Centrales solares termoeléctricas I


Ya hemos hablado en otras ocasiones de la tecnología solar de concentración en el ámbito de las termoeléctricas, por varias razones:

1.-Es una energía limpia.
2.-Se basa en tecnologías maduras, suficientemente desarrolladas y probadas.
3.-Los costes se vislumbran competitivos.

En este artículo nos centraremos en cuestiones técnicas que permitan entender un poco más algunos detalles de su funcionamiento y por qué decimos que son “casi” competitivas.

Fundamento
Cualquier central o sistema solar termoeléctrico se basa en el mismo principio:

La radiación solar se concentra mediante espejos en un punto o línea recta, en el que se alcanza una temperatura altísima, que va de los poco más de 100º C a los 800º C.

A partir de ahí empiezan las diferencias entre unas y otras.

Tipos de tecnologías

Concentradores cilindro-parabólicos

Se basan en la utilización de espejos cilindro-parabólicos que concentran la radiación solar en su línea focal, que está ocupada por un tubo por el que circula el líquido que absorberá el calor y lo transportará. Este líquido puede ser agua desmineralizada para los casos de temperaturas más bajas (poco más de 100º C) o aceites para grandes espejos que alcanzan más de 400º C.

Los espejos se orientan automáticamente a lo largo del día para que estén dirigidos al disco solar en todo momento.

Este sistema permite obtener eficiencias máximas en el entorno del 20% y es el que genera electricidad a menor coste, de entre todas las tecnologías solares. Dado que el Banco Mundial está promoviendo la implantación de este tipo de centrales en numerosos países, es probable que al aumentar los pedidos de componentes, los costes de instalación y generación se abaraten aún más.

En España hay varias de estas plantas en funcionamiento y en proyectos de inminente ejecución.

Torre central y campo de espejos

Un campo con miles de espejos, cada uno de los cuales está orientado en cada momento para dirigir la radiación solar hacia una torre de elevada altura (puede llegar a los 200 m) que recibe la radiación de todos ellos. En el punto de la torre en que se recibe la radiación, existe un material –generalmente sales fundidas- que se calienta y guarda el calor el suficiente tiempo como para que la planta no deje de generar electricidad durante la noche, lo cual representa una enorme de este tipo de centrales frente a otras.

Esta tecnología no está tan madura como la de los concentradores cilindro-parabólicos y exige unas inversiones iniciales mayores, pero aún así, ya es interesante económicamente con las primas adecuadas.

En estos dos tipos de centrales, el calor recogido en el material sobre el que incide la radiación, se dirige hacia la zona de intercambio de calor en la que es accionada una turbina que mueve un generador de electricidad de lamisca manera que se hace en una central térmica convencional.

En ambos casos también, está prevista la existencia en la planta de un ciclo combinado de gas que permita generar electricidad cuando no exista radiación solar –en el caso de las centrales tipo torre, cuando se hayan enfriado las sales por darse días enteros nublados-.

Concentrador parabólico y motor Stirling

Se trata de un espejo parabólico en cuyo foco se ha situado un motor Stirling conectado a un generador de electricidad. Este tipo de motores poseen gran eficiencia y tienen la particularidad de generar trabajo a partir de cualquier fuente de calor que incida sobre su foco caliente.

El sistema posee enormes posibilidades y puede funcionar a partir de unidades autónomas de hasta 25 kW –un espejo y un generador Stirling- conectadas entre sí hasta conseguir la potencia deseada. Esta versatilidad unida a su alta eficiencia, convierte a esta tecnología en la que probablemente posea un mayor potencial a medio plazo.

No obstante es una tecnología aún en desarrollo porque aún lo están los propios motores a pesar de basarse en un sistema conocido desde hace dos siglos, lo cual implica que su aprovechamiento comercial en la actualidad no puede competir con otras tecnologías, ni siquiera de concentración.

Una característica de los tres sistemas es que sólo funcionan con radiación directa, es decir, con la radiación que incide sobre los espejos y que proviene directamente del Sol y no con la radiación difusa, que puede provenir de reflexiones en la atmósfera, las nubes o los objetos. (Los sistemas fotovoltaicos funcionan con ambas). Además, sólo funcionan si los espejos están en todo momento perfectamente orientados al Sol.

Para las tres tecnologías se esperan bajadas de precios en los próximos años, más acusados, en primer lugar, para los concentradores Stirling, en segundo lugar para las centrales tipo torre y, en menor medida, para los concentradores cilindro-parabolicos, siendo previsible que en el horizonte 2030 los precios de operación de las tres tecnologías sean competitivas sin ayuda de primas, a condición de que los costes de la electricidad internalicen –reflejen- costes medioambientales y de emisiones de CO2.

En definitiva, la concentración permite la generación de grandes cantidades de electricidad limpia, sin emisiones de CO2 ni de gases contaminantes y además, a precios cada vez más competitivos y, en cualquier caso, mucho más atractivos que la tecnología solar fotovoltaica, por lo que os recomiendo no perder de vista estas tecnologías en el futuro inmediato.


Saludos.
La energía más limpia es la que no se consume.

2 comentarios:

feluky dijo...

Siempre es difícil opinar en un Post como este, primero porque no entiendes suficiente del tema, y luego porque esta tan bien estructurado que no sabes si ponerle alguna pega.
Pero te planteo alguna duda. Parece que Extremadura se esta intentando instalar varias Centrales de Ciclo Combinado, algunas solicitudes están por la zona de Merida, Alange, La Zarza y otras u otra por la zona norte de Extremadura. mi pregunta; ¿seria conveniente exigirles que complementen obligatoriamente con centrales termosolares?. En los proyectos de Energía Eólica, a los promotores se le exige a cambio, la creación de puestos de trabajo.
Abrazos.

Helios dijo...

Amigo feluki, como sabrás, Extremadura es la región que más electricidad aporta al resto del país, es decir, si se planteara una hipotética balanza eléctrica, estaría a la cabeza (debido a Almaraz). Por tanto, en mi opinión, la región tiene la obligación de obtener algún beneficio directo de las plantas que operen en ella. Una planta eléctrica bien proyectada, construida y operada, genera beneficios que dependiendo de su tecnología pueden ser más o menos abultados y lo que digo es que una parte de ellos han de revertir en la región. Ahora bien, podemos decidir qué hacemos con ellos ¿los dedicamos a engrosar los presupuestos autonómicos para su posterior gestión o los dedicamos al medioambiente, por ejemplo obligando a que sean invertidos en renovables tal y como planteas? A mi juicio, el difícil equilibrio encierra la virtud.

Por último no olvides que una empresa que desarrolla centrales de gas no tiene porqué estar capacitada para implementar en ellas un apartado termosolar, aunque a la inversa sí suele darse.

En definitiva, la región debe ser capaz de favorecer el desarrollo de renovables y a la vez mejorar su economía.

Por último y mojándome aún más, planteas que exijamos aún más al ciclo combinado, que es la menos mala de las tecnologías fósil-dependientes, cuando las centrales de carbón y los que queda de fuel es hoy inaceptable. Recorramos el camino desde el principio:

Prescindamos del carbón y fuel (o exijámosles tecnologías que absorban el CO2) y después estaremos en condicones de seguir avanzando y ahí entrarán propuestas como la tuya.


Saludos veraniegos.