El blog de las Energías Renovables

Energía Solar por Concentración

05 - 08 - 2009

· Categoría Energía Solar Térmica |

La tecnología de generación de electricidad mediante energía solar térmica, o también conocida como CSP, se basa en la utilización de las tecnologías de la concentración de la radiación solar. Este tipo de sistemas proporcionan una energía limpia y fiable en sistemas que van desde los 10 KW hasta los 200 MW.

Las primeras plantas de este tipo fueron construidas en los años 80 y hoy en día, a mediados del 2009 rondan alrededor de los 500 MW instalados en todo el mundo.

Desde los inicios de este tipo de sistemas se han desarrollado diferentes etapas de desarrollo técnico, dando lugar a cuatro tecnologías para producir electricidad mediante la concentración solar, estas son: las plantas de canal central, las plantas de torre solar, las de plato Stirling Sistemas lineales y los sistemas de espejos Fresnel.

A medio-largo plazo, estas tecnologías desempeñarán un papel importante en el sur de Europa y zona mediterránea y en otras regiones situadas en el denominado “Sun Belt” el cual se extiende desde las latitudes 35° norte y 35° sur y que recibe varios miles de veces la demanda energética mundial; un recurso que actualmente no esta siendo explotado en su totalidad.

• Las plantas de canal central suelen tener tamaños entre 50 y 250 MW. Estas plantas utilizan la concentración de colectores parabólicos que reflejan la radiación solar en un tubo absorbedor situado a lo largo de toda la instalación lineal. En el interior de dicho tubo circula un aceite sintético que se calienta hasta unos 400° C. Posteriormente el aceite transfiere calor a una masa de agua por medio de intercambiadores de calor y algunas veces también a sales fundida en tanques de almacenamiento de calor. Dicho volumen de agua es transformado en vapor que hace funcionar una turbina para generar la electricidad. Esta tecnología es comercialmente y técnicamente viable. La inversión y el uso de la tierra dependen en gran medida de la superficie del campo de colectores solares. La eficiencia nominal máxima de estas plantas en la actualidad ronda alrededor del 16% y está limitada por la temperatura del fluido de trabajo. El costo de la energía producida está directamente relacionado con la radiación solar disponible.

• Las plantas de torre solar suelen tener tamaños entre 10 y 50 MW. Esta tecnología utiliza grandes espejos denominados heliostatos de más de 100m² que son casi planos y que están diseñados para realizar el seguimiento del sol en dos ejes. La radiación solar de toda la planta se concentra en un haz que es captado por un receptor encima de una torre. La temperatura del fluido de trabajo depende del tipo de fluido que se utiliza para recoger la energía y está dentro del rango de 500 a 600° C. El tamaño de estas plantas puede ser limitado por la distancia máxima de la última fila de helióstatos a la torre. Esta tecnología no requiere de una superficie plana como una planta lineal y su eficiencia de conversión puede llegar hasta el 20% que se puede lograr mediante el aumento de la temperatura del fluido de trabajo.

• Las plantas de Plato Stirling van desde los 10KW a 100MW, y son apropiadas para aplicaciones de escala reducida y proyectos autónomos de energía distribuida. En este caso, el sistema consta de un concentrador solar en forma de plato que soporta un conjunto de espejos de vidrio curvos que concentran la radiación en la unidad de absorción de calor de un motor Stirling. Este tipo de motores, también denominados motores térmicos se basan en la expansión y contracción de un gas al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos. Esta tecnología no utiliza agua en el proceso de conversión de energía, y son muy atractivas debido a su alta eficiencia y diseño modular, lo que da la clave de los sistemas de varias ventajas, incluyendo un mayor grado de tolerancia de pendiente y la ubicación de flexibilidad, lo que significa que no requiere un terreno llano, reduciendo significativamente los costes de clasificación y de impacto ambiental. Aunque los sistemas de Plato Stirling se han probado y demostrado, actualmente no existen plantas comerciales en funcionamiento.

• Las plantas de espejos Fresnel son similares a las plantas lineales, la diferencia es que los espejos en este caso no son parabólicos sino que son espejos planos, por lo tanto la construcción, producción y mecanizado de los principales componentes son muy sencillas y permiten una fabricación extraordinariamente rentable. El mecanismo de ajuste presenta un único eje continuo y sólo ha de soportar pesos muy reducidos. La totalidad de la planta es muy poco susceptible al viento, y lo único que se mueve son los espejos, y no el tubo absorbedor. Hasta ahora, en Europa no hay casi plantas comerciales por lo tanto es pronto para dar números de rentabilidad y eficiencia.

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