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Es hora de concentrar

 

BELÉN GALLEGO
Fundadora y Directora de CSP Today

Concentrar la luz solar para generar energía ha estado presente desde hace milenios. Se afirma que Arquímedes utilizó escudos pulidos para incendiar una flota invasora romana en el año 212 de nuestra era. En el siglo XV, Leonardo Da Vinci usó concentradores solares de gran tamaño para soldar cobre. Pero sólo en los últimos 200 años los científicos comenzaron a jugar con la idea de construir colectores solares para generar calor con otro fin que no fuera encender fuego, y no se obtuvieron verdaderos avances en la energía solar concentrada (ESC) hasta finales del siglo XX.

Las cosas se pusieron en marcha en la década de 1860, cuando los inventores franceses August Mouchet y Abel Pifre construyeron los primeros motores solares, pero debieron pasar 130 años antes de que el primero de estos motores se conectara a una red. En 1969 se inauguró en Francia un imponente espejo parabólico con una altura de un edificio de ocho plantas capaz de producir 1 megavatio (MW), aunque pasaron otros 16 años antes de que la primera instalación de ESC estuviera lista para la conexión, en California.

Comparado con otros tipos de energía renovable, como la eólica o la solar fotovoltaica, el sector de la energía solar concentrada ha tardado en despegarse. Se ha visto frenado por el tamaño y los requisitos de inversión característicos de la energía a escala de los servicios públicos, el riesgo percibido por los inversionistas, junto con un marco normativo deficiente para apoyar las nuevas tecnologías y un contexto económico inestable.

Ahora existen proyectos de ESC de 1,8 gigavatios (GW) en preparación en distintas partes del mundo, y se planifican otros de 14 GW en 16 países.Puede que estas cifras no sean nada comparadas con la capacidad eólica mundial prevista para 2010 de casi 200 GW, pero la ESC tiene una ventaja fundamental sobre la eólica y la solar fotovoltaica : puede acumularse con 12 horas como máximo de almacenamiento térmico (utilizando sales fundidas, piedra y aire, o materiales termorreguladores). Esto permite suministrar la ESC a la red cuando sea necesario; por tanto, se trata de un tipo de energía de base que puede competir con combustibles fósiles y energía nuclear.

Hoy, la energía solar concentrada se sitúa al comienzo de su curva de costos, que sigue en un sentido y va en descenso.Si se compara el costo de construir una planta de ESC de 100 MW con seis horas de almacenamiento (0,14 centavos de dólar EE.UU. por kilovatio/hora (kWh), con la construcción de una central nuclear (unos 0,17–0,22 centavos de dólar por kWh, calculado por lo bajo) resulta que es más barato, además de más rápido y más impio de instalar. Es más, si se eliminaran los 557.000 millones de dólares que se aportan anualmente en subvenciones a los combustibles fósiles, algunas tecnologías de concentración de energía solar ya serían más baratas que el carbón y los costos serían competitivos con el gas natural.

La ESC tiene aplicaciones industriales, dado que puede sustituir las calderas de gas natural que se emplean tradicionalmente en las aplicaciones de las industrias pesadas, como la recuperación mejorada de petróleo y pueden alimentar instalaciones de desalinización. Al final de su vida útil, se puede desmantelar toda la planta en cuestión de meses y, mientras que los costos de clausurar una instalación nuclear pueden oscilar de 100 millones a 17.000 millones de dólares, las plantas de ESC se compensan con el valor de la chatarra recuperada.

¿Cómo funciona? Al igual que las centrales eléctricas tradicionales, la ESC alimenta una turbina de vapor para generar electricidad, pero utilizando luz solar.Entre las tecnologías acreditadas se encuentran la de cilindro-parabólica, la central térmica solar y los sistemas Fresnel lineales, que calientan aceite a una temperatura de hasta 370°C, en un ciclo cerrado para producir vapor, o directamente producen vapor a una temperatura máxima de 500°C.

Las centrales térmicas solares ya producen vapor directo saturado a unos 250°C, en tanto que un proyecto piloto de Israel, precursor de una central prevista de 370 MW en California, produce vapor sobrecalentado hasta 550°C. Los generadores de vapor directo de tipo Fresnel pueden producir vapor a temperaturas de 450°C.

Un sistema competidor, el disco Stirling, no genera vapor para hacer funcionar una turbina, sino que emplea un concentrador parabólico con espejos para concentrar el sol sobre un receptor o transformador de energía.Éste sigue la luz del sol continuamente y calienta un gas a temperaturas superiores a 600°C para alimentar un motor Stirling que genera electricidad.

La dependencia del agua de los sistemas de refrigeración es un gran obstáculo para la generación de electricidad. Una central nuclear refrigerada por agua necesita 720 galones por megavatios/ hora; una central alimentada con carbón utiliza hasta 520 galones por megavatios/hora. La mayoría de las tecnologías de ESC rinden más que las nucleares y algunas se equiparan con las de carbón. Sin embargo, la ESC depende de una radiación directa normal (RDN) casi perfecta, que por lo general se encuentra en regiones desérticas. Por tanto, conseguir agua puede ser un asunto delicado y provocar la oposición de las poblaciones locales. Esto ha dado a lugar la búsqueda de tecnologías de refrigeración seca más costosas. Sin embargo, el disco Stirling, requiere un gasto nulo de agua, excepto para lavar los espejos.

Dada la dependencia de la energía solar de una RDN perfecta, está restringida geográficamente a las regiones soleadas del planeta, con lo que se descarta su uso en latitudes más frías.Pero los desiertos reciben más energía del sol en seis horas que la que consumen los habitantes del mundo en un año.

Por ello, aprovechar dichos recursos solares es imprescindible para los países de Oriente Medio y del norte de África como el Líbano y Marruecos, que importan alrededor de un 97% de su energía.Además, gran parte de Europa occidental dependerá cada vez más de la importación de energía a medida que disminuyen las reservas de gas y petróleo del Mar del Norte; por tanto, tiene interés particular en que la capacidad de ESC del norte de África se ponga al día rápidamente.Europa representa un mercado de exportación de energía tan inmenso que los países norteafricanos podrían convertirse en potencias económicas.

Ello exigiría una inversión de hasta 200.000 millones de euros en la transmisión de la energía, pero el rendimiento de las inversiones está garantizado.Además, no sólo abriría un nuevo e inmenso mercado energético, sino que permitiría el equilibrio entre las energías renovables y, por tanto, resolver los problemas de capacidad de suministro que son el talón de Aquiles de la energía eólica y solar fotovoltaica.

Los países que dependen de la importación de combustibles fósiles suelen quedan dependientes de acuerdos de compra a largo plazo, y es en estos casos que las “tecnologías puente”, como la ESC híbrida, han logrado éxito.Añadir instalaciones de ESC a las centrales que funcionan con carbón para aumentar la producción de vapor permitiría a los generadores existentes lograr ahorros en sus reservas de combustibles fósiles y crear la necesaria demanda provisional de nuevas y costosas tecnologías de ESC.

La ESC puede utilizarse para potenciar las centrales eléctricas de gas y carbón a medida que la sociedad pasa a explotar energías limpias y renovables, y a reemplazar la dependencia de los combustibles fósiles de los mayores emisores de hoy día.A largo plazo, las centrales de ESC independientes podrían suministrar un 10% de energía de base limpia, sostenible y renovable.Esto nos permite vislumbrar un futuro mejor.

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