El futuro de la energía solar de concentración

Luis González Portillo, profesor investigador en la Universidad Politécnica de Madrid, en la National Solar Thermal Test Facility de Sandia National Laboratories en New Mexico, EEUU.

El Grupo de Investigaciones Termoenergéticas de la Universidad Politécnica de Madrid colabora con los Laboratorios Nacionales Sandia en EEUU en el desarrollo de plantas de energía solar de concentración de próxima generación. El objetivo de estas plantas es producir energía eléctrica a un precio más económico que el actual, manteniendo la gran ventaja que la energía termosolar de concentración tiene con respecto a otras fuentes de energía renovable: el almacenamiento de energía a gran escala técnica y económicamente viable.

Las centrales termosolares de concentración generan electricidad de una manera muy similar a las centrales de carbón, pero sin emitir gases de efecto invernadero dado que utilizan el sol como fuente de energía. En las centrales termosolares actuales, un campo de espejos es el encargado de concentrar la energía del sol en lo alto de una torre de manera tal que el fluido que esté circulando dentro de ella absorba esta energía, lo que se traducirá en un aumento de temperatura. Esta energía es almacenada de forma sencilla y, posteriormente, ser transformada en energía eléctrica a través de un ciclo convencional Rankine con turbina de vapor para convertir esa energía almacenada en energía eléctrica.

Para reducir el precio de la electricidad, las centrales solares de concentración de próxima generación en las que trabaja la Universidad Politécnica de Madrid sustituyen los ciclos con turbina de vapor por unos novedosos ciclos de CO₂ supercrítico. La mayor eficiencia de estos ciclos conlleva un menor coste de generación de electricidad. La dificultad está en que para poder hacer uso de estos ciclos es necesario alcanzar temperaturas por encima de 700 ºC en el receptor situado en lo alto de la torre. Dado que las centrales comerciales actualmente no pueden superar los 600 ºC por las limitaciones impuestas por las sales fundidas (fluido comúnmente usado como fluido caloportador) es necesario cambiar de fluido, y la opción en la que trabaja la Universidad Politécnica de Madrid junto a los Laboratorios Nacionales Sandia es el uso de partículas sólidas. Estas partículas pueden llegar a más de 1000 ºC sin ningún problema, lo que supone un gran potencial para el aumento de eficiencia de los ciclos de CO₂ supercrítico y, a su vez, para la reducción del coste de generación electricidad. Esta tecnología lleva años siendo probada a pequeña escala, y próximamente quedará demostrada a escala precomercial en EEUU y Arabia Saudí.

El Grupo de Investigaciones Termoenergéticas de la Universidad Politécnica de Madrid defiende que la energía termosolar de concentración es una pieza clave en el futuro del mix energético ya que permite generar electricidad sin emisiones de efecto invernadero cuando las fuentes renovables habituales, como el viento y el sol, no están disponibles. Si bien las centrales comerciales existentes permiten funcionar con almacenamiento energético a precio competitivo, la futura reducción de costes de las plantas de próxima generación hará este tipo de energía aún más atractiva.

Esquema de una planta de energía solar de concentración con receptor de partículas y ciclo de CO₂ supercrítico. Referencia: Concentrating Solar Power Gen3 Demonstration Roadmap, NREL

Video:

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