Mejores Diseños en la Energía Solar de Concentración

Un diseño más sencillo podría reducir el coste de la energía solar generada mediante la concentración de la luz del sol en motores Stirling.

Stirling Energy Systems (SES), con sede en Phoenix, ha logrado reducir la complejidad y el coste de su tecnología para convertir el calor de la luz del sol en electricidad, lo que permite un alto volumen de producción. El año que viene, comenzará a construir plantas de energía solar de gran tamaño utilizando sus propios equipos.

En la actualidad, la compañía está construyendo una planta de demostración de 1,5 megavatios y 60 unidades en la que se utilizará el último diseño de la compañía. Stirling espera poder acabar el proyecto para finales de año. También posee contratos con dos compañías suministradoras de energía de California para proveer un total de 800 megavatios de energía solar en California del Sur. La primera de estas plantas capaces de proveer esta potencia se podría construir a mediados del año próximo, a la espera de los permisos del gobierno y garantías de préstamos del Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos.

Los proyectos son parte de un resurgir de lo que se conoce como potencia solar termal. A partir de los años 70 se desarrollaron varios tipos de tecnología solares termales, sin embargo la interrupción de la financiación y los incentivos gubernamentales provocó que se atascasen antes de alcanzar una escala de producción lo suficientemente grande como para bajar los costes y hacer que resultasen competitivas con las fuentes de electricidad convencionales. “Lo de la energía solar resultó un problema clásico. Faltó el apoyo del mercado para hacer que la energía solar se produjese a grandes niveles,” señala Ian Simington, presidente de SES y director de la división solar de NTR, una compañía con sede en Dublín, Irlanda, que se hizo accionista mayoritaria de SES el año pasado.

Los recientes mandatos e incentivos estatales relacionados con la energía renovable han provocado un nuevo empujón para comercializar la tecnología. En la actualidad, existen más de seis gigavatios de energía solar concentrada bajo contrato en el suroeste de los Estados Unidos, afirma Thomas Mancini, director de programa de tecnología de energía solar concentrada en el Laboratorio Nacional Sandia, en Alburquerque, Nuevo México. Esto es el equivalente a seis plantas nucleares. BrightSource Energy tiene contratos para proveer 2,6 gigavatios de energía solar con energía solar concentrada (una versión previa de este artículo citaba sólo un contrato entre dos contratos de 1,3 gigavatios), y Solar Millenium ha anunciado un proyecto que generaría casi un gigavatio de potencia.

La tecnología de Stirling Energy Systems utiliza espejos de 12 metros de ancho con forma parabólica para concentrar la luz del sol en un motor Stirling. La diferencia de temperatura entre los lados caliente y frío del motor es lo que provoca que se muevan los pistones y se generen 25.000 vatios de electricidad. La primera fase de los proyectos a gran escala de la compañía utilizarán 12.000 parabólicas como esta para generar 300 megavatios de potencia. Simington espera que la electricidad de los sistemas cueste entre 12 y 15 centavos por kilovatio a la hora, lo que resulta más caro que las fuentes de electricidad más baratas—tales como las plantas de carbón—aunque es competitiva en muchos mercados, especialmente durante el medio día, cuando los precios son más altos.

A principios de este mes la compañía desveló su diseño de producción. En comparación con varios prototipos que se han puesto a prueba durante varios años en el Laboratorio Nacional Sandia, el nuevo diseño reduce alrededor de dos toneladas métricas el peso de cada parabólica y también reduce el número de espejos en cada una de ellas de 80 a 40. El diseño simplificado se puede construir en grandes cantidades utilizando el equipamiento que en la actualidad se encuentra disponible en las fábricas de automóviles.

El diseño de la compañía tiene ciertas ventajas sobre otros tipos de métodos de energía solar concentrada. En los otros sistemas, el calor se recoge a lo largo de un área de gran tamaño y se utiliza para mover unas turbinas dentro de unas instalaciones centrales. Estas turbinas necesitan grandes cantidades de agua para enfriarse, afirma Mancini, mientras que el sistema de SES utiliza un sistema de radiador cerrado que no consume agua. El uso de agua es una consideración importante dentro de las tecnologías solares termales, añade Mancini, puesto que funcionan mejor en áres con grandes cantidades de luz solar directa—es decir, desiertos. (Estos sistemas de energía solar concentrada son bastante distintos de los calentadores de agua solar utilizados en las casas.)

Otra ventaja del sistema SES es su modularidad. Con otros métodos, todo el sistema de recogida y generación tiene que estar instalado para que se empiece a generar electricidad. Con el sistema de motor Stirling la potencia puede llegar a la red en cuanto se instalen los espejos, y además se puede añadir más capacidad de generación de potencia mediante la construcción de más platos parabólicos, sin necesidad de tener que agrandar la planta generadora central.

No obstante, el sistema también posee una desventaja importante. Otras plantas de energía termal solar recogen el calor en un punto central donde resulta fácil almacenarlo, lo que hace posible generar electricidad cuando el sol no brilla. “Con los platos, obviamente esto es algo que no podemos hacer,” afirma Mancini.

Aunque los contratos de energía solar termal están resurgiendo, los obstáculos para comenzar a construir las plantas siguen ahí. Los nuevos proyectos podrían acabar atascados debido a la lenta capacidad de acción del gobierno. En un principio se pensaba que los permisos estarían listos para finales de este año, y por ahora se sabe que como mínimo estarán listos para mayo. Es más, la economía actual ha hecho que la financiación no sea fácil, señala Sean Gallagher, vicepresidente de SES para estrategias de mercado y asuntos de regulación. Esto ha obligado a su compañía y a otras a depender de las garantías de préstamo del Departamento de Energía. No obstante, según Gallagher, aunque el DOE ha prometido trabajar con mayor rapidez, aún tiene que emitir las reglas para la solicitud de garantías incluidas en el paquete de estímulo de febrero.