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sábado, 29 de abril de 2017

La batalla termosolar


Desde este blog promovemos, además de otras muchas cosas, la cultura, la ciencia e incluso ingenierías que no tienen nada que ver con las telecomunicaciones (o eso intentamos). Para demostrarlo está la entrada de hoy, en la que contamos con la colaboración de un invitado especial: don Eduardo Amador Cayuela, ingeniero de la energía por la Universidad Politécnica de Madrid, quien en este artículo nos ilustrará sobre un tema muy desconocido para muchos: la batalla termosolar.


La batalla termosolar, por Eduardo Amador Cayuela

Desde la Antigüedad, el calor proveniente del sol ha sido utilizado por el ingenio humano para multitud aplicaciones. Un ejemplo de esto, fue el uso que hizo Arquímedes, el cual, incendió en Siracusa los bajeles romanos de la flota de Marcelo usando los rayos solares. El dispositivo que utilizó consistió en una batería de espejos ustorios que reflejando los rayos solares concentraron la radiación sobre el velamen y la borda de los barcos enemigos.



En la actualidad, las aplicaciones artificiales que utilizan la energía proveniente del sol son cada vez más y superan su nivel tecnológico año a año. La creciente preocupación por el medio ambiente, el encarecimiento de la energía por la escasez de los combustibles fósiles y la desigual distribución de los recursos energéticos han sido algunos de los factores que han provocado el interés por el recurso solar que es universal y gratuito.

El aprovechamiento de la energía térmica proveniente del sol a gran escala se realiza en plantas enormes que transforman dicha energía térmica en energía eléctrica, gracias a la expansión de vapor a presión en una turbina. La transformación de esta energía se puede hacer, en función de la tecnología que se utilice, de dos maneras distintas. Estas dos tecnologías que destacan sobre el resto de las disponibles son:


  • Central de Colectores Cilindro Parabólicos (CCP)



  • Central de Torre


La batalla que se decide en este artículo nada tiene que ver con la que libró Arquímedes en Siracusa: esta batalla tiene como combatientes dos tecnologías que han crecido a la vez aunque de manera distinta, dos hermanas que compiten por un puesto principal en la casa de la energía solar. Antes de tomar una decisión acerca de qué tecnología prefiero como ingeniero o cual instalaría en caso de ser promotor de una planta de generación de electricidad de tecnología termosolar, se muestra una tabla con algunos de los datos que considero más importantes para mi resolución:


Como se puede observar, las condiciones de operación son en general más exigentes para las centrales de torre, presentando unas temperaturas y presiones más altas, esto implica que toda la infraestructura o al menos una gran parte de ella, debe estar preparada para soportar estas condiciones, es decir, equipamiento más avanzado y seguro con materiales en general más caros que, como se puede observar, repercuten en el precio unitario.

El elemento que más sufre estas condiciones de operación en las plantas de torre es el concentrador: su funcionamiento se desarrolla con un estrés térmico muy elevado debido a las altas temperaturas que se alcanzan, los requerimientos de presión, erosión... también son exigentes. Hoy en día, no existe una solución definitiva y se siguen produciendo problemas y averías de considerable gravedad en este elemento. Por otro lado, las condiciones de trabajo de una planta de tecnología CCP aunque son exigentes, no alcanzan la magnitud de las centrales de torre.

Desde el punto de vista de la eficiencia, el rendimiento mínimo de la planta es menor en las centrales de torre debido al dimensionamiento de toda la infraestructura. Por razones de diseño las centrales de torre poseen un rendimiento máximo mayor que en tecnologías CCP, pero el número de pérdidas es grande trabajando fuera de la potencia nominal y esto provoca que los rendimientos mínimos estén por debajo de CCP.

Según lo expuesto anteriormente, se puede llegar fácilmente a la conclusión de que la tecnología CCP supera en los puntos comparados a la central de torre, pero esta última también presenta ventajas como rendimientos pico mayores, estabilidad de generación eléctrica garantizada y factor de capacidad anual superior. Sin embargo, la tecnología de colectores cilíndrico parabólicos supera todos estas ventajas por su carácter modular, es decir, a partir de una potencia instalada umbral se puede modular según la potencia que se requiera o necesite, manteniendo por lo tanto la posibilidad de construir desde pequeñas plantas (10MW), hasta plantas de potencia muy grandes e incluso superiores a las de torre (300MW).

Este carácter modular condiciona también la distribución de los colectores en campo, de manera que las condiciones orográficas del terreno pueden ser muy variadas para CCP, en contra de lo que sucede con la central de torre para cuya instalación se requiere una orografía bastante concreta.

Por todo lo expuesto, inclino mi preferencia desde todos los puntos de vista hacia la tecnología de captación de energía solar térmica mediante colectores cilíndrico parabólicos.


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