Los sistemas de energía solar de concentración (CSP) generan electricidad y calor para diversas industrias, como la desalinización de agua y la recuperación de petróleo, entre otras. La Oficina de Tecnologías Solares (SETO) del Departamento de Energía de EE. UU. apoya la investigación en CSP para mejorar el rendimiento, reducir costos y aumentar la confiabilidad. En la última década, los costos de la electricidad generada con CSP han disminuido en más del 5 %, gracias a mejores sistemas y un mayor uso del almacenamiento de energía térmica, lo que permite un suministro continuo de energía solar. SETO busca reducir aún más los costos de CSP a $0.05 por kilovatio-hora para instalaciones de carga base con un mínimo de 12 horas de almacenamiento de energía térmica.
Los sistemas de energía solar térmica de concentración se emplean habitualmente en proyectos a gran escala , conocidos como centrales termosolares de uso industrial, y ofrecen diversas configuraciones. Los sistemas de torre de energía disponen espejos en una disposición circular que rodea una torre central, la cual funciona como receptor.
Configuración del sistema de energía solar térmica de concentración
Los sistemas de energía solar térmica de concentración (CSP) aprovechan la energía solar para generar electricidad, transformando la luz solar en energía para turbinas . Estas tecnologías también pueden utilizarse para proporcionar calor en diversos usos industriales, como el procesamiento de minerales, la desalinización de agua, el procesamiento de alimentos, la recuperación mejorada de petróleo y la producción química.
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Funcionamiento de la CSP
El funcionamiento de la energía solar térmica de concentración ( CSP) implica el uso de espejos para concentrar la energía del sol en un receptor, transformándola en calor. Este calor se convierte en vapor para impulsar una turbina y generar energía eléctrica. La capacidad de almacenamiento de la CSP la hace adaptable al uso de energías renovables, almacenando energía para periodos con poca luz solar.
Los sistemas de CSP pueden combinarse con otras fuentes de energía para formar plantas híbridas. Pueden combinarse con centrales térmicas que utilizan combustibles como carbón, gas natural o biocombustibles.
Hay cuatro tecnologías CSP:
- Sistemas de antena parabólica: Los platos parabólicos concentran la luz solar en un receptor con un sistema de seguimiento, generando altas temperaturas adecuadas para reactores solares.
- Sistemas cilindroparabólicos:Los reflectores curvos concentran la energía solar en un tubo receptor que contiene aceite térmico y lo calienta para generar electricidad.
- Sistemas de torres de energía: Los espejos o helióstatos rastrean y enfocan la luz solar sobre un receptor situado en lo alto de una torre, calentando un fluido que a menudo son sales fundidas para generar vapor para una turbina.
- Sistemas lineales de Fresnel: Filas de espejos planos en el suelo reflejan la luz solar hacia un tubo receptor, similar a los sistemas de canaletas y torres, con potencial para la integración de almacenamiento.
PV vs. CSP
La principal distinción entre la energía solar fotovoltaica y la CSP radica en sus métodos de generación de energía eléctrica.
Los sistemas de energía solar térmica de concentración emplean diversas configuraciones de espejos para aprovechar la energía del sol, impulsando un motor térmico para producir energía eléctrica. En cambio, los paneles solares fotovoltaicos utilizan la luz del sol directamente, convirtiéndola en electricidad.
A diferencia de la CSP, las células fotovoltaicas absorben la luz, estimulando a los electrones para generar una corriente. Esta corriente continua (CC) se captura y se convierte en corriente alterna (CA) mediante inversores para su distribución en la red eléctrica.
Los sistemas CSP destacan por su capacidad de almacenamiento de energía mediante tecnologías de almacenamiento de energía térmica (TES), lo que permite el uso de energía incluso en ausencia de luz solar. Por otro lado, los sistemas fotovoltaicos (PV) no pueden almacenar energía térmica, ya que dependen de la luz solar directa en lugar del calor. En consecuencia, los sistemas CSP son más eficaces para el almacenamiento de energía y la eficiencia general.
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Pros y contras de la CSP
Los beneficios del CSP son:
- Es una fuente de energía renovable y sostenible que reduce su huella de carbono. A diferencia de los combustibles fósiles, la CSP aprovecha los recursos naturales de la Tierra, beneficiando al medio ambiente y abordando cambio climático.
- La CSP garantiza una mayor suministro de energía constante En comparación con la energía solar fotovoltaica y eólica gracias al almacenamiento de energía en sales fundidas, lo que garantiza la fiabilidad.
- La fácil integración en las centrales eléctricas existentes, incluso las que utilizan combustibles fósiles, da como resultado menores costos de operación que las alternativas basadas en energía nuclear y en hidrocarburos.
- La CSP, combinada con otras fuentes de energía, mejora la seguridad de la red y satisface las futuras necesidades de electricidad. Además, facilita la recuperación de petróleo al producir vapor para concentrar el petróleo pesado y facilitar su bombeo.
- Existe potencial para que la CSP sirva como forma de energía portátil, como se ve en los estudios Explorando su uso en la generación de hidrógeno rentable para el transporte.
Si bien la energía solar térmica de concentración ofrece varias ventajas, también enfrenta desafíos.
- Dependencia de la ubicación, que requiere grandes áreas de tierra como la energía solar fotovoltaica y eólica, limita su viabilidad en regiones pobladas.
- Las operaciones que requieren un uso intensivo de agua para impulsar turbinas y enfriar reactores aumentan preocupaciones ambientales, y el agua de mar plantea posibles problemas de radiación solar.
- Las plantas de CSP pueden atraer animales debido a la luz, lo que supone riesgos para algunas especies.
- la tecnología es costoso de ejecutarLos materiales de almacenamiento térmico son costosos y difíciles de obtener. La sal fundida, una opción común, tiene limitaciones operativas.
- La competencia de la energía solar fotovoltaica y la energía nuclear obstaculiza el desarrollo de la CSP, lo que supone un riesgo de obsolescencia en medio de avances en otras fuentes de energía.
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