Este artículo se publica en colaboración con The Conversation.
Una gran planta de electricidad solar térmica comenzará a funcionar pronto cerca de Ouarzazate, Marruecos, que, según se informa, proporcionará energía a un millón de personas cuando esté completamente terminada. Pero ¿qué es la electricidad solar térmica y en qué se diferencia del método utilizado para generar electricidad con los paneles solares con los que quizá esté más familiarizado?
La planta marroquí utiliza grandes espejos con forma de colectores cilindro-parabólicos (como en la imagen de arriba) para concentrar la luz solar sobre un fluido que circula por una tubería situada en el punto focal del colector, donde se concentra toda la luz reflejada; se utiliza una parábola porque esta forma concentra el haz incidente en una única línea.
El calor captado en este proceso genera vapor, que puede utilizarse en un sistema convencional de turbina de vapor para producir electricidad. A diferencia de los sistemas solares térmicos de baja temperatura que se utilizan para calentar aire o agua en edificios residenciales o comerciales, estas plantas de electricidad solar térmica funcionan a altas temperaturas, lo que requiere tanto luz solar concentrada como una gran superficie de captación, por lo que el desierto marroquí es una ubicación ideal.
Este es un enfoque alternativo a la tecnología “fotovoltaica” más extendida para producir electricidad a partir de la luz solar. En un sistema fotovoltaico, la luz solar es absorbida por el dispositivo fotovoltaico (comúnmente llamado célula solar) y la energía se transfiere a los electrones del material, convirtiendo directamente la energía solar en electricidad. A veces, la electricidad solar térmica y la fotovoltaica se presentan como tecnologías competidoras y, aunque esto puede ser cierto a la hora de decidir el camino a seguir en un emplazamiento concreto, en general son complementarias, aprovechando la energía solar de la forma más amplia posible.
Capacidad para almacenar energía
Actualmente, la principal ventaja de un sistema de electricidad solar térmica es la capacidad de almacenar calor, que puede utilizarse más adelante para generar electricidad. Esto permite que el sistema, al menos en parte, separe en el tiempo la generación de electricidad de la captación de energía solar. Esto aborda uno de los aspectos más complejos del uso generalizado de la energía solar: la variabilidad debida a las condiciones meteorológicas cambiantes y, por supuesto, el periodo de oscuridad de cada ciclo de 24 horas, en el que no hay energía solar disponible.
Para un almacenamiento eficiente, el sistema suele utilizar una sal fundida con una temperatura de fusión elevada, normalmente en torno a 500-600 °C, que se calienta con la energía solar. La mayoría de los diseños recientes de plantas incluyen almacenamiento integrado, como la planta de Marruecos, que, según se informa, puede almacenar calor suficiente para tres horas de generación a la potencia nominal cada noche. A medida que la planta aumente de tamaño a partir de esta primera fase, será posible almacenar más energía. En comparación, para que un sistema fotovoltaico genere electricidad fuera de las horas de sol, la electricidad tendría que almacenarse en una batería u otro sistema, y esto suele ser menos eficiente.
Algunas desventajas
Los sistemas de electricidad solar térmica presentan desventajas. En primer lugar, requieren luz solar directa, ya que no es posible concentrar la luz difusa que dispersa la atmósfera. Esto significa que estos sistemas se limitan a ubicaciones con una alta proporción de días despejados, como Marruecos.
En cambio, la mayoría de los sistemas fotovoltaicos pueden aprovechar toda la luz solar, por lo que se adaptan mucho mejor a una gama más amplia de climas, aunque los sistemas fotovoltaicos de concentración, que utilizan lentes o espejos para enfocar la luz solar sobre células solares de alta eficiencia, también requieren luz solar directa.
En segundo lugar, los sistemas solares térmicos deben funcionar a altas temperaturas, tanto para generar vapor como para garantizar una alta eficiencia térmica. Esto significa que el sistema necesita ser físicamente grande para captar toda la energía solar necesaria. El sistema fotovoltaico, en cambio, puede funcionar de forma eficiente en una gama de tamaños, desde muy pequeños (para instalarse en el tejado de una vivienda) hasta enormes (plantas con potencias de cientos de megavatios).
En tercer lugar, los sistemas de electricidad solar térmica son actualmente más caros que los sistemas fotovoltaicos de tamaño similar. Esto se debe en parte a que existe un mercado mayor para los sistemas fotovoltaicos – unos 180 GW de energía fotovoltaica están instalados en todo el mundo, frente a 5 GW de electricidad solar térmica (una central eléctrica típica de combustibles fósiles tiene un tamaño de alrededor de 1 GW). Sin embargo, cabe esperar que los costes disminuyan a medida que aumenten la experiencia y el tamaño del mercado.
También existen posibles desafíos: garantizar que los espejos sigan con precisión la trayectoria del sol, mantenerlos limpios y la necesidad de agua (para la limpieza y en el sistema de generación). Pero todos estos aspectos se están abordando en la evolución de los diseños de los sistemas.
Los sistemas de electricidad solar térmica son una tecnología prometedora para aprovechar la energía solar, que complementa los sistemas térmicos de baja temperatura para calefacción y los sistemas fotovoltaicos para la generación de electricidad en una amplia gama de aplicaciones. Cuál de ellos es la mejor opción depende de lo que se quiera hacer con la energía y de dónde vaya a ubicarse el sistema; en última instancia, necesitaremos todos ellos para contribuir de forma sustancial al suministro energético mundial.
La publicación no implica el respaldo de las opiniones por parte del Foro Económico Mundial.
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Autoría: Nicola Pearsall ocupa la cátedra de Energías Renovables en Northumbria University, Newcastle.
Imagen: Un trabajador inspecciona paneles solares. REUTERS/Carlos Barria.
