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Competitive SolAr Power Towers – CAPTure

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Nuevos componentes para generar y almacenar calor solar a alta temperatura y de forma económica

Una ventaja esencial de la energía solar concentrada (ESC), una tecnología que genera energía solar utilizando espejos para concentrar una gran área de luz solar sobre un receptor, es la forma altamente rentable en que almacena energía térmica. Aunque se trata de una forma prometedora de proporcionar energía renovable según las necesidades, la eficiencia de conversión actual en las plantas comerciales es bastante baja y el coste de generar electricidad todavía no es lo suficientemente competitivo.

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El proyecto CAPTure, financiado con fondos europeos, tenía como finalidad impulsar de forma importante la competitividad de la ESC centrándose en un concepto innovador de central eléctrica y en la calibración inteligente y la fabricación en serie de los espejos que reflejan la luz del sol sobre un área pequeña de un receptor, el cual genera calor a alta temperatura. Según explica Friz Zaversky, coordinador del proyecto: «Ambas opciones pueden disminuir de forma importante el coste normalizado de la electricidad (LCOE, por sus siglas en inglés)». La central eléctrica solar puede generar una cantidad significativamente mayor de electricidad por área de espejo en comparación con métodos convencionales. Además, el funcionamiento simplificado de los espejos (menos costes de explotación y mantenimiento) y su fabricación en serie permiten ahorrar costes de forma importante. «Así, gracias a una mayor eficiencia de conversión (mayor salida de energía) y menores costes de inversión, explotación y mantenimiento, se reducirá el LCOE y la ESC será más competitiva», explica Zaversky.

Generación y almacenamiento rentables de calor solar a alta temperatura

Los socios del proyecto desarrollaron tres componentes clave para alcanzar una mayor eficiencia de conversión: un receptor solar, un intercambiador de calor regenerativo y un campo solar (espejos y seguidores). Los espejos concentran el sol en un receptor solar que calienta aire atmosférico a altas temperaturas (1 000 °C). El calor se intercambia entre el flujo de aire a presión y el flujo de aire atmosférico procedente del receptor solar en el sistema intercambiador de calor regenerativo. A continuación, una turbina de aire caliente convierte el calor en energía eléctrica. Zaversky dice que: «El logro más relevante de CAPTure fue el diseño, la producción y la puesta en marcha con éxito de un prototipo de 300 kW colocado en una instalación de investigación en energía solar situada en el sur de España». Contiene los tres componentes, además de tuberías y válvulas. Además, el equipo de CAPTure diseñó un espejo seguidor del sol o heliostato a escala menor que se ha optimizado para la fabricación en serie.

Los componentes individuales son muy prometedores

Los miembros del equipo validaron con éxito todos los componentes principales y el concepto de configuración de la central en un entorno real y demostraron su viabilidad técnica. Una optimización tecnológica y económica y un análisis de evaluación comparativa sirvieron para presentar las posibilidades del concepto de central eléctrica. Los resultados muestran que la tecnología de receptor de aire es una solución muy prometedora para una central termosolar de ciclo combinado. Es posible alcanzar una eficiencia máxima de alrededor del 30 % en la conversión de energía solar en eléctrica, lo cual supone una mejora importante en la tecnología avanzada actual del 21 % aproximadamente. En este momento, el diseño de central eléctrica propuesto no es rentable para el despliegue a gran escala. Sin embargo, será muy beneficioso para distintos usos. «Los componentes son muy valiosos para varias aplicaciones», concluye Zaversky. En concreto, el receptor solar y el sistema regenerativo servirían para la integración de calor solar con alta eficiencia en distintos procesos. El sistema regenerativo puede funcionar como forma de almacenamiento de energía térmica a alta temperatura, un intercambiador de calor rentable entre circuitos de aire atmosférico y a presión. También se puede usar como reactor químico para almacenar energía termoquímica con una alta densidad de energía u otros tipos de reactores a alta temperatura.

Palabras clave

CAPTure, calor, energía, central eléctrica, electricidad, calor solar, energía solar, ESC

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