Las centrales eléctricas solares pueden beneficiarse de la energía solar durante la noche gracias a una tecnología de almacenamiento
En la actualidad, la expansión de las centrales de energía solar concentrada (ESC) de tamaño pequeño y mediano es limitada a causa de la falta de sistemas de TES adecuados. El TES desempeña un papel esencial para aumentar la competitividad de los sistemas de ESC por encima de sus equivalentes fotovoltaicos. Permite la adaptación del diseño o del funcionamiento de las centrales según distintas estrategias posibles. Por ejemplo, para cubrir la demanda de los clientes en sistema energéticos aislados, o maximizar la generación de energía en centrales conectadas a una red de distribución que pueda exportar la electricidad, lo cual aumentaría los ingresos. El proyecto ORC-PLUS, financiado con fondos europeos, abordó este desafío estudiando la idoneidad del uso de sistemas de ciclo orgánico de Rankine (ORC, por sus siglas en inglés) como motores de calor para generar energía en centrales de ESC pequeñas. En estas aplicaciones, el ORC utiliza energía térmica captada del sol para evaporar su fluido de funcionamiento, de peso molecular elevado, y generar electricidad gracias a la expansión del vapor en una turbina acoplada a un generador. Según explica Walter Gaggioli, coordinador del proyecto: «Estos sistemas son una buena opción tecnológica porque son muy fiables y se pueden implementar en ubicaciones remotas, pero sufren la limitación técnica importante de que necesitan un suministro constante de calor. El TES ayuda a superar esta carencia».
Electricidad según las necesidades, a todas horas
Después de probar dos opciones de TES y tres prototipos distintos, el equipo de ORC-PLUS desarrolló un sistema de TES innovador optimizado para centrales de ESC de tamaño mediano. El sistema amplía la generación de energía de una central termosolar existente en Marruecos, que consta de colectores lineales de Fresnel y una unidad de generación ORC de 1 MWe. El sistema TES impulsa la generación de energía hasta cuatro horas durante el anochecer (18.00-22.00) en la central situada en el parque energético ecológico de Ben Guerir, lo cual permite cubrir las cargas pico de energía de la red eléctrica local de media tensión.
La mejora en la generación de energía ofrece numerosas ventajas
ORC-PLUS contribuye a abordar varios retos climáticos y energéticos. Gaggioli explica: «Existe un potencial inmenso para sustituir los costosos sistemas eléctricos a base de diésel con ESC de pequeña y mediana escala (de 1 a 10 MWe) en aplicaciones rurales conectadas a la red de distribución o aisladas, lo cual permitiría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La naturaleza distribuible de la energía generada por ORC-PLUS complementa la energía menos distribuible generada por otros sistemas de energía renovable, como los fotovoltaicos o eólicos». Distribuible se refiere a la generación de electricidad según las necesidades. «Esto convierte el sistema en una tecnología potencialmente estratégica para complementar otras renovables con la finalidad de alcanzar un porcentaje elevado de las energías renovables sobre el total del suministro energético global», afirma Gaggioli. La central de ORC-PLUS se pondrá en servicio a finales de 2020, generará empleo y revitalizará las industrias locales en el proceso. La solución técnica desarrollada mejora el promedio de eficiencia anual de la transformación de calor solar en electricidad en hasta el 20 %. En conjunto, el proyecto disminuyó el tiempo de retorno energético en un 30 %, hasta los ocho años, lo cual mejora sus posibilidades de penetración en el mercado. Se espera que la menor inversión necesaria para las centrales de ESC de escala pequeña y mediana genere un interés considerable por parte de los inversores del mercado. ORC-PLUS mejoró la fabricación de los colectores solares de Fresnel, de modo que redujo el coste de la inversión para futuras centrales eléctricas solares en alrededor del 20 %. «Las soluciones predefinidas de ingeniería que hemos desarrollado a la medida de estas centrales de ESC se pueden replicar ampliamente en toda Europa y África», concluye Gaggioli.
Palabras clave
ORC-PLUS, energía, ESC, electricidad, sistema TES, central de ESC, energía solar, almacenamiento de energía térmica, ciclo orgánico de Rankine
