La sal hace que la energía termosolar sea más rentable

Las plantas de energía solar térmica utilizan la luz solar concentrada para generar primero calor y luego electricidad. Ya están en uso hoy en día en regiones especialmente soleadas, como España, Estados Unidos o Chile. Para avanzar aún más en esta tecnología y hacerla más competitiva, el Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum fuer Luft- und Raumfahrt; DLR), junto con la Universidad Portuguesa de Évora y socios industriales europeos, ha construido y puesto en marcha una instalación de prueba única. La plataforma de sales fundidas de Evora (EMSP) es una de las primeras plantas del mundo en utilizar sales fundidas en lugar de aceite térmico como medio de transferencia de calor. La inauguración oficial tuvo lugar el 28 de abril de 2022 en presencia de representantes de los socios del proyecto y de los gobiernos portugués y alemán.

“Hoy comenzamos a operar la Plataforma de Sales Fundidas de Evora (EMSP) con el objetivo de convertir la energía del Sol en electricidad controlable. Para ello, estamos utilizando sales fundidas, una tecnología innovadora y competitiva, para transferir y almacenar calor. Las actividades desarrolladas hasta ahora en la plataforma EMSP prueban y validan la viabilidad de este tipo de plantas termosolares Teniendo en cuenta los objetivos de la transición energética y la crisis energética que vive Europa, la inauguración de hoy es un día especial para nosotros como universidad. , para la región, para Portugal y para Europa», dijo la Rectora de la Universidad de Évora, Ana Costa Freitas. “Usar la energía del Sol de una manera tan productiva es sin duda un campo con grandes posibilidades. Al mismo tiempo, el proyecto es un ejemplo de excelente investigación, buena transferencia de tecnología y redes productivas”.

«La plataforma de sales fundidas de Evora es un paso importante hacia el avance de la energía termosolar como tecnología para la transición energética. Esta instalación nos permite probar el uso de sales fundidas a escala de la planta de energía para determinar su confiabilidad y seguridad operativa. Ambos son criterios importantes para pasar rápidamente de la escala de laboratorio a la aplicación industrial y aumentar la competitividad», dijo Karsten Lemmer, miembro de la Junta Ejecutiva de DLR responsable de Innovación, Transferencia e Infraestructura de Investigación, en la inauguración. «DLR es uno de los pioneros de esta tecnología; ya en la actualidad, casi todas las plantas de energía termosolar contienen parte de nuestra experiencia. Queremos continuar esta historia de éxito junto con nuestros socios de la investigación científica y la industria».

Sal fundida como medio de transferencia de calor: costos más bajos, temperaturas más altas, pero manejo difícil

La sal fundida se puede utilizar a temperaturas de hasta 550 grados centígrados. Para el aceite térmico, el límite es de 400 grados centígrados. El rango de temperatura más alto de la sal fundida tiene la ventaja decisiva de que la conversión de la energía solar en energía térmica y, en última instancia, en electricidad se realiza de manera más eficiente. Las plantas de energía solar térmica que utilizan sales fundidas podrían proporcionar electricidad con un costo hasta un 20 por ciento más bajo.

Sin embargo, tecnológicamente, el uso de sal fundida es un desafío, porque la sal debe mantenerse a una temperatura alta constante para permanecer líquida. Dependiendo del tipo, la sal solo se licua entre 130 y 240 grados centígrados. Por debajo de esa temperatura, se solidifica nuevamente, lo que puede dañar los componentes y cerrar la planta. Por lo tanto, los investigadores del Instituto DLR de Investigación Solar han diseñado especialmente todos los componentes y todo el sistema para mantener las temperaturas altas y seguras por encima del punto de fusión. Un calentador eléctrico también asegura que la sal no se solidifique cuando el sistema se llena por primera vez y durante la operación.

Un total de aproximadamente 88 toneladas de sal circulan en las tuberías y tanques de la instalación de prueba. Esta sal también se usa de manera similar como fertilizante y se comercializa en todo el mundo a una escala de 100 millones de toneladas.

Cómo la radiación solar concentrada se convierte en calor y electricidad

La planta de prueba funciona con colectores cilindroparabólicos, espejos curvos especiales que se colocan en dos largas filas paralelas. Tienen una longitud total de casi 700 metros y enfocan la radiación solar hacia unos conductos en medio de los bebederos. Las tuberías contienen un medio de transferencia de calor, en este caso sal fundida. Este absorbe la energía térmica de la radiación solar concentrada y la transporta para su aprovechamiento. Esta energía se puede utilizar para evaporar el agua. El vapor resultante se utiliza luego para impulsar un generador a través de una turbina, produciendo así electricidad. Alternativamente, el medio de transferencia de calor y, por lo tanto, la energía térmica en sí misma se pueden almacenar en tanques grandes por hasta 12 horas.

El campo solar de la EMSP tiene una potencia total de 3,5 megavatios. Los cuatro colectores cilindroparabólicos conectados en serie forman lo que se denomina un bucle de colector, el elemento básico más pequeño. Para plantas comerciales, se conectarían de 50 a 100 bucles colectores de este tipo para proporcionar la energía requerida.

Energía renovable controlable: la energía solar térmica lo hace posible

Actualmente, el coste de la electricidad procedente de las centrales termosolares es superior al de la fotovoltaica. Sin embargo, las plantas termosolares tienen una ventaja decisiva debido a su almacenamiento de calor integrado: también pueden producir energía cuando está nublado y de noche. Esto los convierte en una de las pocas opciones disponibles actualmente para proporcionar energía renovable de manera continua y controlable. En áreas adecuadamente soleadas, por lo tanto, podrían contribuir a asegurar la carga base en el futuro, como una alternativa sostenible a las centrales de gas, carbón o energía nuclear.

En Alemania, las plantas de energía solar térmica no serán económicamente viables para la generación de electricidad en un futuro previsible. Sin embargo, la tecnología representa una perspectiva interesante para suministrar a la industria, por ejemplo, en el sector alimentario, calor de proceso de fuentes renovables también en Alemania, contribuyendo así a la transición térmica. Estas plantas tenderían entonces a ser de menor tamaño y se construirían en las instalaciones de las empresas usuarias.

Socios industriales y financiación

El Instituto DLR de Investigación Solar lidera el consorcio y es responsable de la planificación, el diseño conceptual y la calificación del campo de colectores. También supervisa las operaciones de prueba científica. La Universidad de Evora es propietaria de las instalaciones de prueba de la plataforma de sales fundidas de Evora y apoya la construcción y operación de la infraestructura de la planta con personal operativo y personal científico. Los socios industriales incluyen las empresas TSK Flagsol, YARA, Rioglass, Steinmueller Engineering, eltherm y RWE.

El trabajo en la instalación de prueba se lleva a cabo en el marco del proyecto de investigación High Performance Solar 2 (HPS2). Está financiado por el Ministerio Federal Alemán de Asuntos Económicos y Acción Climática (Bundesministerium fuer Wirtschaft und Klimaschutz; BMWK), la Fundación Portuguesa para la Ciencia y la Tecnología (Fundacao para a Ciencia e Tecnologia; FCT) y el Programa Operativo Regional de Alentejo (Programa Operacional Regional del Alentejo).