La energía solar concentrada, también conocida como energía solar concentrada, es una tecnología que utiliza reflectores especiales para concentrar la energía del sol en un área pequeña conocida como receptor. El receptor recoge el calor y lo almacena como gas, líquido o incluso partículas sólidas. El calor generado se puede utilizar instantáneamente para impulsar una turbina de vapor generadora de electricidad, o almacenarse para usarlo más tarde.
Dado que la energía solar concentrada aprovecha la energía térmica del sol, se le llama fuente de energía solar térmica. Esto contrasta con su conocido hermano solar, los paneles solares, que generan energía a partir de la luz del sol, a través de un proceso llamado fotovoltaico solar.
¿Cuáles son las ventajas de usar la tecnología CSP?
Si bien los altos costos y los desafíos técnicos han limitado la adopción de esta tecnología, todo parece estar cambiando debido al creciente interés. El Departamento de Energía está trabajando para mejorar y promover el CSP como una fuente viable de energía renovable, mientras que los proyectos privados de CSP respaldados por personas como Bill Gates han logrado recientemente cierto éxito.
Continúa leyendo para obtener más información sobre esta prometedora tecnología solar.
¿Cuáles son los diferentes tipos de Concentrated Solar Power?
Todos los tipos de energía solar concentrada operan según el mismo principio: utilizan energía solar térmica concentrada para producir electricidad. Las dos aplicaciones más comunes de la tecnología son los sistemas de canal parabólico y las torres de energía solar.
Sistemas de canal parabólico
Los sistemas CSP de canal parabólico son un tipo de sistema concentrador lineal. Reciben su nombre de los colectores grandes en forma de canal parabólico que se utilizan para concentrar la luz solar en un tubo receptor lineal.
El tubo receptor lineal está lleno de un fluido de transferencia de calor que absorbe la energía térmica (calor) de la luz solar concentrada. El calor recogido se puede utilizar de inmediato para alimentar un motor de calor generador de electricidad, o almacenarse para generar energía más tarde.
Entre los muchos tipos diferentes de CSP, los sistemas de canal parabólico se consideran los más rentables a escala de servicios públicos. Ya existen más de 100 plantas en todo el entorno, siendo la más grande la Central Solar Noor Ouarzazate de 580 megavatios (MW) en Marruecos.
Torre de energía solar
En las plantas de energía solar de torre, una torre central alta está rodeada de miles o incluso decenas de miles de reflectores planos especiales conocidos como helióstatos. Los helióstatos ajustan su posición con el movimiento del sol para enfocar la radiación solar hacia un punto focal central, que se conoce como receptor.
El receptor recoge la energía térmica en un medio de almacenamiento, que generalmente es sal fundida o agua, y el calor generado impulsa una turbina para producir electricidad.
Debido a su diseño y componentes únicos, las torres de energía solar se conocen con varios nombres diferentes, incluidas torres solares, torres de sal fundida o plantas de energía receptoras.
Los proyectos que utilizan receptores de sal suelen ofrecer almacenamiento térmico, lo que significa que la energía térmica recogida se puede almacenar durante varias horas antes de alimentar la turbina.
El sistema de energía más famoso es el proyecto Ivanpah ubicado en el desierto de Mojave en California. Ivanpah utiliza 173,500 helióstatos y agua como material absorbente de calor. Cuando se inauguró en 2014, fue la planta de CSP más grande del entorno, con una capacidad de generación de electricidad de 392 MW. Mientras tanto, la planta de CSP más grande con capacidad de almacenamiento es la Central Generadora Solana de 280 MW en Arizona.
A partir de 2020, había 10 plantas de este tipo, pero hay varios proyectos en construcción en todo el entorno. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos cree que esta tecnología eventualmente será más barata que las plantas de combustibles fósiles.
Otros tipos de CSP
Aquí hay algunos otros tipos de tecnología CSP menos comunes:
Reflectores lineales de Fresnel
Al igual que los sistemas de canal parabólico, estos también son un tipo de sistema concentrador lineal CSP. Operan de manera muy similar: largas filas de colectores concentran la luz solar en un tubo absorbente (receptor). Con los reflectores lineales, sin embargo, los espejos se colocan en forma de onda en el suelo y enfocan su luz hacia un tubo que mira hacia abajo.
Plato parabólico
Con un sistema de plato parabólico, se adjunta un colector en forma de plato a un receptor y un motor de calor generador de electricidad. Dado que cada plato individual produce electricidad, los platos parabólicos se pueden utilizar de manera modular, a diferencia de otros tipos de CSP que generalmente solo funcionan como parte de una planta de energía más grande.
¿Cuánto se puede ahorrar al cambiar a la energía solar?
El costo promedio de la energía solar concentrada es de $0.182, o 12 centavos por kilovatio hora a partir de 2019, el año más reciente para el cual hay datos de costos completos disponibles.
Nos referimos aquí al costo nivelado promedio de la energía (LCOE, por sus siglas en inglés) para la generación de energía a escala de servicios públicos; en términos simples, el costo promedio para que las plantas de energía produzcan cada unidad de electricidad.
El costo de CSP en 2019 (LCOE de 12 centavos) es un 47% menor que su costo en 2010, cuando su LCOE era de 36 centavos, una reducción impresionante en el precio durante la última década.
Dicho esto, la fuente de energía sigue siendo más cara que otras fuentes de energía renovable como la energía hidroeléctrica, los paneles solares fotovoltaicos y la energía eólica.
La Iniciativa Sunshot del Departamento de Energía de Estados Unidos, que respalda las tecnologías emergentes de energía limpia, está más interesada en el costo de CSP con almacenamiento de energía térmica. Según ellos, el costo de la energía CSP de carga base (es decir, CSP que incluye almacenamiento de 12+ horas) fue de 3 centavos por kilovatio hora en 201La Iniciativa Sunshot espera que el costo de carga base de CSP caiga a solo 5 centavos por kilovatio hora para 2030.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la energía solar concentrada?
Aquí hay una tabla que resume las ventajas y desventajas de la energía solar concentrada, seguida de una breve explicación de cada una:
| Ventajas | Desventajas |
|---|---|
| Energía limpia y renovable | Más cara que la energía solar fotovoltaica y la energía eólica |
| Puede funcionar como sistema de almacenamiento de energía a corto plazo | Solo factible a gran escala |
| Puede compensar la intermitencia de otras energías renovables a través de la programación horaria | Preocupaciones sobre impactos ambientales |
| Puede generar calor para aplicaciones industriales |
Ventajas de la energía solar concentrada
- Energía limpia: La energía solar concentrada captura el calor del sol y lo utiliza para producir electricidad. No se generan emisiones durante el proceso. Uno de los únicos subproductos reales es el calor residual, pero esto se puede utilizar potencialmente para fines como la desalinización del agua.
- Almacenamiento de energía térmica: Los sistemas CSP pueden almacenar calor en un medio como sal fundida o aceite. Esta tecnología de almacenamiento es un punto de venta importante para los CSP, ya que funciona a un costo menor que las opciones de batería de litio comparables.
- Complementa otras energías renovables: El almacenamiento de energía térmica significa que el CSP puede servir como fuente de energía despachable, proporcionando energía cuando más se necesita, como en los picos nocturnos, o incluso como una carga base que ofrece energía estable de manera continua. Este es un atributo extremadamente valioso dada la intermitencia de la energía solar fotovoltaica (paneles solares) y la energía eólica, que dependen de que el sol brille y el viento sople para producir su energía.
- Aplicaciones de calor industrial: Un campo emergente es la utilización de la energía térmica CSP en procesos industriales intensivos en calor. La esperanza es que la CSP y otras tecnologías de energía solar ayuden a reemplazar los combustibles fósiles en sectores como la fabricación de cemento y acero, donde los combustibles fósiles sucios son actualmente la fuente de energía dominante. NREL ha producido un informe detallado que explora este tema.
Desventajas de la energía solar concentrada
- Costo más alto: De las siete principales fuentes de generación de energía a escala de servicios públicos, la CSP es la más cara. El Departamento de Energía espera reducir el precio para 2030 y hacer que la CSP sea competitiva con los combustibles fósiles.
- Solo factible a gran escala: Con la excepción de los sistemas de plato parabólico CSP, una tecnología que aún no se ha adoptado mucho, los sistemas CSP solo son factibles a escala de servicios públicos. Esto contrasta con la fotovoltaica solar (paneles solares), que es fácil de aplicar y rentable incluso a nivel de hogares individuales.
- Preocupaciones ambientales: Los proyectos CSP requieren grandes cantidades de agua para la refrigeración, lo que puede ser problemático dado que las plantas CSP a menudo se encuentran en entornos áridos como el suroeste de Estados Unidos o Oriente Medio. Los requisitos de terreno también son sustanciales y el terreno utilizado para CSP no se puede utilizar para ningún otro propósito. También se debe considerar el impacto en la vida silvestre local, especialmente las aves que pueden quemarse al pasar por la luz altamente concentrada. Puedes obtener más información sobre los impactos ambientales aquí.
¿Se puede utilizar CSP para tu hogar?
No, la CSP no es factible para el uso de energía en el hogar.
Las aplicaciones actuales de la CSP se encuentran a escala de servicios públicos, es decir, grandes plantas de energía que cuestan millones (o miles de millones) de dólares construir y que pueden alimentar miles de hogares. Además, las tecnologías CSP se consideran una opción costosa en comparación con los sistemas de energía solar que utilizan paneles solares fotovoltaicos, e incluso la generación de combustibles fósiles.
Si deseas energía renovable para tu hogar, la mejor opción es considerar paneles solares en el techo. Es una solución que se ha adoptado ampliamente: ya hay más de 2 millones de instalaciones solares residenciales en el país. Mejor aún, gracias a los generosos incentivos solares y las caídas de precios en la última década, los sistemas solares ahora ofrecen períodos de recuperación rápidos de entre cuatro y ocho años en muchos estados.
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