En el desierto de Mojave hay varias plantas de energía solar que suministran energía a la red eléctrica . La insolación (radiación solar) en el desierto de Mojave es una de las mejores disponibles en los Estados Unidos, y algunos centros de población importantes se encuentran en la zona. Estas plantas generalmente se pueden construir en unos pocos años porque las plantas solares se construyen casi en su totalidad con materiales modulares y fácilmente disponibles. [1] Los sistemas de generación de energía solar (SEGS) es el nombre que se le da a nueve plantas de energía solar en el desierto de Mojave que se construyeron en la década de 1980, la primera planta solar comercial. Estas plantas tienen una capacidad combinada de 354 megavatios (MW), lo que las convirtió en la instalación de energía solar más grande del mundo, hasta que se terminó la instalación de energía solar Ivanpah en 2014. [2]
Nevada Solar One es una planta solar térmica con una capacidad de generación de 64 MW, ubicada cerca de Boulder City , Nevada . [3] La instalación solar Copper Mountain es una planta de energía fotovoltaica de 150 MW en Boulder City, Nevada . La instalación solar Ivanpah es una instalación de 370 MW que consta de tres plantas de energía solar térmica independientes justo al lado de la autopista interestatal 15 en la frontera entre Nevada y California en el desierto de Mojave. También hay planes para construir otras grandes plantas solares en el desierto de Mojave. [4]
El suroeste de Estados Unidos es una de las mejores zonas del mundo en cuanto a insolación, y el desierto de Mojave recibe hasta el doble de luz solar que otras regiones del país. Esta abundancia de energía solar hace que las centrales solares sean una alternativa más limpia a las centrales eléctricas tradicionales, que queman combustibles fósiles como el petróleo y el carbón . [5] Las centrales solares proporcionan una fuente de energía benigna para el medio ambiente, prácticamente no producen emisiones y no consumen ningún combustible aparte de la luz solar. Algunos grupos también están fomentando una generación más distribuida , o energía solar en los tejados. [5]
En 2008, la electricidad solar no era competitiva en términos de costo con la energía de carga base en masa. Sin embargo, proporciona electricidad cuando y donde la energía es más limitada y más cara, lo que es una contribución estratégica. La electricidad solar mitiga el riesgo de volatilidad del precio del combustible y mejora la confiabilidad de la red. [6] Desde entonces, los costos han disminuido para hacer que la electricidad solar sea cada vez más competitiva. [7] : p.13
Si bien muchos de los costos de los combustibles fósiles son bien conocidos, otros (los problemas de salud relacionados con la contaminación, la degradación ambiental , el impacto en la seguridad nacional de depender de fuentes de energía extranjeras) son indirectos y difíciles de calcular. Estos son tradicionalmente externos al sistema de precios, y por lo tanto a menudo se los denomina externalidades . Un mecanismo de fijación de precios correctivo, como un impuesto al carbono , podría llevar a que la energía renovable , como la energía solar térmica, sea más barata para el consumidor que la energía basada en combustibles fósiles. [1]
Las centrales térmicas solares se pueden construir en unos pocos años porque se construyen casi en su totalidad con materiales modulares y fácilmente disponibles. Por el contrario, muchos tipos de proyectos de energía convencional, especialmente las centrales de carbón y nucleares, requieren largos plazos de construcción. [1]
Las torres de energía solar utilizan miles de espejos individuales que siguen la dirección del sol (llamados helióstatos ) para reflejar la energía solar sobre un receptor central ubicado en la parte superior de una torre alta. [8] El receptor recoge el calor del sol en un fluido de transferencia de calor que fluye a través del receptor. El Departamento de Energía de los EE. UU. , con un consorcio de empresas de servicios públicos e industria, construyó las dos primeras torres de energía solar de demostración a gran escala en el desierto cerca de Barstow , California . [5]
Solar One funcionó con éxito entre 1982 y 1988, lo que demuestra que las torres de energía solar funcionan de manera eficiente para producir energía a gran escala a partir de la luz solar. La planta Solar One utilizaba agua/vapor como fluido de transferencia de calor en el receptor; esto presentaba varios problemas en términos de almacenamiento y funcionamiento continuo de la turbina. Para abordar estos problemas, Solar One se actualizó a Solar Two , que funcionó entre 1996 y 1999. Ambos sistemas tenían una capacidad de energía de 10 MW. [5]
La característica única de Solar Two era el uso de sal fundida para capturar y almacenar el calor del sol. La sal muy caliente se almacenaba y se utilizaba cuando era necesario para producir vapor para impulsar una turbina/generador que produce electricidad. El sistema funcionó sin problemas a través de nubes intermitentes y continuó generando electricidad hasta bien entrada la noche. [9] Solar Two fue desmantelado en 1999 y fue convertido por la Universidad de California en Davis en CACTUS , un telescopio Cherenkov aéreo , en 2001, que mide los rayos gamma que llegan a la atmósfera .
Los sistemas de canalización predominan entre las plantas de energía solar comerciales actuales. En la década de 1980, la empresa israelí BrightSource Energy (anteriormente Luz Industries) construyó nueve plantas de energía de canalización independientes, llamadas sistemas de generación de energía solar (SEGS), en el desierto de Mojave, cerca de Barstow . Estas plantas tienen una capacidad combinada de 354 MW . NextEra afirma que las plantas solares alimentan a 232.500 hogares (durante el día, en el pico de potencia) y desplazan 3.800 toneladas de contaminación por año que se habrían producido si la electricidad hubiera sido proporcionada por combustibles fósiles, como el petróleo. [2] [10]
Los sistemas de colectores de canalización convierten el calor del sol en electricidad. Debido a su forma parabólica, los colectores de canalización pueden concentrar el sol a una intensidad 30-60 veces superior a la normal en un tubo receptor situado a lo largo de la línea focal de la canalización. El aceite sintético circula por el tubo y captura este calor, alcanzando temperaturas de 390 °C (735 °F). El aceite caliente se bombea a una estación generadora y se dirige a través de un intercambiador de calor para producir vapor. Finalmente, la electricidad se produce en una turbina de vapor convencional. [2] Las plantas SEGS funcionan con gas natural en días nublados o después del anochecer, y el gas natural proporciona el 25% de la producción total. [2] Los críticos señalan que esta dependencia de la energía a gas para la electricidad de "respaldo" ha generado, a lo largo de los 35 años de historia de las plantas, más de 3 millones de toneladas de emisiones de CO2 más que si la electricidad hubiera sido generada por una planta nuclear. [11] [12] [13] [14] [15]
La planta solar Desert Sunlight es una central fotovoltaica de 550 megavatios (MW AC ) situada aproximadamente a seis millas al norte de Desert Center, California , en el desierto de Mojave . Utiliza aproximadamente 8,8 millones de módulos de telururo de cadmio fabricados por el fabricante estadounidense de películas finas First Solar . A partir del otoño de 2015, la planta solar tiene la misma capacidad instalada de 550 MW que la planta solar Topaz en la región de Carrizo Plain en el centro de California, lo que las convierte en las segundas plantas solares completadas más grandes por capacidad instalada . [16] [17]
Nevada Solar One tiene una capacidad de generación de 64 MW y está ubicada en Boulder City , Nevada. Fue construida por el Departamento de Energía de los EE. UU. , el Laboratorio Nacional de Energías Renovables y Acciona Solar . [3]
Nevada Solar One utiliza colectores parabólicos como concentradores solares térmicos , tubos de calentamiento de líquido que actúan como receptores solares. Estos receptores solares son tubos especialmente revestidos hechos de vidrio y acero, y alrededor de 19.300 de estos tubos de cuatro metros de largo se utilizan en la planta. Nevada Solar One también utiliza una tecnología que recoge el calor adicional [ cita requerida ] al colocarlo en sales fundidas que cambian de fase , lo que permite que se extraiga energía durante la noche. Usando sistemas de almacenamiento de energía térmica, los períodos de funcionamiento de la energía solar térmica pueden incluso extenderse para satisfacer las necesidades de carga base. Las plantas de energía solar térmica diseñadas para la generación únicamente de energía solar se adaptan bien a las cargas pico del mediodía de verano [ dudoso – discutir ] en áreas prósperas con demandas significativas de refrigeración, como el suroeste de los Estados Unidos. [3] [18]
El costo de Nevada Solar One oscila entre 220 y 250 millones de dólares. La energía producida es ligeramente más cara que la energía eólica, pero menor que la energía fotovoltaica (PV). [19] A medida que la energía fotovoltaica se volvió más barata, algunos proyectos de CSP propuestos se han convertido en proyectos fotovoltaicos. [20]
La planta solar fotovoltaica Copper Mountain es una planta de energía solar fotovoltaica de 552 megavatios (MW) en Boulder City, Nevada . [21] [22] [23] Sempra Generation comenzó la construcción de la planta en enero de 2010 y la instalación comenzó a generar electricidad el 1 de diciembre de 2010. En su pico de construcción, más de 350 trabajadores estaban instalando los 775.000 paneles First Solar en el sitio de 380 acres. [21] La energía de la planta solar Copper Mountain (y la planta de energía solar El Dorado de 10 MW adyacente ) se está vendiendo a Pacific Gas & Electric bajo contratos separados de 20 años. Las empresas de servicios públicos de California debían obtener el 20 por ciento de su suministro de energía de fuentes de energía renovables para fines de 2010, aumentando al 33 por ciento para 2020. [21]
En diciembre de 2007, la Fuerza Aérea de los Estados Unidos anunció la finalización de la Planta de Energía Solar Nellis , un sistema solar fotovoltaico (PV), en la Base Aérea Nellis en el condado de Clark , Nevada. Ocupando 140 acres (57 ha) de tierra arrendada a la Fuerza Aérea en el borde occidental de la base, este sistema fotovoltaico montado en el suelo emplea un sistema avanzado de seguimiento solar, diseñado e implementado por SunPower . Inclinado hacia el sur, cada conjunto de paneles solares gira alrededor de una barra central para seguir al sol de este a oeste. [24] El sistema de 14 MW genera más de 30 millones de kilovatios-hora de electricidad cada año (alrededor de 82 mil kilovatios-hora por día) y suministra aproximadamente el 25 por ciento de la energía total utilizada en la base. La Planta de Energía Solar Nellis fue uno de los sistemas solares fotovoltaicos más grandes de América del Norte. [25] [26]
La planta de energía solar Ivanpah de 392 MW , ubicada a 40 millas (64 km) al suroeste de Las Vegas, es el proyecto de planta de energía solar térmica más grande del mundo, que entró en pleno funcionamiento el 13 de febrero de 2014. [27] BrightSource Energy recibió una garantía de préstamo de $1.6 mil millones del Departamento de Energía de los Estados Unidos para construir el proyecto, que implementa 347.000 espejos de helióstatos que enfocan la energía solar en calderas ubicadas en torres de energía solar centralizadas . En febrero de 2012, Ivanpah recibió el premio al Proyecto CSP ( Energía Solar de Concentración ) del Año por Solar Power Generation USA. [28]
El Proyecto Solar Mojave es una instalación de energía solar térmica en el desierto de Mojave en California , a unas 20 millas (32 km) al noroeste de Barstow . Mojave Solar, que rodea la aldea de Lockhart, se encuentra junto al lago Harper y la planta solar SEGS VIII-IX . Se estimó que la planta de energía solar concentrada (CSP) de 250 MW costaría 1.600 millones de dólares en total y se puso en servicio en diciembre de 2014. [29] El desarrollador, Abengoa , obtuvo una garantía de préstamo de 1.200 millones de dólares del Departamento de Energía de los EE. UU. para el proyecto. [30] [31]
La instalación de generación de electricidad solar de 250 MW nominales genera vapor en generadores de vapor solares, que se expandirán a través de un generador de turbina de vapor para producir energía eléctrica a partir de campos solares gemelos, que funcionan independientemente, cada uno de los cuales alimenta una isla de energía de 125 MW. La planta debería generar 617.000 MWh de energía al año, energía suficiente para más de 88.000 hogares y evitará la emisión de más de 430 kilotones de CO2 al año. [32] Pacific Gas & Electric ha acordado un contrato de compra de energía de 25 años . [33]
El Antelope Valley Solar Ranch de 230 MW es un proyecto fotovoltaico de First Solar que ahora es propiedad de Exelon [34] en el área de Antelope Valley en el desierto occidental de Mojave. [35] En septiembre de 2011, el proyecto recibió una garantía de préstamo de 646 millones de dólares del Departamento de Energía de los EE. UU., y se estimó que su construcción generaría 350 empleos en la construcción y 20 empleos permanentes. [35] Cuenta con un innovador despliegue a escala de servicios públicos de inversores con tecnologías de regulación y monitoreo de voltaje, que "permitirán que el proyecto proporcione energía más estable y continua". [35] La electricidad del proyecto Antelope Valley Solar Ranch se venderá a Pacific Gas & Electric Company bajo un contrato de 25 años. [36] [37]
Un estudio de 2013 del Laboratorio Nacional de Energías Renovables concluyó que la planta fotovoltaica grande promedio en los Estados Unidos ocupaba 3,1 acres (1,3 ha) de área perturbada permanentemente y 3,4 acres (1,4 ha) de área total del sitio por gigavatio-hora por año. La planta de energía solar concentrada promedio en los EE. UU. ocupaba 2,7 acres (1,1 ha) de área perturbada y 3,5 acres (1,4 ha) de área total por GWh/año, [38] Un análisis del ciclo de vida de 2015 del uso de la tierra para varias fuentes de electricidad concluyó que la energía solar de concentración tenía una huella de uso de la tierra de 9,0 m 2 /MWhr para canaletas y 14 m 2 /MWhr para torres de energía. La huella de la energía solar de concentración fue menor que la de la energía del carbón (18 m 2 /MWhr), pero mayor que la de las otras fuentes estudiadas, incluidas la energía fotovoltaica terrestre (7,9 m 2 /MWhr), el gas natural (0,49 m 2 /MWhr) y la energía eólica (0,26 m 2 /MWhr). [39]
El gobierno federal ha dedicado casi 2.000 veces más superficie a concesiones de petróleo y gas que al desarrollo solar. En 2010, la Oficina de Administración de Tierras aprobó nueve proyectos solares a gran escala, con una capacidad de generación total de 3.682 megavatios, lo que representa aproximadamente 40.000 acres (16.000 ha). En contraste, en 2010, la Oficina de Administración de Tierras procesó más de 5.200 solicitudes de concesiones de gas y petróleo, y emitió 1.308 concesiones, por un total de 3,2 millones de acres. Actualmente, 38,2 millones de acres de tierras públicas terrestres y 36,9 millones de acres adicionales de exploración marina en el Golfo de México están bajo arrendamiento para el desarrollo, exploración y producción de petróleo y gas. [40] [ ¿ Fuente poco fiable? ]
Se conservará parte de la tierra en el desierto oriental de Mojave, pero la industria solar está interesada principalmente en áreas del desierto occidental, "donde el sol quema más fuerte y hay un acceso más fácil a las líneas de transmisión", dijo Kenn J. Arnecke de FPL Energy , una opinión compartida por muchos ejecutivos de la industria. [41]
Las plantas solares de concentración en el desierto de Mojave han planteado problemas de uso del agua, porque las plantas de energía solar de concentración con sistemas de enfriamiento húmedo tienen altas intensidades de consumo de agua en comparación con otros tipos de plantas de energía eléctrica; solo las plantas de combustibles fósiles con captura y almacenamiento de carbono pueden tener intensidades de agua más altas. [42] Un estudio de 2013 que comparó varias fuentes de electricidad encontró que el consumo medio de agua durante las operaciones de las plantas de energía solar de concentración con enfriamiento húmedo fue de 810 gal/MWhr para las plantas de torre de energía y 890 gal/MWhr para las plantas de canal. Esto fue más alto que el consumo de agua operativo (con torres de enfriamiento) para la energía nuclear (720 gal/MWhr), el carbón (530 gal/MWhr) o el gas natural (210 gal/MWhr). [43] Un estudio de 2011 del Laboratorio Nacional de Energías Renovables llegó a conclusiones similares: en el caso de las centrales eléctricas con torres de refrigeración, el consumo de agua durante las operaciones fue de 865 gal/MWhr para las centrales de concentración solar por canal, 786 gal/MWhr para las centrales de concentración solar por torre, 687 gal/MWhr para las centrales de carbón, 672 gal/MWhr para las centrales nucleares y 198 gal/MWhr para las centrales de gas natural. [44] La Asociación de Industrias de Energía Solar señaló que la central de concentración solar por canal Nevada Solar One consume 850 gal/MWhr. [45]
En 2007, el Congreso de los EE. UU. ordenó al Departamento de Energía que informara sobre las formas de reducir el consumo de agua por CSP. El informe posterior señaló que existía tecnología de enfriamiento seco que, aunque era más costosa de construir y operar, podía reducir el consumo de agua por CSP entre un 91 y un 95 por ciento, lo que haría que su consumo fuera inferior al de las plantas de energía convencionales. Un sistema híbrido de enfriamiento húmedo/seco podría reducir el consumo de agua entre un 32 y un 58 por ciento. [46] Un informe de 2015 de NREL señaló que de las 24 plantas de energía CSP operativas en los EE. UU., 17 usaban sistemas de enfriamiento húmedo. Las cuatro plantas CSP existentes con sistemas de enfriamiento seco eran las tres plantas de energía en la Instalación de Energía Solar Ivanpah cerca de Barstow, California , y el Proyecto de Energía Solar Genesis en el Condado de Riverside, California . De 15 proyectos de CSP en construcción o desarrollo en los EE. UU. en marzo de 2015, 6 planeaban utilizar sistemas húmedos (incluido un sistema húmedo que utiliza aguas residuales recuperadas), 7 planeaban utilizar sistemas secos, 1 híbrido y 1 no especificado. [42]
Algunas plantas de energía solar con diseños de torres de energía en el desierto de Mojave han sido objeto de escrutinio por la mortalidad de aves. En general, estas instalaciones están cercadas para ayudar a mantener alejada a la fauna terrestre. Sin embargo, en el caso de las plantas de energía solar concentrada como la instalación de energía solar Ivanpah, los estudios han concluido que una cantidad significativa de aves y murciélagos resultan heridos o muertos ya sea por colisión con los espejos de helióstatos o por quemarse en el flujo solar creado por el campo de espejos. [47] [48] Además, los correcaminos quedan atrapados fuera de las vallas perimetrales instaladas, donde se convierten en presa fácil de los coyotes , que han matado y devorado a docenas de ellos desde que se han construido las instalaciones. [49]
El hábitat ecológicamente sensible en las cercanías de Boron y Mojave puede experimentar impactos negativos por las instalaciones solares fotovoltaicas y de baterías de Avantus. El Proyecto de Conservación de Onyx reservará 215.000 acres (87.000 ha) de espacio contiguo para espacio y forraje libre de perturbaciones para la tortuga del desierto , la ardilla de tierra de Mojave y el cóndor de California . El proyecto también protegerá más de 80.000 acres (32.000 ha) de hábitat del oeste de Joshua Tree . Avantus compró derechos de pastoreo federales ubicados al oeste de la autopista 14 entre Red Rock Canyon y la autopista 178. Avantus luego solicitó permiso para retirar permanentemente los derechos de pastoreo en la propiedad. [50]
{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda ){{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )