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Torre de energía solar

Torres de energía solar de concentración:
  • Arriba: Torres solares de la instalación de Ivanpah , la central solar térmica más grande del mundo en el desierto de Mojave, sureste de California
  • En el centro: PS10 , la primera torre de energía solar comercial del mundo en Andalucía, España (izquierda) y la central eléctrica de Ashalim en Negev, Israel (derecha)
  • Abajo: La torre de energía solar THEMIS en los Pirineos Orientales, Francia (izquierda) y la torre experimental alemana Jülich (derecha)

Una torre de energía solar , también conocida como planta de energía de "torre central" o planta de energía de " helióstatos ", es un tipo de horno solar que utiliza una torre para recibir la luz solar enfocada. Utiliza una serie de espejos planos y móviles (llamados heliostatos) para enfocar los rayos del sol sobre una torre colectora (el objetivo). Los sistemas de energía solar concentrada (CSP) se consideran una solución viable para la energía renovable y libre de contaminación. [1]

Los primeros diseños utilizaban estos rayos enfocados para calentar agua y utilizaban el vapor resultante para impulsar una turbina . Se han demostrado diseños más nuevos que utilizan sodio líquido y ahora están en funcionamiento sistemas que utilizan sales fundidas (40 % nitrato de potasio , 60 % nitrato de sodio ) como fluidos de trabajo . Estos fluidos de trabajo tienen una gran capacidad térmica , que se puede utilizar para almacenar la energía antes de usarla para hervir agua para impulsar turbinas. El almacenamiento de la energía térmica para su posterior recuperación permite generar energía de forma continua, mientras brilla el sol, y durante varias horas después de que el sol se haya puesto (o se haya nublado).

Costo

En 2021, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU. (NREL) estimó el costo de la electricidad de la energía solar concentrada con 10 horas de almacenamiento en 0,076 dólares por kWh en 2021, 0,056 dólares por kWh en 2030 y 0,052 dólares por kWh en 2050. [2] En 2007, empresas como ESolar (entonces respaldada por Google.org ) estaban desarrollando componentes de helióstatos baratos, de bajo mantenimiento y de producción en masa que reducirían los costos en un futuro cercano. [3] El diseño de ESolar utilizó una gran cantidad de espejos pequeños (1,14 m 2 ), para reducir los costos de instalación de sistemas de montaje como hormigón, acero, perforación y grúas. En octubre de 2017, un artículo en GreenTech Media sugirió que eSolar cesó su actividad a fines de 2016. [4]

Las mejoras en los sistemas de fluidos de trabajo, como el paso de los diseños actuales de dos tanques (caliente/frío) a sistemas de termoclina de tanque único con rellenos térmicos de cuarcita y mantas de oxígeno, mejorarán la eficiencia del material y reducirán aún más los costos.

Diseño

Central eléctrica de Ashalim , Israel, tras su finalización, la torre solar más alta del mundo.
El Solar Two fuera de servicio en California

Generalmente las instalaciones utilizan desde 150 hectáreas (1.500.000 m2 ) hasta 320 hectáreas (3.200.000 m2 ) .

En 2023, la agencia científica nacional de Australia, CSIRO, probó un sistema CSP en el que pequeñas partículas de cerámica caen a través del haz de energía solar concentrada; las partículas de cerámica son capaces de almacenar una mayor cantidad de calor que la sal fundida, sin necesidad de un contenedor que disminuya la transferencia de calor. [6]

Preocupaciones medioambientales

Existen pruebas de que instalaciones de concentración solar de gran superficie como estas pueden quemar a las aves que vuelan sobre ellas. Cerca del centro del conjunto, las temperaturas pueden alcanzar los 550 °C, lo que, con el propio flujo solar, es suficiente para incinerar a las aves. Las plumas de las aves más distantes pueden quemarse, lo que lleva a la muerte del ave. Ivanpah informó de que un ave se quemaba cada dos minutos. Los trabajadores de la planta de energía solar de Ivanpah llaman a estas aves "banderas", ya que se encienden en el aire y caen al suelo dejando un rastro de humo. Durante las pruebas de la posición de espera inicial de los helióstatos, murieron 115 aves al entrar en el flujo solar concentrado. Durante los primeros 6 meses de operaciones, murieron un total de 321 aves. Después de modificar el procedimiento de espera para no concentrar más de cuatro helióstatos en un punto, no ha habido más muertes de aves. [7]

La planta de energía solar de Ivanpah está clasificada como emisora ​​de gases de efecto invernadero por el estado de California porque tiene que quemar combustible fósil durante varias horas cada mañana para poder alcanzar rápidamente su temperatura de funcionamiento. [8]

Aplicaciones comerciales

Varias empresas han participado en la planificación, el diseño y la construcción de plantas de energía de gran tamaño. Existen numerosos ejemplos de estudios de casos de aplicación de soluciones innovadoras a la energía solar. La aplicación de torres de haz descendente (una variación de las plantas de receptor central con óptica Cassegrainiana [9] ) [ aclaración necesaria ] también es factible con helióstatos para calentar el fluido de trabajo. [10]

Nuevas aplicaciones

Concepto de torre de energía de pozo en la mina Bingham Canyon

La torre de energía a cielo abierto [11] [12] combina una torre de energía solar y una torre de energía aeroeléctrica [13] en una mina a cielo abierto desmantelada. Las torres de energía solar tradicionales están limitadas en tamaño por la altura de la torre y los helióstatos más cercanos que bloquean la línea de visión de los helióstatos externos al receptor. El uso de los "asientos tipo estadio" de la mina a cielo abierto ayuda a superar la restricción del bloqueo.

Como las torres de energía solar suelen utilizar vapor para impulsar las turbinas y el agua suele ser escasa en regiones con mucha energía solar, otra ventaja de las minas a cielo abierto es que tienden a acumular agua, ya que se han excavado por debajo del nivel freático. La torre de energía de la mina utiliza vapor de baja temperatura para impulsar los tubos neumáticos en un sistema de cogeneración. Un tercer beneficio de readaptar una mina a cielo abierto para este tipo de proyecto es la posibilidad de reutilizar la infraestructura de la mina, como carreteras, edificios y electricidad.

Torres de energía solar

Lista de torres de energía solar

Véase también

Referencias

  1. ^ «El coste de la termosolar cayó un 47% entre 2010 y 2019 | REVE Actualidad del sector eólico en España y en el mundo». 29 julio 2020 . Consultado el 16 de abril de 2022 .
  2. ^ "Línea base tecnológica anual de electricidad (ATB) del NREL". Laboratorio Nacional de Energías Renovables . 2021.
  3. ^ El objetivo de Google: energía renovable más barata que el carbón 27 de noviembre de 2007
  4. ^ Deign, Jason (12 de octubre de 2017). "ESolar, el contendiente de energía solar concentrada, se ausenta sin permiso". GreenTech Media . Consultado el 13 de junio de 2019 .
  5. ^ ab "Preguntas frecuentes". Brightsourceenergy.com . Consultado el 28 de septiembre de 2019 .
  6. ^ Houser, Kristin (12 de noviembre de 2023). "Científicos australianos alcanzan un hito en energía solar concentrada Calentaron partículas de cerámica a una temperatura abrasadora de 1450 F dejándolas caer a través de un haz de luz solar concentrada". Freethink . Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2023.
  7. ^ Kraemer, Susan (16 de abril de 2015). «Un truco extraño evita la muerte de aves en torres solares». Clean Technica . Consultado el 20 de febrero de 2017 .
  8. ^ Danelski, David (21 de octubre de 2015). "No es fácil ser ecológico: la planta solar Ivanpah cerca de Nevada quema mucho gas natural, lo que la convierte en un emisor de gases de efecto invernadero según la ley estatal". Orange County Register . Santa Ana, California . Consultado el 14 de septiembre de 2016 .
  9. ^ Mokhtar, Marwan Basem (2011). "El concentrador solar térmico Beam-Down: caracterización experimental y modelado" (PDF) . Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología : i – vía Instituto Tecnológico de Massachusetts.
  10. ^ "Tres módulos solares del primer proyecto comercial de energía solar concentrada con torre de haz descendente del mundo se conectarán a la red" . Consultado el 18 de agosto de 2019 .
  11. ^ Torre de energía Pit - Noticias sobre energía alternativa, febrero de 2009
  12. ^ Torre de energía Pit Patente de EE. UU.
  13. ^ Torre de energía
  14. ^ "Atacama-1 | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 31 de enero de 2020.
  15. ^ "La central termosolar Redstone de ACWA Power reduce su deuda en el noveno mes de construcción". 22 de febrero de 2022.
  16. ^ https://www.sh-ihw.es/dunhuang100 [ enlace roto ]
  17. ^ "Shouhang Dunhuang 100 MW Fase II | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 16 de junio de 2019.
  18. ^ "Tecnología Solar Cosin Co., Ltd".
  19. ^ "Tecnología Solar Cosin Co., Ltd".
  20. ^ "Torre de sal fundida de 50 MW de Luneng Haixi | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 16 de junio de 2019.
  21. ^ "El proyecto de energía solar concentrada de la torre Hami de CPECC se completará a mediados de 2019".
  22. ^ "Proyecto de CSP de 50 MW de Hami | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 16 de junio de 2019.
  23. ^ "Shouhang Dunhuang 10 MW Fase I | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 16 de junio de 2019.
  24. ^ "Shouhang y EDF probarán el ciclo del s-CO2 en energía solar concentrada". 29 de marzo de 2019.
  25. ^ "Proyecto CSP Sundrop | Proyectos de energía solar de concentración | NREL".
  26. ^ "Planta eléctrica de Dahan | Proyectos de energía solar concentrada". solarpaces.nrel.gov . Archivado desde el original el 16 de junio de 2019.
  27. ^ "Tecnología Solar Cosin Co., Ltd".
  28. ^ "Torre solar ACME | Proyectos de energía solar de concentración | NREL".
  29. ^ "Proyecto eSolar Sierra SunTower fuera de línea - Aclaración". 16 de junio de 2010.
  30. ^ "Planta piloto de CSP de Jemalong: 1,1 MWe". Vast Solar . Consultado el 24 de abril de 2021 .