El sistema de generación de energía solar Ivanpah es una planta termosolar concentrada en el desierto de Mojave . Está ubicada en la base de la montaña Clark en California , al otro lado de la frontera estatal con Primm, Nevada . La planta tiene una capacidad bruta de 392 megavatios (MW). [8] Utiliza 173.500 helióstatos , cada uno con dos espejos que enfocan la energía solar en calderas ubicadas en tres torres de energía solar de 459 pies (140 m) de altura [9] . [8] La primera unidad del sistema se conectó a la red eléctrica en septiembre de 2013 para una prueba de sincronización inicial. [10] La instalación se inauguró formalmente el 13 de febrero de 2014. [2] En 2014, fue la central termosolar más grande del mundo . [11] [12]
La instalación, que costó 2200 millones de dólares, fue desarrollada por BrightSource Energy y Bechtel . [13] El mayor inversor en el proyecto fue NRG Energy , que contribuyó con 300 millones de dólares. Google contribuyó con 168 millones de dólares. [14] El gobierno de los Estados Unidos proporcionó una garantía de préstamo de 1600 millones de dólares y la planta está construida en terrenos públicos. [15] En 2010, el proyecto se redujo de su diseño original de 440 MW para evitar perturbar el hábitat de la tortuga del desierto . [16]
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El sistema Ivanpah consta de tres plantas de energía solar térmica en 3500 acres (1400 ha) de tierra pública cerca de la frontera entre California y Nevada en el suroeste de los Estados Unidos . [17] Inicialmente se planeó con 440 MW brutos en 4000 acres (1600 ha) de tierra, pero luego se degradó en un 12%. Está cerca de la Interestatal 15 y al norte de Ivanpah, California . [18] La instalación es visible desde la adyacente Reserva Nacional Mojave , Mesquite Wilderness y Stateline Wilderness . [18] También es visible desde el área del resort Primm Valley al noreste.
Los campos de espejos de helióstatos concentran la luz solar en receptores ubicados en torres de energía solar centralizadas. Los receptores generan vapor para impulsar turbinas de vapor especialmente adaptadas .
Para la primera planta se encargó el mayor generador de turbina de vapor alimentado íntegramente con energía solar de la historia, con una turbina de recalentamiento de carcasa única Siemens SST-900 de 123 MW. [19] Siemens también suministró sistemas de instrumentación y control. [20] Las plantas utilizan la tecnología "Luz Power Tower 550" (LPT 550) de BrightSource Energy [21] que calienta el vapor a 550 °C directamente en los receptores. [22] Las plantas no tienen almacenamiento . [23]
La aprobación final para el proyecto se concedió en octubre de 2010. [24] El 27 de octubre de 2010, el gobernador de California , Arnold Schwarzenegger , el secretario del Interior, Ken Salazar , y otros dignatarios se reunieron en el desierto de Mojave para dar inicio a la construcción. [8]
El proyecto, que tuvo un costo total de aproximadamente 2.180 millones de dólares, [25] recibió una garantía de préstamo de 1.600 millones de dólares del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [26] La instalación desarrolló contratos para vender aproximadamente dos tercios de la energía que generaba a la Pacific Gas and Electric Company (PG&E), y el resto a Southern California Edison (SCE). [27] [28] [21]
El mayor inversor en el proyecto fue NRG Energy , una empresa generadora con sede en Princeton, Nueva Jersey . Aportó 300 millones de dólares. [14] El proyecto también recibió una inversión de 168 millones de dólares de Google . [29] Sin embargo, en noviembre de 2011, Google anunció que ya no invertiría en la instalación debido a la rápida caída del precio de los sistemas fotovoltaicos . [30] [31] [14] Se proporcionaron 90.000.000 de dólares en financiación a través del programa de inmigración de inversores EB-5 , gestionado en este caso por los Centros Regionales de CMB. [32]
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La planta quema gas natural cada mañana para comenzar a funcionar. El Wall Street Journal informó: "En lugar de poner en marcha la planta todos los días antes del amanecer quemando el equivalente a una hora de gas natural para generar vapor, Ivanpah necesita más de cuatro veces esa cantidad". [33] El 27 de agosto de 2014, el estado de California aprobó que Ivanpah aumentara su consumo anual de gas natural de 328.000.000 pies cúbicos (9.300.000 m3 ) de gas natural, como se aprobó anteriormente, a 525.000.000 pies cúbicos (14.900.000 m3 ) . [34] En 2014, la planta quemó 868 × 10 9 unidades térmicas británicas (254 GWh) de gas natural y emitió 46.084 toneladas métricas de dióxido de carbono, que es casi el doble del umbral de contaminación a partir del cual las centrales eléctricas y las fábricas de California deben participar en el programa de límite y comercio de emisiones del estado para reducir las emisiones de carbono. [35] Si ese combustible se hubiera utilizado en una planta de turbina de gas de ciclo combinado (CCGT), habría generado unos 124 GWh de energía eléctrica. [36] La instalación utilizó ese gas más energía solar para producir 419 GWh de energía eléctrica (más de tres veces la de la planta CCGT de referencia), todo ello mientras operaba a un nivel de producción muy por debajo de su producción esperada. En 2015, la instalación mostró cifras de producción más altas, con aumentos en el primer trimestre del 170% con respecto al mismo período de 2014. [37]
La instalación utiliza tres calderas acuotubulares tipo D de Rentech y tres calderas de conservación nocturna. La Comisión de Conservación y Desarrollo de Recursos Energéticos de California aprobó para cada una una chimenea de "130 pies (40 m) de altura y 60 pulgadas (1,5 m) de diámetro" y un consumo de 242.500 pies cúbicos/h (6.870 m 3 /h) de combustible. [38]
BrightSource estimó que la planta de Ivanpah proporcionaría 1.000 puestos de trabajo en el pico de la construcción, 86 puestos de trabajo permanentes y beneficios económicos totales de 3.000 millones de dólares. [27] [21] El supervisor electo del condado de San Bernardino, Brad Mitzelfelt, que representa la mayor parte del desierto de Mojave de California, afirmó que el "proyecto crearía puestos de trabajo principalmente para Las Vegas y electricidad principalmente para San Francisco". [39]
El proyecto recibió una garantía de préstamo de 1.600 millones de dólares del Departamento de Energía de los Estados Unidos . [40] Según Synapse Energy Economics, el coste de construcción estimado para la instalación de 5.561,00 dólares por kW se encontraba entre el de las centrales de carbón y las nucleares. [41] [42] pero esto no tiene en cuenta el factor de capacidad menos favorable de la energía solar.
En noviembre de 2014, los inversores de la instalación solicitaron una subvención federal de 539 millones de dólares para financiar su préstamo federal. [15]
El rendimiento de suministro de energía contratado de 640 GWh/año de las Unidades 1 y 3 y de 336 GWh de la Unidad 2 [37] se cumplió en 2017, luego de una producción drásticamente reducida en los primeros años de operación, particularmente en el año de puesta en marcha de 2014. [43]
En noviembre de 2014, Associated Press informó que la planta estaba produciendo solo "aproximadamente la mitad de su producción anual esperada". La Comisión de Energía de California emitió una declaración culpando de esto a "nubes, estelas de condensación de los aviones y el clima". [44] El rendimiento mejoró en 2015 a aproximadamente 650 GWh. Sin embargo, NRG Energy dijo en su informe trimestral de noviembre que Ivanpah probablemente no cumpliría con sus obligaciones contractuales de proporcionar energía a PG&E durante el año, lo que aumenta el riesgo de incumplimiento de su Acuerdo de Compra de Energía. [45] PG&E tenía un contrato para recibir 640 GWh/año de las Unidades 1 y 3, mientras que SCE debía recibir 336 GWh de la Unidad 2, [37] a un precio de aproximadamente $200/MWh (20¢/kWh). [45] En marzo de 2016, PG&E acordó no declarar la planta en mora durante al menos cuatro meses a cambio de una suma no revelada de los propietarios. [46]
En junio de 2015, The Wall Street Journal informó que "15 meses después de su puesta en marcha, la planta produce apenas el 40% de [su producción prevista de más de un millón de megavatios-hora de electricidad al año], según datos del Departamento de Energía de Estados Unidos". [47] El rendimiento mejoró drásticamente en el segundo año. CleanTechnica informó con respecto a las unidades 1 y 3 que "en 2015, los clientes de PG&E recibieron alrededor del 97% de los electrones contratados de Ivanpah, lo que supone una mejora enorme con respecto a su primer año". [48]
En 2017, gracias a mejoras, la planta estaba cumpliendo con los requisitos de producción del contrato. [43]
La planta de vapor fue diseñada para una eficiencia bruta del 28,72%. [6] La irradiancia local cerca del área es de aproximadamente 7,4 kWh/m 2 /día [49] [50] (promedio anual) para un flujo total de energía solar en el espectro visible de 2,717 MWh/m 2 al año.
Un espejo de helióstato es una superficie reflectante de 75,6 pies cuadrados (7,02 m 2 ), [51] lo que da un total de 151,2 pies cuadrados (14,05 m 2 ) por helióstato. La superficie reflectante total de los helióstatos de la planta es de 173.500 helióstatos × 14,05 m 2 /helióstato = 2.437.144 m 2 . Si los espejos pudieran estar siempre perpendiculares a los rayos del Sol, en función de la irradiancia, el flujo de energía solar interceptado es de 2,717 MWh/m 2 /año × 2.437.144 m 2 = 6.621.720 MWh anuales. [52]
El 19 de mayo de 2016, se informó de un pequeño incendio cuando unos espejos desalineados reflejaron la luz del sol en un nivel de la torre de la Unidad 3 que no estaba diseñado para recolectar energía, lo que obligó a apagar la torre para realizar reparaciones. [53] Como otra de las tres unidades generadoras de energía ya estaba fuera de servicio por mantenimiento programado, la planta se quedó con solo un tercio de su instalación funcional. [53] La Unidad 3 reanudó su funcionamiento el 8 de junio de 2016. Las tres unidades volvieron a funcionar el 20 de junio de 2016. La producción de electricidad solar térmica en California alcanzó un máximo de 703 MW ese día, [54] frente a los 452 MW del 7 de junio, cuando dos unidades estaban fuera de servicio. [55]
En agosto de 2014, Ivanpah recibió el premio "Planta del año" de la revista Power . [56] En febrero de 2012, Ivanpah recibió el premio al Proyecto CSP (Energía solar de concentración) del año de Solar Power Generation USA. [57]
El proyecto generó controversia debido a la decisión de construirlo en un hábitat desértico ecológicamente intacto . [58] Se estimó, antes de que comenzaran las operaciones, que la instalación de Ivanpah reduciría las emisiones de dióxido de carbono en más de 400.000 toneladas anuales. Fue diseñada para minimizar los impactos en el medio ambiente natural en comparación con algunas instalaciones solares fotovoltaicas porque el uso de helióstatos no requiere tanta nivelación del terreno. [57] La instalación fue cercada para mantener alejada a cierta fauna terrestre. Sin embargo, las aves corrían el riesgo de colisionar con los espejos de los helióstatos o de quemarse en el flujo solar creado por el campo de espejos. [59] [60]
En 2012, la Asociación de Conservación de Parques Nacionales (NPCA) publicó un informe sobre el proyecto, en el que se mencionaban problemas relacionados con el agua, daños a los recursos visuales e impactos en importantes especies del desierto. Para conservar el agua escasa del desierto, LPT 550 utiliza refrigeración por aire para convertir el vapor en agua. En comparación con la refrigeración húmeda convencional, esto da como resultado una reducción del 90 por ciento en el uso de agua. Luego, el agua se devuelve a la caldera en un proceso cerrado. [21]
Otro problema potencial es el efecto del deslumbramiento de los espejos sobre los pilotos de los aviones. [61] Además, "las torres de energía tienen 'unidades receptoras' en su parte superior sobre las cuales los campos de los espejos enfocan su luz reflejada. Durante el funcionamiento, estas unidades receptoras se calientan muchísimo, de modo que brillan y parecen muy iluminadas... Debido a que están a gran altura sobre el suelo, estas unidades receptoras brillantes serán una distracción visible para las personas en muchos de los KOP [puntos clave de observación], incluidos los viajeros que utilizan la I-15". [18]
Según los Informes de Apertura de la Comisión de Conservación y Desarrollo de Recursos Energéticos del Estado de California sobre este proyecto, "el proyecto en sí es visualmente imponente. Abarcaría aproximadamente 4.000 acres [1.600 ha], la mayoría de las cuales estarían cubiertas por campos de espejos. La extensión panorámica de los conjuntos de espejos presentaría un fuerte contraste de textura con el carácter intacto y natural del suelo del desierto [y] se elevaría a una altura de aproximadamente 459 pies [140 m]; entre 10 y 15 pies [3,0 a 4,6 metros] adicionales por encima de esa altura consistirían en iluminación para cumplir con los requisitos de la Administración Federal de Aviación (FAA)". [18]
El proyecto de energía solar Ivanpah se construyó en 6 millas cuadradas (16 km 2 ) de tierra pública en el centro sur del desierto de Mojave. [62] La construcción del proyecto se detuvo temporalmente en la primavera de 2011 debido a los presuntos impactos en las tortugas del desierto . [63] La construcción se reanudó cuando el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de los Estados Unidos (USFWS) encontró que no era probable que el proyecto pusiera en peligro a la tortuga del desierto en peligro de extinción. [64] BrightSource también instaló cercas para mantener la vida silvestre fuera del área. [65] En 2010, el proyecto se redujo del diseño original de 440 MW, para evitar construir en el hábitat de la tortuga del desierto. [16]
Muchas tortugas del desierto encontradas en el lugar fueron reubicadas en otras partes del desierto de Mojave. Sin embargo, los ambientalistas expresaron su preocupación por el hecho de que las tortugas reubicadas tenían más probabilidades de morir debido al estrés que esto implicaba. [66] [67]
Durante el ensayo de la planta en septiembre de 2013, se encontraron treinta y cuatro aves muertas en la planta. Quince tenían las plumas muy quemadas, a las que el personal de la planta se refería como "banderas" porque se quemaron en vuelo por la intensa radiación de los espejos de los helióstatos. [68] Entre febrero y junio de 2014, un equipo de biólogos que monitoreaba el número de aves muertas informó un total de 290. [69]
En abril de 2014, el USFWS informó que 141 aves muertas, incluyendo halcones peregrinos , lechuzas y reinitas de rabadilla amarilla, habían sido recolectadas en Ivanpah en octubre de 2013. Cuarenta y siete de las muertes de las aves se atribuyeron al flujo solar. [70] Según un informe de Associated Press, "Ivanpah podría actuar como una 'megatrampa' para la vida silvestre, con la luz brillante de la planta atrayendo insectos, que a su vez atraen a aves insectívoras que vuelan hacia su muerte en los rayos de luz intensamente enfocados". [71] Se consideraron estrategias de mitigación de la muerte de aves, incluyendo tecnologías probadas y ambientalmente seguras como radares aviares y LRAD para mantener a las aves alejadas del sitio, cubrir estanques para disuadir a las aves acuáticas de merodear y despejar tierra adicional alrededor de la planta para hacerla menos atractiva y más visible para las aves en vuelo. [68] [72] [73] [74] Algunas de las muertes de aves ocurrieron cuando la planta estaba en modo de espera y los espejos estaban enfocados por encima de la torre. Este problema se resolvió ampliando el enfoque, por debajo de la intensidad dañina. [75]
En abril de 2015, The Wall Street Journal informó que "los biólogos que trabajan para el estado estimaron que 3.500 aves murieron en Ivanpah en el lapso de un año, muchas de ellas quemadas vivas mientras volaban a través de una parte de la instalación solar donde las temperaturas del aire pueden alcanzar los 1.000 grados Fahrenheit [540 °C]". [76]
A finales de 2015, Brightsource publicó los resultados del primer año completo de seguimiento de las muertes de aves y murciélagos en la planta solar de Ivanpah. La empresa informó que durante un año de estudio supervisado por la División de Vida Silvestre de California, el número de muertes de aves observadas, ajustadas al alza para tener en cuenta las ineficiencias del recuento de cadáveres, fue de alrededor de 3.500 muertes de aves por año causadas por la planta solar de Ivanpah. La planta de Ivanpah tomó medidas para reducir aún más las muertes de aves. [77] [78]
Los informes iniciales sobre el elevado número de aves muertas han sido objeto de controversia desde que aparecieron. En septiembre de 2014, por ejemplo, Renewable Energy World sugirió que "con su afirmación de que 28.000 aves habían muerto en Ivanpah, la Associated Press publicó una noticia en todas las portadas de Estados Unidos, difundiendo la alarma sobre las plantas de energía solar concentrada (CSP), que no se basaba en hechos, sino en la especulación de un oponente". [79] [80]
En septiembre de 2016, los biólogos federales dijeron que alrededor de 6.000 aves mueren anualmente por colisiones o inmolaciones mientras persiguen insectos voladores alrededor de las torres de la instalación. [81]
Ivanpah fue abordado en el documental Planet of the Humans de 2019 .
La producción de electricidad solar de Ivanpah es la siguiente (en megavatios-hora, MWh ).
Ivanpah se promocionó como diseñada para producir 940.000 MWh de electricidad por año, según su capacidad nominal y el factor de capacidad asumido. [85] En su segundo año de funcionamiento, la producción de Ivanpah de 653.122 MWh de electricidad neta fue el 69,5 por ciento de este valor, aumentando desde el 44,6 por ciento en el primer año. La puesta en servicio de una nueva planta térmica requiere hasta cuatro años para alcanzar el nivel operativo del 100%, desde la primera conexión a la red hasta la producción completa. [86] En su séptimo año (2020), la producción anual fue el 91,1% de su valor anunciado.
El consumo de gas de Ivanpah Solar se expresa en millones de unidades térmicas británicas (Btu), tal como se indica a continuación. A modo de comparación con los gráficos anteriores, 1 MWh equivale aproximadamente a 3,4 millones de Btu.
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La instalación de energía solar Ivanpah sirvió de inspiración para la apariencia física de la planta de energía solar HELIOS One en el videojuego de 2010 Fallout: New Vegas . [87]
La instalación inspiró a la banda de rock estadounidense The Fray a nombrar Helios a su álbum de 2014. La carátula del álbum es una fotografía aérea de la planta, que también aparece en el video con la letra de Love Don't Die . [88]
El proyecto Ivanpah está completado en más del 92 por ciento
IMPACTO ECONÓMICO: Ivanpah creó 1.000 puestos de trabajo en la construcción y se espera que sustente 61 puestos de trabajo permanentes.
Aunque los precios de la PPA de Ivanpah no se han revelado, se cree que no son inferiores al precio de la PPA de 0,135 dólares por kilovatio-hora para el proyecto Crescent Dunes de 110 megavatios de SolarReserve en Nevada, muy lejos del precio objetivo de CSP del DOE de 0,06 dólares por kilovatio-hora.
Los inversores de una planta de energía solar de California ahora quieren una subvención federal de $539 millones para pagar su préstamo federal.
Un gran error de cálculo fue que la planta de energía requiere mucho más vapor para funcionar de manera fluida y eficiente de lo que se pensaba originalmente, según un documento presentado ante la Comisión de Energía de California. En lugar de poner en marcha la planta todos los días antes del amanecer quemando una hora de gas natural para generar vapor, Ivanpah necesita más de cuatro veces esa ayuda de combustibles fósiles para que la planta funcione todas las mañanas.
supone que el proyecto de energía solar Ivanpah, de 2.200 millones de dólares, en el desierto de Mojave de California, genera más de un millón de megavatios-hora de electricidad cada año. Pero 15 meses después de su puesta en marcha, la planta produce solo el 40% de esa cantidad, según datos del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Una vez construida, los biólogos del gobierno de Estados Unidos descubrieron que los espejos sobrecalentados de la planta estaban matando pájaros. En abril, los biólogos que trabajan para el estado calcularon que 3.500 pájaros murieron en Ivanpah en el lapso de un año, muchos de ellos quemados vivos mientras volaban a través de una parte de la instalación solar donde las temperaturas del aire pueden alcanzar los 1.000 grados Fahrenheit.
... las plantas térmicas requieren hasta cuatro años para alcanzar el nivel operativo del 100 %...
Datos geográficos relacionados con la planta de energía solar de Ivanpah en OpenStreetMap
