Energía solar concentrada

Uso de conjuntos de espejos o lentes para calentar un fluido de trabajo para la generación de electricidad.

Una torre de energía solar en el Proyecto de Energía Solar Crescent Dunes que concentra la luz a través de 10.000 helióstatos con espejos que abarcan trece millones de pies cuadrados (1,21 km ² ).

Las tres torres de la instalación de energía solar Ivanpah

Parte del complejo solar SEGS de 354 MW en el norte del condado de San Bernardino, California

Vista aérea de Khi Solar One , Sudáfrica

Los sistemas de energía solar concentrada ( CSP , también conocida como energía solar de concentración , energía solar concentrada ) generan energía solar mediante el uso de espejos o lentes para concentrar una gran área de luz solar en un receptor. ^[1] La electricidad se genera cuando la luz concentrada se convierte en calor ( energía solar térmica ), que impulsa un motor térmico (normalmente una turbina de vapor ) conectado a un generador de energía eléctrica ^{[2] [3] [4]} o alimenta una termoquímica. reacción. ^{[5] [6] [7]}

En 2021, la capacidad instalada mundial de energía solar concentrada era de 6,8 GW. ^[8] A partir de 2023, con la inclusión de tres nuevos proyectos de CSP en construcción en China ^[9] y en Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos, ^[9] el total asciende ahora a 7,5 GW. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EE. UU. mantiene una base de datos completa del estado actual de todas las plantas de CSP a nivel mundial, ya sea en construcción, cerradas u operativas. Los datos incluyen detalles completos como capacidad, tipo de componentes del bloque de energía, número de horas de almacenamiento de energía térmica y tamaños de turbina. ^[10]

Comparación entre CSP y otras fuentes de electricidad

Como central generadora de energía térmica, la CSP tiene más en común con las centrales térmicas como las de carbón, gas o geotérmicas. Una planta CSP puede incorporar almacenamiento de energía térmica , que almacena energía en forma de calor sensible o como calor latente (por ejemplo, utilizando sales fundidas ), lo que permite a estas plantas seguir suministrando electricidad cuando sea necesario, de día o de noche. Esto convierte a la CSP en una forma de energía solar gestionable . La energía renovable distribuible es particularmente valiosa en lugares donde ya existe una alta penetración de la energía fotovoltaica (PV), como California , ^[11] porque la demanda de energía eléctrica alcanza su punto máximo cerca del atardecer justo cuando la capacidad fotovoltaica disminuye (un fenómeno conocido como curva de pato). ). ^[12]

La CSP a menudo se compara con la energía solar fotovoltaica (PV), ya que ambas utilizan energía solar. Si bien la energía solar fotovoltaica experimentó un enorme crecimiento durante la década de 2010, debido a la caída de los precios, ^{[13] [14]} el crecimiento de la CSP solar ha sido lento debido a dificultades técnicas y altos precios. En 2017, la CSP representó menos del 2 % de la capacidad instalada mundial de plantas de electricidad solar. ^[15] Sin embargo, la CSP puede almacenar energía más fácilmente durante la noche, lo que la hace más competitiva con los generadores gestionables y las plantas de carga base. ^{[16] [17] [18] [19]}

El proyecto DEWA en Dubái, en construcción en 2019, ostentaba el récord mundial de precio CSP más bajo en 2017, con 73 dólares estadounidenses por MWh ^[20] para su proyecto combinado de torre y canal de 700 MW: 600 MW de canal, 100 MW de torre con 15 horas de almacenamiento de energía térmica al día. La tarifa base de CSP en la extremadamente seca región de Atacama en Chile alcanzó menos de $50/MWh en las subastas de 2017. ^{[21] [22]}

Historia

Máquina de vapor solar para bombeo de agua, cerca de Los Ángeles, alrededor de 1901

Cuenta una leyenda que Arquímedes utilizó un "vidrio ardiente" para concentrar la luz del sol sobre la flota romana invasora y repelerla de Siracusa . En 1973, un científico griego, el Dr. Ioannis Sakkas, curioso por saber si Arquímedes realmente pudo haber destruido la flota romana en el año 212 a. C., alineó a casi 60 marineros griegos, cada uno sosteniendo un espejo oblongo con una punta para captar los rayos del sol y dirigirlos hacia una superficie de alquitrán. -Silueta de madera contrachapada cubierta a 49 m (160 pies) de distancia. El barco se incendió al cabo de unos minutos; sin embargo, los historiadores siguen dudando de la historia de Arquímedes. ^[23]

En 1866, Auguste Mouchout utilizó un cilindroparabólico para producir vapor para la primera máquina de vapor solar. La primera patente para un colector solar la obtuvo el italiano Alessandro Battaglia en Génova, Italia, en 1886. Durante los años siguientes, inventores como John Ericsson y Frank Shuman desarrollaron dispositivos de concentración alimentados por energía solar para riego, refrigeración y locomoción. En 1913, Shuman terminó una estación de energía solar térmica parabólica de 55 caballos de fuerza (41 kW) en Maadi, Egipto, para riego. ^{[24] [25] [26] [27]} El primer sistema de energía solar que utiliza un plato de espejo fue construido por el Dr. RH Goddard , quien ya era muy conocido por su investigación sobre cohetes de combustible líquido y escribió un artículo en 1929 en en el que afirmó que se habían superado todos los obstáculos anteriores. ^[28]

El profesor Giovanni Francia (1911-1980) diseñó y construyó la primera planta de energía solar concentrada, que entró en funcionamiento en Sant'Ilario, cerca de Génova, Italia, en 1968. Esta planta tenía la arquitectura de las actuales plantas de energía de torre con un receptor solar en el centro de un campo de colectores solares. La planta pudo producir 1 MW con vapor sobrecalentado a 100 bar y 500 °C. ^[29] La torre de energía Solar One de 10 MW se desarrolló en el sur de California en 1981. Solar One se convirtió en Solar Two en 1995, implementando un nuevo diseño con una mezcla de sales fundidas (60% nitrato de sodio, 40% nitrato de potasio) como base. fluido de trabajo del receptor y como medio de almacenamiento. El método de sales fundidas resultó eficaz y Solar Two funcionó con éxito hasta que fue desmantelado en 1999. ^[30] La tecnología de cilindros parabólicos de los cercanos Sistemas de Generación de Energía Solar (SEGS), iniciada en 1984, era más viable. La SEGS, de 354 MW, era la planta de energía solar más grande del mundo hasta 2014.

No se construyó ninguna energía solar concentrada comercial desde 1990, cuando se completó SEGS, hasta 2006, cuando se construyó el sistema reflector lineal compacto de Fresnel en la central eléctrica de Liddell en Australia. Se construyeron pocas plantas con este diseño, aunque la planta de energía solar térmica Kimberlina de 5 MW se inauguró en 2009.

En 2007 se construyó Nevada Solar One de 75 MW, un diseño de artesa y la primera gran planta desde SEGS. Entre 2009 y 2013, España construyó más de 40 sistemas cilindroparabólicos, estandarizados en bloques de 50 MW.

Debido al éxito de Solar Two, en 2011 se construyó en España una central eléctrica comercial, denominada Solar Tres Power Tower , que posteriormente pasó a llamarse Planta Termosolar Gemasolar. Los resultados de Gemasolar allanaron el camino para otras plantas de este tipo. La instalación de energía solar Ivanpah se construyó al mismo tiempo, pero sin almacenamiento térmico, utilizando gas natural para precalentar el agua cada mañana.

La mayoría de las plantas de energía solar concentrada utilizan el diseño cilindroparabólico, en lugar de los sistemas de torre o Fresnel. También ha habido variaciones de sistemas cilindroparabólicos como el ciclo combinado solar integrado (ISCC) , que combina sistemas cilindroparabólicos y sistemas de calefacción de combustibles fósiles convencionales.

Inicialmente, la CSP fue tratada como un competidor de la energía fotovoltaica, e Ivanpah se construyó sin almacenamiento de energía, aunque Solar Two había incluido varias horas de almacenamiento térmico. En 2015, los precios de las plantas fotovoltaicas habían caído y la energía comercial fotovoltaica se vendía por 1⁄3 de los contratos de CSP actuales. ^{[31] [32]} Sin embargo, cada vez más se ofrecía CSP con 3 a 12 horas de almacenamiento de energía térmica, lo que convertía a la CSP en una forma de energía solar gestionable. ^[33] Como tal, se considera cada vez más que compite con el gas natural y la energía fotovoltaica con baterías por una energía flexible y distribuible.

Tecnología actual

La CSP se utiliza para producir electricidad (a veces llamada termoelectricidad solar, generalmente generada a través de vapor ). Los sistemas de tecnología solar concentrada utilizan espejos o lentes con sistemas de seguimiento para enfocar una gran área de luz solar en un área pequeña. La luz concentrada se utiliza luego como calor o como fuente de calor para una central eléctrica convencional (termoelectricidad solar). Los concentradores solares utilizados en los sistemas CSP a menudo también se pueden utilizar para proporcionar calefacción o refrigeración a procesos industriales, como en el aire acondicionado solar .

Las tecnologías de concentración existen en cuatro tipos ópticos: cilindro-parabólico , plato , reflector de Fresnel lineal de concentración y torre de energía solar . ^[34] Los reflectores de Fresnel lineales de concentración y cilindroparabólicos se clasifican como tipos de colectores de enfoque lineal, mientras que los de antena parabólica y de torre solar son tipos de enfoque puntual. Los captadores de foco lineal alcanzan factores de concentración medios (50 soles y más), y los captadores de foco puntual alcanzan factores de concentración altos (más de 500 soles). Aunque sencillos, estos concentradores solares se alejan bastante de la concentración máxima teórica. ^{[35] [36]} Por ejemplo, la concentración cilindro-parabólica da aproximadamente 1 ⁄ 3 del máximo teórico para el ángulo de aceptación de diseño , es decir, para las mismas tolerancias generales para el sistema. Se puede alcanzar el máximo teórico utilizando concentradores más elaborados basados ​​en ópticas sin imágenes . ^{[35] [36] [37]}

Los diferentes tipos de concentradores producen diferentes temperaturas máximas y, en consecuencia, diferentes eficiencias termodinámicas, debido a las diferencias en la forma en que siguen el sol y enfocan la luz. Las nuevas innovaciones en la tecnología CSP están haciendo que los sistemas sean cada vez más rentables. ^{[38] [39]}

En 2023, la agencia científica nacional de Australia, CSIRO, probó una disposición de CSP en la que pequeñas partículas de cerámica caen a través del haz de energía solar concentrada; las partículas cerámicas son capaces de almacenar una mayor cantidad de calor que la sal fundida, sin necesidad de un recipiente que disminuya el calor. transferir. ^[40]

Cilindro parabólico

Cilindro-parabólico en una planta cerca de Harper Lake, California

Diagrama de reflector parabólico lineal que concentra los rayos solares para calentar el fluido de trabajo.

Un cilindro parabólico consiste en un reflector parabólico lineal que concentra la luz en un receptor ubicado a lo largo de la línea focal del reflector. El receptor es un tubo situado en la línea focal longitudinal del espejo parabólico y lleno de un fluido de trabajo. El reflector sigue al sol durante las horas del día siguiendo un solo eje. Un fluido de trabajo (por ejemplo, sal fundida ^[41] ) se calienta a 150–350 °C (302–662 °F) a medida que fluye a través del receptor y luego se utiliza como fuente de calor para un sistema de generación de energía. ^[42] Los sistemas colectores son la tecnología CSP más desarrollada. Son representativas las plantas de Solar Energy Generating Systems (SEGS) en California, las primeras plantas comerciales cilindro-parabólicas del mundo, Nevada Solar One de Acciona cerca de Boulder City, Nevada , y Andasol , la primera planta comercial cilindro-parabólica de Europa, junto con la Plataforma Solar de Almería . Instalaciones de pruebas SSPS-DCS en España . ^[43]

Comedero cerrado

El diseño encapsula el sistema solar térmico dentro de un invernadero similar a un invernadero. El invernadero crea un entorno protegido para resistir los elementos que pueden afectar negativamente la confiabilidad y eficiencia del sistema solar térmico. ^[44] Espejos ligeros y curvos que reflejan el sol están suspendidos del techo del invernadero mediante cables. Un sistema de seguimiento de un solo eje posiciona los espejos para recuperar la cantidad óptima de luz solar. Los espejos concentran la luz del sol y la enfocan en una red de tubos de acero estacionarios, también suspendidos de la estructura del invernadero. ^[45] El agua se transporta a lo largo de la tubería, que se hierve para generar vapor cuando se aplica una intensa radiación solar. Proteger los espejos del viento les permite alcanzar índices de temperatura más altos y evita que se acumule polvo en los espejos. ^[44]

GlassPoint Solar , la empresa que creó el diseño de canal cerrado, afirma que su tecnología puede producir calor para la recuperación mejorada de petróleo (EOR) por aproximadamente 5 dólares por 290 kWh (1.000.000 BTU) en regiones soleadas, en comparación con los 10 y 12 dólares de otras energías solares térmicas convencionales. tecnologías. ^[46]

Torre de energía solar

Central eléctrica de Ashalim , Israel, tras su finalización la torre solar más alta del mundo. Concentra la luz de más de 50.000 helióstatos.

La planta de energía solar PS10 en Andalucía , España, concentra la luz solar de un campo de helióstatos en una torre central de energía solar.

Una torre de energía solar consta de una serie de reflectores de seguimiento de doble eje ( helióstatos ) que concentran la luz solar en un receptor central encima de una torre; el receptor contiene un fluido caloportador, que puede consistir en agua-vapor o sal fundida . Ópticamente una torre de energía solar es lo mismo que un reflector circular de Fresnel. El fluido de trabajo en el receptor se calienta a 500–1000 °C (773–1273 K o 932–1832 °F) y luego se utiliza como fuente de calor para un sistema de generación o almacenamiento de energía. ^[42] Una ventaja de la torre solar es que los reflectores se pueden ajustar en lugar de toda la torre. El desarrollo de torres de energía está menos avanzado que el de los sistemas canalones, pero ofrecen mayor eficiencia y mejor capacidad de almacenamiento de energía. La aplicación de una torre con viga inclinada también es factible con helióstatos para calentar el fluido de trabajo. ^[47]

La Solar Two en Daggett , California y la CESA-1 en Plataforma Solar de Almería Almería, España, son las plantas demostrativas más representativas. La Planta Solar 10 (PS10) en Sanlúcar la Mayor , España, es la primera torre de energía solar comercial a escala comercial del mundo. La instalación de energía solar Ivanpah de 377 MW , ubicada en el desierto de Mojave , era la instalación de CSP más grande del mundo y utiliza tres torres de energía. ^[48] ​​Ivanpah generó sólo 0,652 TWh (63%) de su energía a partir de medios solares, y los otros 0,388 TWh (37%) se generaron quemando gas natural . ^{[49] [50] [51]}

Se puede utilizar dióxido de carbono supercrítico en lugar de vapor como fluido de transferencia de calor para aumentar la eficiencia de la producción de electricidad . Sin embargo, debido a las altas temperaturas en las zonas áridas donde normalmente se encuentra la energía solar, es imposible enfriar el dióxido de carbono por debajo de su temperatura crítica en la entrada del compresor . Por lo tanto, actualmente se están desarrollando mezclas de dióxido de carbono supercrítico con una temperatura crítica más alta.

reflectores fresnel

Los reflectores Fresnel están hechos de muchas tiras de espejos delgadas y planas para concentrar la luz solar en tubos a través de los cuales se bombea el fluido de trabajo. Los espejos planos permiten una mayor superficie reflectante en la misma cantidad de espacio que un reflector parabólico, capturando así más luz solar disponible y son mucho más baratos que los reflectores parabólicos. ^[52] Los reflectores Fresnel se pueden utilizar en CSP de varios tamaños. ^{[53] [54]}

Los reflectores de Fresnel a veces se consideran una tecnología con peor rendimiento que otros métodos. La rentabilidad de este modelo es lo que hace que algunos lo utilicen en lugar de otros con índices de producción más altos. Se han comenzado a probar algunos nuevos modelos de reflectores Fresnel con capacidades de Ray Tracing y inicialmente han demostrado ofrecer un rendimiento mayor que la versión estándar. ^[55]

Plato Stirling

Un plato Stirling

Un sistema de plato Stirling o motor parabólico consta de un reflector parabólico independiente que concentra la luz en un receptor colocado en el punto focal del reflector. El reflector sigue al Sol a lo largo de dos ejes. El fluido de trabajo en el receptor se calienta a 250–700 °C (482–1292 °F) y luego lo utiliza un motor Stirling para generar energía. ^[42] Los sistemas parabólicos proporcionan una alta eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica (entre 31% y 32%), y su naturaleza modular proporciona escalabilidad. Las antenas parabólicas de Stirling Energy Systems (SES), United Sun Systems (USS) y Science Applications International Corporation (SAIC) de la UNLV , y el Big Dish de la Universidad Nacional Australiana en Canberra , Australia, son representativas de esta tecnología. El 31 de enero de 2008, un día frío y luminoso, las antenas parabólicas SES del Centro Nacional de Pruebas Térmicas Solares (NSTTF) de Nuevo México establecieron un récord mundial de eficiencia de energía solar a eléctrica del 31,25% . ^[56] Según su desarrollador, Ripasso Energy, una empresa sueca, en 2015 su sistema Dish Sterling que se estaba probando en el desierto de Kalahari en Sudáfrica mostró una eficiencia del 34%. ^[57] La ​​instalación de SES en Maricopa, Phoenix, fue la instalación de energía Stirling Dish más grande del mundo hasta que fue vendida a United Sun Systems . Posteriormente, debido a la enorme demanda de energía, partes más grandes de la instalación se trasladaron a China.

Recuperación mejorada de petróleo mediante energía solar térmica

El calor del sol se puede utilizar para producir vapor que se utiliza para hacer que el petróleo pesado sea menos viscoso y más fácil de bombear. Se pueden utilizar torres de energía solar y cilindros parabólicos para proporcionar el vapor que se utiliza directamente, de modo que no se requieren generadores y no se produce electricidad. La recuperación mejorada de petróleo mediante energía solar térmica puede prolongar la vida útil de los yacimientos petrolíferos con petróleo muy espeso cuyo bombeo de otro modo no sería económico. ^[58]

CSP con almacenamiento de energía térmica

En una planta CSP que incluye almacenamiento, la energía solar se utiliza primero para calentar la sal fundida o el aceite sintético que se almacena proporcionando energía térmica a alta temperatura en tanques aislados. ^{[59] [60]} Posteriormente, la sal fundida caliente (o aceite) se utiliza en un generador de vapor para producir vapor para generar electricidad mediante un turbogenerador de vapor según los requisitos. ^[61] Así, la energía solar, que sólo está disponible durante el día, se utiliza para generar electricidad las 24 horas del día según la demanda, como una planta de energía que sigue la carga o una planta de pico solar. ^{[62] [63]} La capacidad de almacenamiento térmico se indica en horas de generación de energía a la capacidad nominal . A diferencia de la energía solar fotovoltaica o CSP sin almacenamiento, la generación de energía de las plantas de almacenamiento termosolar es gestionable y autosostenible, similar a las plantas de energía alimentadas con carbón o gas, pero sin contaminación. ^[64] La CSP con plantas de almacenamiento de energía térmica también se puede utilizar como plantas de cogeneración para suministrar electricidad y vapor de proceso las 24 horas del día. A diciembre de 2018, el coste de generación de CSP con plantas de almacenamiento de energía térmica oscilaba entre 5 c € / kWh y 7 c € / kWh, dependiendo de la radiación solar buena a media recibida en un lugar. ^[65] A diferencia de las plantas solares fotovoltaicas, la CSP con plantas de almacenamiento de energía térmica también se puede utilizar de forma económica las 24 horas del día para producir únicamente vapor de proceso que reemplace la contaminación que emiten los combustibles fósiles . La planta CSP también se puede integrar con energía solar fotovoltaica para una mejor sinergia. ^{[66] [67] [68]}

La CSP con sistemas de almacenamiento térmico también está disponible utilizando el ciclo Brayton con aire en lugar de vapor para generar electricidad y/o vapor las 24 horas del día. Estas plantas CSP están equipadas con turbinas de gas para generar electricidad. ^[69] Estos también tienen una capacidad pequeña (<0,4 MW) y tienen flexibilidad para instalarse en un área de pocos acres. ^[69] El calor residual de la central eléctrica también se puede utilizar para la generación de vapor de proceso y las necesidades de HVAC . ^[70] En caso de que la disponibilidad de terreno no sea una limitación, se puede instalar cualquier número de estos módulos hasta 1000 MW con RAMS y una ventaja de costos, ya que el costo por MW de estas unidades es más barato que el de las estaciones solares térmicas de mayor tamaño. ^[71]

La calefacción urbana centralizada las 24 horas del día también es posible con plantas de almacenamiento de energía solar térmica . ^[72]

Producción de combustibles neutros en carbono

La producción de combustible sintético neutro en carbono utilizando energía solar térmica concentrada a una temperatura de casi 1.500 °C es técnicamente viable y será comercialmente viable en un futuro próximo a medida que disminuyan los costes de las plantas de CSP. ^[73] También se puede producir hidrógeno neutro en carbono con energía solar térmica (CSP) utilizando el ciclo azufre-yodo , el ciclo híbrido del azufre , el ciclo del óxido de hierro , el ciclo cobre-cloro , el ciclo zinc-óxido de zinc , el ciclo cerio (IV)-cerio ( III) ciclo del óxido , etc.

Despliegue en todo el mundo

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

1984

1990

1995

2000

2005

2010

2015

Capacidad mundial de CSP desde 1984 en MW _p

Una de las primeras plantas funcionó en Sicilia, en Adrano . El despliegue de plantas CSP en Estados Unidos comenzó en 1984 con las plantas SEGS . La última planta SEGS se completó en 1990. De 1991 a 2005 no se construyó ninguna planta CSP en ningún lugar del mundo. La capacidad global instalada de CSP aumentó casi diez veces entre 2004 y 2013 y creció a un promedio del 50 por ciento anual durante los últimos cinco de esos años, a medida que crecía el número de países con CSP instalada [ ^{77] : 51} En 2013, en todo el mundo, la capacidad aumentó un 36% o casi 0,9 gigavatios (GW) a más de 3,4 GW. El récord de capacidad instalada se alcanzó en 2014, correspondiente a 925 MW, pero fue seguido por una caída provocada por los cambios de política, la crisis financiera mundial y la rápida caída del precio de las células fotovoltaicas. Sin embargo, la capacidad total alcanzó los 6800 MW en 2021. ^[8]

España representó casi un tercio de la capacidad mundial, con 2.300 MW, a pesar de que no ha entrado en operación comercial nueva capacidad en el país desde 2013. ^[76] Le siguen Estados Unidos con 1.740 MW. El interés también es notable en el norte de África y Oriente Medio, así como en China y la India. Existe una tendencia notable hacia países y regiones en desarrollo con alta radiación solar, con varias plantas grandes en construcción en 2017.

Inicialmente, el mercado mundial estuvo dominado por las plantas de colectores cilindroparabólicos, que en un momento dado representaron el 90% de las plantas de CSP. ^[82]

Desde aproximadamente 2010, la CSP de torre central de energía se ha visto favorecida en las nuevas plantas debido a su operación a mayor temperatura (hasta 565 °C (1049 °F) frente al máximo de 400 °C (752 °F) de la depresión, lo que promete una mayor eficiencia.

Entre los proyectos de CSP más importantes se encuentran la instalación de energía solar Ivanpah (392 MW) en Estados Unidos, que utiliza tecnología de torre de energía solar sin almacenamiento de energía térmica, y la central de energía solar de Ouarzazate en Marruecos, ^[83] que combina tecnologías de torre y cilindro para un total de 510 MW con varias horas de almacenamiento de energía.

Eficiencia

La eficiencia de un sistema de energía solar de concentración dependerá de la tecnología utilizada para convertir la energía solar en energía eléctrica, la temperatura de operación del receptor y el rechazo de calor, las pérdidas térmicas en el sistema y la presencia o ausencia de otras pérdidas en el sistema; Además de la eficiencia de conversión, el sistema óptico que concentra la luz solar también añadirá pérdidas adicionales.

Los sistemas del mundo real afirman tener una eficiencia de conversión máxima del 23-35% para sistemas tipo "torre de energía", que funcionan a temperaturas de 250 a 565 °C, y el mayor número de eficiencia supone una turbina de ciclo combinado. Los sistemas Dish Stirling, que funcionan a temperaturas de 550-750 °C, afirman tener una eficiencia de aproximadamente el 30%. ^[84] Debido a la variación en la incidencia del sol durante el día, la eficiencia de conversión promedio lograda no es igual a estas eficiencias máximas, y las eficiencias anuales netas de energía solar a electricidad son del 7 al 20 % para los sistemas de torres de energía piloto, y del 12 al 20 % para los sistemas de torres de energía piloto. 25 % para sistemas de platos Stirling a escala de demostración. ^[84]

Teoría

La máxima eficiencia de conversión de cualquier sistema de energía térmica a eléctrica viene dada por la eficiencia de Carnot , que representa un límite teórico a la eficiencia que puede alcanzar cualquier sistema, fijado por las leyes de la termodinámica . Los sistemas del mundo real no alcanzan la eficiencia de Carnot.

La eficiencia de conversión de la radiación solar incidente en trabajo mecánico depende de las propiedades de radiación térmica del receptor solar y del motor térmico ( p. ej. , turbina de vapor). La irradiación solar se convierte primero en calor mediante el receptor solar con la eficiencia y posteriormente el calor se convierte en energía mecánica mediante el motor térmico con la eficiencia , utilizando el principio de Carnot . ^{[85] [86]} La energía mecánica se convierte luego en energía eléctrica mediante un generador. Para un receptor solar con un convertidor mecánico ( por ejemplo , una turbina), la eficiencia de conversión general se puede definir de la siguiente manera: ${\displaystyle \eta }$ ${\displaystyle \eta _{Receiver}}$ ${\displaystyle \eta _{mechanical}}$

${\displaystyle \eta =\eta _{\mathrm {optics} }\cdot \eta _{\mathrm {receiver} }\cdot \eta _{\mathrm {mechanical} }\cdot \eta _{\mathrm {generator} }}$

donde representa la fracción de luz incidente concentrada en el receptor, la fracción de luz incidente en el receptor que se convierte en energía térmica, la eficiencia de conversión de energía térmica en energía mecánica y la eficiencia de conversión de energía mecánica en energía eléctrica. ${\displaystyle \eta _{\mathrm {optics} }}$ ${\displaystyle \eta _{\mathrm {receiver} }}$ ${\displaystyle \eta _{\mathrm {mechanical} }}$ ${\displaystyle \eta _{\mathrm {generator} }}$

${\displaystyle \eta _{\mathrm {receiver} }}$es:

${\displaystyle \eta _{\mathrm {receiver} }={\frac {Q_{\mathrm {absorbed} }-Q_{\mathrm {lost} }}{Q_{\mathrm {incident} }}}}$

con , , respectivamente el flujo solar entrante y los flujos absorbidos y perdidos por el receptor solar del sistema. ${\displaystyle Q_{\mathrm {incident} }}$ ${\displaystyle Q_{\mathrm {absorbed} }}$ ${\displaystyle Q_{\mathrm {lost} }}$

La eficiencia de conversión es como máximo la eficiencia de Carnot, que está determinada por la temperatura del receptor y la temperatura de expulsión de calor ("temperatura del disipador de calor") , ${\displaystyle \eta _{\mathrm {mechanical} }}$ ${\displaystyle T_{H}}$ ${\displaystyle T^{0}}$

${\displaystyle \eta _{\mathrm {Carnot} }=1-{\frac {T^{0}}{T_{H}}}}$

Las eficiencias del mundo real de los motores típicos alcanzan entre el 50% y como máximo el 70% de la eficiencia de Carnot debido a pérdidas como la pérdida de calor y el viento en las piezas móviles.

Caso ideal

Para un flujo solar (por ejemplo ), tiempos concentrados con una eficiencia en el receptor solar del sistema con un área de recolección y una absortividad : ${\displaystyle I}$ ${\displaystyle I=1000\,\mathrm {W/m^{2}} }$ ${\displaystyle C}$ ${\displaystyle \eta _{Optics}}$ ${\displaystyle A}$ ${\displaystyle \alpha }$

${\displaystyle Q_{\mathrm {solar} }=ICA}$,

${\displaystyle Q_{\mathrm {absorbed} }=\eta _{\mathrm {optics} }\alpha Q_{\mathrm {solar} }}$,

En aras de la simplicidad, se puede suponer que las pérdidas son solo radiativas (una suposición justa para altas temperaturas), por lo tanto, para un área rerradiante A y una emisividad , aplicando la ley de Stefan-Boltzmann se obtiene: ${\displaystyle \epsilon }$

${\displaystyle Q_{\mathrm {lost} }=A\epsilon \sigma T_{H}^{4}}$

Simplificando estas ecuaciones considerando la óptica perfecta ( = 1) y sin considerar el último paso de conversión en electricidad mediante un generador, recolectando y rerradiando áreas iguales y con máxima absortividad y emisividad ( = 1, = 1) y luego sustituyendo en la primera ecuación se obtiene ${\displaystyle \eta _{\mathrm {Optics} }}$ ${\displaystyle \alpha }$ ${\displaystyle \epsilon }$

${\displaystyle \eta =\left(1-{\frac {\sigma T_{H}^{4}}{IC}}\right)\cdot \left(1-{\frac {T^{0}}{T_{H}}}\right)}$

El gráfico muestra que la eficiencia general no aumenta de manera constante con la temperatura del receptor. Aunque la eficiencia del motor térmico (Carnot) aumenta con una temperatura más alta, la eficiencia del receptor no aumenta. Por el contrario, la eficiencia del receptor disminuye, ya que la cantidad de energía que no puede absorber (Q _perdida ) crece a la cuarta potencia en función de la temperatura. Por tanto, existe una temperatura máxima alcanzable. Cuando la eficiencia del receptor es nula (curva azul en la figura siguiente), T _max es: ${\displaystyle T_{\mathrm {max} }=\left({\frac {IC}{\sigma }}\right)^{0.25}}$

Hay una temperatura T _por la que la eficiencia es máxima, es decir . cuando la derivada de eficiencia relativa a la temperatura del receptor es nula:

${\displaystyle {\frac {d\eta }{dT_{H}}}(T_{\mathrm {opt} })=0}$

En consecuencia, esto nos lleva a la siguiente ecuación:

${\displaystyle T_{opt}^{5}-(0.75T^{0})T_{\mathrm {opt} }^{4}-{\frac {T^{0}IC}{4\sigma }}=0}$

Resolver numéricamente esta ecuación nos permite obtener la temperatura óptima de proceso según el ratio de concentración solar (curva roja en la figura siguiente) ${\displaystyle C}$

Dejando de lado las eficiencias teóricas, la experiencia real de la CSP revela un déficit del 25% al ​​60% en la producción proyectada, buena parte del cual se debe a las pérdidas prácticas del ciclo de Carnot no incluidas en el análisis anterior.

Costo y valor

La energía a granel procedente de CSP hoy en día es mucho más cara que la energía solar fotovoltaica o la eólica; sin embargo, cuando se incluye el almacenamiento de energía, la CSP puede ser una alternativa más barata. Ya en 2011, la rápida caída del precio de los sistemas fotovoltaicos llevó a proyecciones de que la CSP ya no será económicamente viable. ^[87] A partir de 2020, las estaciones de energía solar concentrada a escala comercial menos costosas en los Estados Unidos y en todo el mundo son cinco veces más caras que las centrales fotovoltaicas a escala comercial , con un precio mínimo proyectado de 7 centavos por kilovatio-hora para el las estaciones CSP más avanzadas frente a mínimos históricos de 1,32 céntimos por kWh ^[88] para la energía fotovoltaica a gran escala. ^[89] Esta diferencia de precio de cinco veces se ha mantenido desde 2018. ^[90]

Aunque el despliegue general de CSP sigue siendo limitado a principios de la década de 2020, el coste nivelado de la energía procedente de plantas a escala comercial ha disminuido significativamente desde la década de 2010. Con una tasa de aprendizaje estimada en alrededor del 20% de reducción de costos por cada duplicación de la capacidad ^[91], los costos se acercaban al extremo superior del rango de costos de los combustibles fósiles a principios de la década de 2020, impulsados ​​por esquemas de apoyo en varios países, incluida España, el Estados Unidos, Marruecos, Sudáfrica, China y Emiratos Árabes Unidos:

LCOE de energía solar de concentración de 2006 a 2019

El despliegue de CSP se ha ralentizado considerablemente ya que la mayoría de los mercados antes mencionados han cancelado su apoyo, ^[92] ya que la tecnología resultó ser más cara por kWH que la energía solar fotovoltaica y la energía eólica. Algunos esperan que la CSP en combinación con el almacenamiento de energía térmica (TES) siga siendo más barata que la fotovoltaica con baterías de litio para duraciones de almacenamiento superiores a 4 horas por día, ^[93] mientras que NREL espera que para 2030 la fotovoltaica con baterías de litio de almacenamiento de 10 horas cueste Lo mismo que costaba la energía fotovoltaica con almacenamiento de 4 horas en 2020. ^[94]

Combinar la asequibilidad de la energía fotovoltaica y la capacidad de despacho de la CSP es una vía prometedora para la energía solar con factor de alta capacidad a bajo costo. Pocas plantas fotovoltaicas-CSP en China esperan operar de manera rentable con la tarifa regional del carbón de 50 dólares estadounidenses por MWh en el año 2021. ^[95]

Incentivos y mercados

España

Central Solar Andasol en España

En 2008, España lanzó el primer mercado de CSP a escala comercial en Europa. Hasta 2012, la generación de electricidad termosolar era inicialmente elegible para el pago de tarifas reguladas (art. 2 RD 661/2007), lo que llevó a la creación de la mayor flota de CSP del mundo, que con 2,3 GW de capacidad instalada aporta alrededor de 5 TWh de energía a la red española cada año. ^[96] Los requisitos iniciales para las plantas en el FiT fueron:

• Sistemas inscritos en el registro de sistemas antes del 29 de septiembre de 2008: 50 MW para sistemas solares térmicos.
• Sistemas registrados después del 29 de septiembre de 2008 (solo PV).

Los límites de capacidad para los distintos tipos de sistemas fueron redefinidos durante la revisión trimestral de las condiciones de aplicación (art. 5 RD 1578/2008, Anexo III RD 1578/2008). Antes de finalizar un plazo de solicitud, los límites de mercado especificados para cada tipo de sistema se publican en la página web del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (art. 5 RD 1578/2008). ^[97] Debido a preocupaciones sobre los costos, España suspendió la aceptación de nuevos proyectos para la tarifa de alimentación el 27 de enero de 2012. ^{[98] [99]} Los proyectos ya aceptados se vieron afectados por un "impuesto solar" del 6% sobre la tarifa de alimentación. aranceles, reduciendo efectivamente la tarifa de alimentación. ^[100]

En este contexto, el Gobierno español promulgó en 2013 el Real Decreto-Ley 9/2013 ^[101] , encaminado a la adopción de medidas urgentes para garantizar la estabilidad económica y financiera del sistema eléctrico, sentando las bases de la nueva Ley 24/ 2013 del sector eléctrico español. ^[102] Este nuevo marco jurídico-económico retroactivo aplicado a todos los sistemas de energías renovables fue desarrollado en 2014 por el RD 413/2014, ^[103] que suprimió los antiguos marcos regulatorios fijados por el RD 661/2007 y el RD 1578/2008. y definió un nuevo esquema de remuneración para estos activos.

Después de una década perdida para la CSP en Europa, España anunció en su Plan Nacional de Energía y Clima la intención de añadir 5 GW de capacidad CSP entre 2021 y 2030. ^[104] Con este fin, se celebrarán subastas bianuales de 200 MW de capacidad CSP a partir de octubre. Se esperan 2022, pero aún no se conocen detalles. ^[105]

Australia

Se han instalado varias antenas de CSP en remotos asentamientos aborígenes del Territorio del Norte : Hermannsburg , Yuendumu y Lajamanu .

Hasta el momento no se ha encargado ningún proyecto CSP a escala comercial en Australia, pero se han sugerido varios proyectos. En 2017, el desarrollador de CSP estadounidense SolarReserve, ahora en quiebra , obtuvo un PPA para realizar el proyecto de energía solar térmica Aurora de 150 MW en Australia del Sur a una tasa récord de solo 0,08 dólares australianos/kWh o cerca de 0,06 dólares/kWh. ^[106] Lamentablemente, la empresa no logró obtener financiación y el proyecto fue cancelado. Otra aplicación prometedora para la CSP en Australia son las minas que necesitan electricidad las 24 horas del día, los 7 días de la semana, pero que a menudo no tienen conexión a la red. Vast Solar, una nueva empresa que tiene como objetivo comercializar un novedoso diseño modular de CSP de tercera generación ^{[107] [108],} pretende iniciar la construcción de una instalación combinada de CSP y fotovoltaica de 50 MW en Mt. Isa , en el noroeste de Queensland, en 2021. ^[109]

A nivel federal, en virtud del Objetivo de Energía Renovable a Gran Escala (LRET), en vigor en virtud de la Ley de Electricidad de Energía Renovable de 2000, la generación de electricidad termosolar a gran escala procedente de centrales eléctricas RET acreditadas puede tener derecho a crear certificados de generación a gran escala ( LGC). Estos certificados luego pueden venderse y transferirse a entidades responsables (generalmente minoristas de electricidad) para cumplir con sus obligaciones bajo este esquema de certificados negociables. Sin embargo, como esta legislación es tecnológicamente neutral en su funcionamiento, tiende a favorecer tecnologías de energía renovable más establecidas con un costo de generación nivelado más bajo, como la energía eólica terrestre a gran escala, en lugar de la termosolar y la CSP. ^[110] A nivel estatal, las leyes sobre alimentación de energía renovable normalmente están limitadas a la capacidad máxima de generación en kWp, y están abiertas solo a la generación a micro o mediana escala y, en varios casos, solo están abiertas a la generación solar fotovoltaica. Esto significa que los proyectos de CSP de mayor escala no serían elegibles para el pago de incentivos de alimentación en muchas de las jurisdicciones estatales y territoriales.

Porcelana

La torre de energía Hami de 50 MW de China Energy Engineering Corporation tiene 8 horas de almacenamiento de sales fundidas

Últimamente China ha sido agresiva en el desarrollo de tecnología CSP para competir con otros métodos de generación de electricidad basados ​​en fuentes de energía renovables y no renovables. En el actual 14º Plan Quinquenal, se desarrollan proyectos de CSP en varias provincias junto con proyectos solares fotovoltaicos y eólicos de gran tamaño de GW. ^{[95] [8]}

En 2016, China anunció su intención de construir un lote de 20 proyectos de demostración de CSP tecnológicamente diversos en el contexto del 13.º Plan Quinquenal , con la intención de construir una industria de CSP competitiva a nivel internacional. ^[111] Desde que se completaron las primeras plantas en 2018, la electricidad generada en las plantas con almacenamiento térmico se respalda con una FiT establecida administrativamente de 1,5 RMB por kWh. ^[112] A finales de 2020, China operaba un total de 545 MW en 12 plantas de CSP, ^{[113] [114]} siete plantas (320 MW) son torres de sales fundidas; otras dos plantas (150 MW) utilizan el probado diseño cilindroparabólico Eurotrough 150, ^[115] tres plantas (75 MW) utilizan colectores lineales de Fresnel. Los planes para construir un segundo lote de proyectos de demostración nunca se implementaron y se desconoce más apoyo tecnológico específico para la CSP en el próximo 14º Plan Quinquenal . Los proyectos de apoyo federal del lote de demostración finalizaron a finales de 2021. ^[116]

India

En marzo de 2020, SECI convocó a licitaciones de 5000 MW que pueden ser una combinación de energía solar fotovoltaica, energía solar térmica con almacenamiento y energía basada en carbón (mínimo 51% de fuentes renovables) para suministrar energía las 24 horas con una disponibilidad anual mínima del 80%. ^{[117] [118]}

Futuro

Un estudio realizado por Greenpeace International , la Asociación Europea de Electricidad Solar Térmica y el grupo SolarPACES de la Agencia Internacional de Energía investigó el potencial y el futuro de la energía solar concentrada. El estudio encontró que la energía solar concentrada podría representar hasta el 25% de las necesidades energéticas del mundo para 2050. El aumento de la inversión pasaría de 2.000 millones de euros en todo el mundo a 92.500 millones de euros en ese período. ^[119] España es líder en tecnología de energía solar concentrada, con más de 50 proyectos aprobados por el gobierno en proceso. Además, exporta su tecnología, aumentando aún más la participación de la tecnología en la energía a nivel mundial. Debido a que la tecnología funciona mejor en áreas de alta insolación (radiación solar), los expertos predicen el mayor crecimiento en lugares como África, México y el suroeste de Estados Unidos. Indica que los sistemas de almacenamiento térmico basados ​​en nitratos ( calcio , potasio , sodio ,...) harán que las plantas CSP sean cada vez más rentables. El estudio examinó tres resultados diferentes para esta tecnología: ningún aumento en la tecnología CSP, la continuación de la inversión como lo ha hecho en España y EE. UU. y, finalmente, el verdadero potencial de la CSP sin barreras para su crecimiento. Los resultados de la tercera parte se muestran en la siguiente tabla:

Por último, el estudio reconoció cómo estaba mejorando la tecnología para la CSP y cómo esto daría lugar a una drástica disminución de los precios de aquí a 2050. Predijo una caída desde el rango actual de 0,23-0,15 euros/kWh a 0,14-0,10 euros/kWh. ^[119]

La Unión Europea estudió la posibilidad de desarrollar una red de plantas de energía solar por valor de 400.000 millones de euros (774.000 millones de dólares) con sede en la región del Sahara utilizando tecnología CSP, que se conocería como Desertec , para crear "una nueva red libre de carbono que una a Europa, Oriente Medio y África del Norte". El plan estaba respaldado principalmente por industriales alemanes y preveía una producción del 15% de la energía de Europa para 2050. Marruecos fue un socio importante en Desertec y como apenas tiene el 1% del consumo de electricidad de la UE, podría producir energía más que suficiente para todo el país con un gran excedente de energía para entregar a Europa. ^[120] Argelia tiene la mayor superficie desértica y la empresa privada argelina Cevital se inscribió en Desertec. ^[120] Con su amplio desierto (el mayor potencial de CSP en las regiones del Mediterráneo y Oriente Medio, alrededor de 170 TWh/año) y su ubicación geográfica estratégica cerca de Europa, Argelia es uno de los países clave para garantizar el éxito del proyecto Desertec. Además, con la abundante reserva de gas natural en el desierto argelino, esto fortalecerá el potencial técnico de Argelia para adquirir centrales eléctricas híbridas de gas y energía solar para generar electricidad las 24 horas. La mayoría de los participantes se retiraron del esfuerzo a finales de 2014.

La experiencia con plantas de CSP, primeras en su tipo en EE.UU., fue mixta. Solana en Arizona e Ivanpah en California indican grandes déficits de producción en la generación eléctrica de entre el 25% y el 40% en los primeros años de funcionamiento. Los productores culpan a las nubes y al clima tormentoso, pero los críticos parecen pensar que hay problemas tecnológicos. Estos problemas están provocando que las empresas de servicios públicos paguen precios inflados por la electricidad al por mayor y amenazan la viabilidad a largo plazo de la tecnología. A medida que los costos de la energía fotovoltaica continúan cayendo, muchos piensan que la CSP tiene un futuro limitado en la producción de electricidad a escala de servicios públicos. ^[121] En otros países, especialmente España y Sudáfrica, las plantas de CSP han cumplido sus parámetros diseñados ^[122]

La CSP tiene otros usos además de la electricidad. Los investigadores están investigando reactores solares térmicos para la producción de combustibles solares, haciendo de la energía solar una forma de energía totalmente transportable en el futuro. Estos investigadores utilizan el calor solar de la CSP como catalizador de la termoquímica para romper moléculas de H ₂ O y crear hidrógeno (H ₂ ) a partir de energía solar sin emisiones de carbono. ^[123] Al dividir tanto el H ₂ O como el CO ₂ , otros hidrocarburos muy utilizados (por ejemplo, el combustible para aviones comerciales) también podrían crearse con energía solar en lugar de combustibles fósiles. ^[124]

Plantas de energía solar a muy gran escala.

Desde el cambio de milenio hasta aproximadamente 2010, ha habido varias propuestas para plantas de energía solar de muy gran escala y de tamaño de gigavatios que utilizan CSP. ^[125] Incluyen la propuesta euromediterránea de Desertec y el Proyecto Helios en Grecia (10 GW), ambos ahora cancelados. Un estudio de 2003 concluyó que el mundo podría generar 2.357.840 TWh cada año a partir de plantas de energía solar a muy gran escala utilizando el 1% de cada uno de los desiertos del mundo. El consumo total en todo el mundo fue de 15.223 TWh/año ^[126] (en 2003). Los proyectos de tamaño de gigavatios habrían sido conjuntos de plantas individuales de tamaño estándar. En 2012, el BLM puso a disposición 97.921.069 acres (39.627.251 hectáreas) de tierra en el suroeste de Estados Unidos para proyectos solares, suficiente para entre 10.000 y 20.000 GW. ^[127] La ​​mayor planta en funcionamiento es la central solar Noor de 510 MW . En 2022, la cuarta fase de CSP de 700 MW del parque solar de 5 GW Mohammed bin Rashid Al Maktoum en Dubái se convertirá en el mayor complejo solar con CSP.

Sitios adecuados

Los lugares con mayor irradiancia directa son secos, a gran altitud y ubicados en los trópicos . Estas ubicaciones tienen un mayor potencial para la CSP que las áreas con menos sol.

Las minas a cielo abierto abandonadas , las pendientes moderadas de las colinas y las depresiones de los cráteres pueden ser ventajosas en el caso de la CSP de torre de energía, ya que la torre de energía puede ubicarse en el suelo integral con el tanque de almacenamiento de sales fundidas. ^{[128] [129]}

Efectos ambientales

La CSP tiene una serie de efectos ambientales, particularmente en el uso del agua, el uso de la tierra y el uso de materiales peligrosos. ^[130] El agua se utiliza generalmente para enfriar y limpiar los espejos. Algunos proyectos están estudiando varios enfoques para reducir el agua y los agentes de limpieza utilizados, incluido el uso de barreras, revestimientos antiadherentes en espejos, sistemas de nebulización de agua y otros. ^[131]

Uso del agua

Las plantas de energía solar de concentración con sistemas de enfriamiento húmedo tienen las intensidades de consumo de agua más altas que cualquier tipo de planta de energía eléctrica convencional; Sólo las plantas de combustibles fósiles con captura y almacenamiento de carbono pueden tener mayores intensidades de agua. ^[132] Un estudio de 2013 que compara varias fuentes de electricidad encontró que el consumo medio de agua durante las operaciones de plantas de energía solar de concentración con enfriamiento húmedo era de 3,1 metros cúbicos por megavatio-hora (810 gal EE.UU./MWh) para las plantas de torre de energía y de 3,4 m ³ /MWh (890 gal EE.UU./MWh) para plantas canal. Esto fue mayor que el consumo operativo de agua (con torres de enfriamiento) para la energía nuclear con 2,7 m ³ /MWh (720 gal EE.UU./MWh), el carbón con 2,0 m ³ /MWh (530 gal EE.UU./MWh) o el gas natural con 0,79 m. ³ /MWh (210 gal EE.UU./MWh). ^[133] Un estudio de 2011 realizado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable llegó a conclusiones similares: para las plantas de energía con torres de enfriamiento, el consumo de agua durante las operaciones fue de 3,27 m ³ /MWh (865 gal EE.UU./MWh) para CSP, 2,98 m ³ /MWh (786 gal EE.UU./MWh) para torre CSP, 2,60 m ³ /MWh (687 gal EE.UU./MWh) para carbón, 2,54 m ³ /MWh (672 gal EE.UU./MWh) para energía nuclear y 0,75 m ³ /MWh (198 gal EE.UU./MWh) gal/MWh) para gas natural. ^[134] La Asociación de Industrias de Energía Solar señaló que la planta CSP Nevada Solar One consume 3,2 m ³ /MWh (850 gal EE.UU./MWh). ^[135] La cuestión del consumo de agua se agrava porque las plantas de CSP suelen estar ubicadas en entornos áridos donde el agua es escasa.

En 2007, el Congreso de Estados Unidos ordenó al Departamento de Energía que informara sobre formas de reducir el consumo de agua por parte de la CSP. El informe posterior señaló que se disponía de tecnología de refrigeración seca que, aunque era más cara de construir y operar, podía reducir el consumo de agua de la CSP entre un 91 y un 95 por ciento. Un sistema de refrigeración híbrido húmedo/seco podría reducir el consumo de agua entre un 32 y un 58 por ciento. ^[136] Un informe de 2015 del NREL señaló que de las 24 plantas de energía CSP en funcionamiento en los EE. UU., 4 utilizaban sistemas de refrigeración seca. Los cuatro sistemas de refrigeración seca eran las tres plantas de energía de la instalación de energía solar Ivanpah cerca de Barstow, California , y el proyecto de energía solar Genesis en el condado de Riverside, California . De los 15 proyectos de CSP en construcción o desarrollo en EE. UU. en marzo de 2015, 6 eran sistemas húmedos, 7 eran sistemas secos, 1 híbrido y 1 no especificado.

Aunque muchas centrales termoeléctricas más antiguas con estanques de enfriamiento o enfriamiento de un solo paso usan más agua que la CSP, lo que significa que pasa más agua a través de sus sistemas, la mayor parte del agua de enfriamiento regresa al cuerpo de agua disponible para otros usos y consumen menos agua por evaporación. Por ejemplo, la central eléctrica de carbón mediana en EE. UU. con refrigeración única utiliza 138 m ³ /MWh (36.350 gal EE.UU./MWh), pero sólo 0,95 m ³ /MWh (250 gal EE.UU./MWh) (menos del uno por ciento). se pierde por evaporación. ^[137] Desde la década de 1970, la mayoría de las centrales eléctricas estadounidenses han utilizado sistemas de recirculación, como torres de refrigeración, en lugar de sistemas de un solo paso. ^[138]

Efectos sobre la vida silvestre

Reinita muerta quemada en el aire por una central termosolar

Los insectos pueden ser atraídos por la luz brillante causada por la tecnología solar concentrada y, como resultado, las aves que los cazan pueden morir quemadas si vuelan cerca del punto donde se enfoca la luz. Esto también puede afectar a las aves rapaces que cazan aves. ^{[139] [140] [141] [142]} Los opositores citaron a funcionarios federales de vida silvestre que llamaban a las torres de energía de Ivanpah "megatrampas" para la vida silvestre. ^{[143] [144] [145]}

Algunos medios de comunicación han informado que las plantas de energía solar concentrada han herido o matado a un gran número de aves debido al intenso calor de los rayos solares concentrados. ^{[146] [147]} Algunas de las afirmaciones pueden haber sido exageradas o exageradas. ^[148]

Según informes rigurosos, en más de seis meses se contaron 133 pájaros cantores en Ivanpah. ^[149] Al enfocar no más de cuatro espejos en cualquier lugar en el aire durante el modo de espera, en el Proyecto de Energía Solar Crescent Dunes , en tres meses, la tasa de mortalidad se redujo a cero. ^[150]

Ver también

• Portal de energías renovables
• Portal de energía

• Casa del sol de Dover
• Concentrador fotovoltaico (CPV)
• iluminación natural
• Lista de empresas de energía termosolar de concentración
• Lista de centrales solares térmicas
• Concentrador solar luminiscente
• Estanque de evaporación de sal
• aire acondicionado solar
• Energía solar térmica
• Colector solar térmico
• Calentamiento solar de agua
• Almacenamiento de energía térmica
• ciclo termoquímico
• Receptor de partículas

Referencias

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enlaces externos

• Utilidad de energía solar de concentración
• Programa de energía solar de concentración del NREL
• Plataforma Solar de Almería, centro de investigación CSP
• ISFOC (Instituto de Sistemas de Concentración Fotovoltaica)
• Baldizón, Roberto (5 de marzo de 2019). "Innovaciones en energía termosolar de concentración". Medio . Consultado el 18 de enero de 2020 .