Una torre de energía solar , también conocida como central eléctrica de 'torre central' o central eléctrica de ' helióstato ', es un tipo de horno solar que utiliza una torre para recibir luz solar enfocada. Utiliza una serie de espejos planos y móviles (llamados helióstatos) para enfocar los rayos del sol sobre una torre colectora (el objetivo). Los sistemas de energía solar de concentración (CSP) se consideran una solución viable para obtener 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 alta capacidad calorífica , que puede usarse para almacenar la energía antes de usarla para hervir agua para impulsar turbinas. El almacenamiento de 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).
En 2021, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. (NREL) estimó el costo de la electricidad procedente de 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 producibles 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 concreto, acero, perforación y grúas. En octubre de 2017, un artículo en GreenTech Media sugirió que eSolar dejó de operar a finales de 2016. [4]
Las mejoras en los sistemas de fluidos de trabajo, como pasar de los diseños actuales de dos tanques (frío/caliente) a sistemas termoclinos de un solo tanque con rellenos térmicos de cuarcita y mantas de oxígeno, mejorarán la eficiencia del material y reducirán aún más los costos.
Generalmente las instalaciones ocupan desde 150 hectáreas (1.500.000 m 2 ) hasta 320 hectáreas (3.200.000 m 2 ).
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. [6]
Hay pruebas de que instalaciones de concentración solar de gran superficie pueden quemar a los pájaros que sobrevuelen. Cerca del centro del conjunto, las temperaturas pueden alcanzar los 550 °C, lo que, con el propio flujo solar, es suficiente para incinerar aves. Las plumas de las aves más distantes pueden quemarse, lo que eventualmente provocará la muerte del ave. Ivanpah informó que un pájaro se quemaba cada dos minutos. Los trabajadores de la planta de energía solar de Ivanpah llaman a estas aves "serpentinas", 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, 115 aves murieron cuando entraron en el flujo solar concentrado. Durante los primeros 6 meses de operaciones, se mataron un total de 321 aves. Después de modificar el procedimiento de espera para enfocar no más de cuatro helióstatos en un mismo punto, no ha habido más muertes de aves. [7]
La instalación de energía solar Ivanpah está clasificada como emisor 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]
Varias empresas han participado en la planificación, diseño y construcción de centrales eléctricas de tamaño comercial. Existen numerosos ejemplos de estudios de casos de aplicación de soluciones innovadoras a la energía solar. La aplicación de torre Beam-down (una variación de las plantas de receptor central con óptica Cassegrainiana [9] ) [ se necesita aclaración ] también es factible con helióstatos para calentar el fluido de trabajo. [10] Este concepto es una opción atractiva para reducir la altura del sistema y conducir a un diseño más simple, moviendo el amortiguador cerca del suelo. [11]
La Pit Power Tower [12] [13] combina una torre de energía solar y una torre de energía aeroeléctrica [14] en una mina a cielo abierto fuera de servicio. 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 hacia el receptor. El uso de los "asientos del estadio" de la mina ayuda a superar la restricción de bloqueo.
Como las torres de energía solar suelen utilizar vapor para impulsar las turbinas, y el agua tiende a ser escasa en regiones con alta energía solar, otra ventaja de las minas a cielo abierto es que tienden a recolectar agua, ya que se excavan debajo del nivel freático. Pit Power Tower utiliza vapor de baja temperatura para impulsar los tubos neumáticos en un sistema de cogeneración. Un tercer beneficio de reutilizar una mina a cielo abierto para este tipo de proyecto es la posibilidad de reutilizar la infraestructura minera, como carreteras, edificios y electricidad.
