La Tecnología Solar Termoeléctrica: Un caso de éxito y una expectativa cierta de mitigación del cambio climático


Ya resulta evidente que el nuevo modelo energético deberá estar basado en la eficiencia y el uso mayoritario de las energías renovables para la mitigación del cambio climático. La energía solar es, de todas ellas, la más abundante y su masiva utilización para usos térmicos y eléctricos contribuirá significativamente a conseguir dicho objetivo.

Esta sustitución de fuentes energéticas se está iniciando con intensidad en algunos países del mundo, especialmente en Alemania, España y Estados Unidos. Por ahora, es la energía eólica la que está realizando la mayor contribución pero la energía solar, con sus diferentes tecnologías de aprovechamiento (térmica de baja temperatura, fotovoltaica y termoeléctrica) y la biomasa en sus variadas vías de utilización (térmica, eléctrica y biocombustibles) también están empezando a realizar contribuciones significativas. En el futuro inmediato la hibridación entre todas ellas será un elemento básico para ese nuevo modelo energético sostenible.

El gran potencial y ventajas de las centrales termosolares
La generación de electricidad a partir de combustibles fósiles es, en estos momentos, una de las mayores fuentes de incremento de CO2 en la atmósfera. Las centrales solares termoeléctricas jugarán un papel principal en la solución de ese problema. Por la limpieza del proceso, por sus especiales características de gestionabilidad, programabilidad y estabilidad que contribuye a mejorar las redes de distribución y por la abundancia del recurso solar en muchas partes del mundo.

La Tierra recibe anualmente 10000 veces más energía del sol que el consumo energético mundial. Su conversión y consumo puede hacerse con las centrales termosolares de forma distribuida o transportarse con pérdidas inferiores al 3% cada 1000 km. desde zonas de buena insolación a lugares con necesidades más concentradas.
   
Estas centrales, poco conocidas aún pero cuyas primeras unidades están en operación continuada desde mediados de los 80, generan electricidad sin emitir CO2 y pueden responden a las necesidades de la demanda por su capacidad de almacenar térmicamente la energía recibida y convertirla en electricidad cuando sea requerida. Adicionalmente pueden ser fácilmente hibridadas con biomasa - o con gas natural - garantizando así su completa adaptabilidad al consumo.


U n poquito de historia

El desarrollo de las tecnologías de centrales termosolares se inició a finales de los 70 como reacción de los países industrializados a las bruscas subidas de los precios del petróleo.

Una vez finalizados a principios de los 80 esos primeros proyectos, demostrada la viabilidad de la generación eléctrica con estas tecnologías y aprendidas las lecciones para futuras aplicaciones, aquellas instalaciones experimentales fueron cerradas, -excepto las de España (PSA) y la de Estados Unidos (Sandia)- donde siguen siendo utilizadas para el desarrollo y mejora de sistemas y componentes.

Como consecuencia inmediata de aquellos trabajos, a mediados de los 80 se construyeron en California en California 354 MW que siguen en funcionamiento.). Esas plantas han sido precisamente las que han generado la confianza de los bancos inversores en la fiabilidad de la tecnología , permitiendo el despegue producido en los últimos años, cuando se han dado las condiciones para la promoción de centrales termosolares; especialmente tras el decreto de tarifas en 2004 en España.

España: Líder mundial en centrales termosolares

Hoy en día, gracias al apoyo institucional a la I+D mantenido en el tiempo y a la capacidad tecnológica y capital humano conseguidos a lo largo de estos 30 años, España lidera la tecnología solar termoeléctrica de manera indiscutible a nivel internacional con cerca de 300 MW de plantas de nueva generación en operación y más de 1000 MW en construcción, así como en la adjudicación de concursos llave en mano internacionales en EE.UU, norte de Äfrica y Oriente Medio.

Una incorporación masiva de este tipo de instalaciones en los países con buenos niveles de irradiancia solar directa permitirá la mitigación de gases de efecto invernadero en cantidades significativas. A título orientativo, en España se podrían instalar 20.000 MW hasta 2020 con una generación estrictamente solar de 60 TWh que, si sustituyen a plantas de carbón evitarían la emisión de 60 Mt de CO2. Eso ocurriría en cualquier parte del mundo que se hiciera lo mismo ya que por cada TWh de electricidad generada en plantas solares termoeléctricas se evitan 1 Mt de CO2

A nivel mundial, además de los proyectos en promoción en España, USA, Oriente Medio, Australia, China, etc. hay una iniciativa multinacional en curso, conocida como Plan Solar Mediterráneo, que tiene como objetivo la instalación de un importante número de centrales termosolares en los países del Norte de Africa para la exportación parcial de la electricidad generada a Europa a través de cables submarinos de alta tensión en corriente continua. Esta iniciativa contribuiría de forma importante al desarrollo de esa zona con una nueva fuente de riqueza, el reforzamiento de sus sistemas eléctricos y una gran generación de empleo local. La nueva Directiva Europea en Energías Renovables permite contabilizar en los objetivos que cada país tiene que alcanzar en 2020 la energía renovable que se importe por este mecanismo.

En resumen, estamos ante una tecnología que debería ser impulsada con mayor decisión para avanzar lo más rápidamente posible en la reducción de costes y contribuir a mitigar el cambio climático, disminuyendo significativamente la dependencia de los combustibles fósiles en la generación de electricidad.

Todo ello sin olvidar lo más importante que es conseguir que los consumidores minimizen el uso de los productos energéticos (combustibles y electricidad) y satisfagan sus necesidades básicas de energía final (calor, frio, luz, sonido, comunicaciones, transporte de personas y mercancías, etc.) sin derroches y sin ineficiencias en los procesos correspondientes.

 

 

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The success of Solar Thermal Electric Technology

A true way of mitigating climate change

The new energy model should be based on efficiency and majority use of renewable energies. Solar energy is the most abundant of these and using it on a massive scale for thermal and electric applications will make a significant contribution towards mitigating climate change.

This replacement of energy sources is already very much underway in some countries, in particular Germany, Spain and the United States (US). Wind energy is currently playing the most pivotal role, but solar, with its different technologies (low temperature thermal, photovoltaic and thermoelectric) and biomass are gaining in share. In the immediate future, a mix of all these sources will be a core element for a sustainable energy model.

Potential and advantages
Generation of electricity from fossil fuels is currently a major reason for the increase of CO2 in the atmosphere. Solar Thermal Electric (STE) plants can address this for various reasons: the clean process involved, their special characteristics regarding dispatch-ability and grid stability (instrumental to improving distribution networks) and the abundance of the solar resource worldwide.

Each year, the Earth receives 10,000 times more energy from the sun than world energy consumption. It may be converted and consumed with STE plants on a distributed basis or transported with losses of less than 3% per 1,000 km from areas with good solar insolation rates to other consumer places.

Despite not being very well known, the first units of these power plants have been in continuous operation since the mid-1980s. They generate electricity without emitting CO2 and meet the demand thanks to their capacity for thermal storage of energy and conversion into electricity when required. In addition, they may be easily hybridised with biomass – or natural gas – thus following the demand curve.

Development of STE technologies started in the late 1970s as a reaction from industrialised countries to the sudden increases in oil prices. By the early 1980s, when the first projects were completed, their feasibility had been proven. Some of these experimental facilities, in Spain (PSA) and in the US (Sandia), are still being used to develop and enhance systems and components.

As an immediate consequence of this work, several STE plants amounting to 354MW were built in California in the mid-1980s and are still in operation today. These plants have inspired trust from investment banks and allowed for the progress attained in recent years. Circumstances have favoured solar thermal power plants, particularly after the decree on feed-in tariffs issued in Spain in 2004.

Spain: solar world leader
Thanks to long-standing institutional support for research and development and to the technological capacity and human capital achieved over the last 30 years, Spain is the undisputed leader in solar thermal electric solar energy internationally, with next-generation plants amounting 300MW in operation and a further 1000MW under construction, as well as having being awarded international turnkey projects in the US, North Africa and the Middle East.

The mass-scale incorporation of these facilities in countries with good levels of direct solar irradiance will mitigate greenhouse gases in significant quantities. A capacity of 20,000MW could be installed in Spain by 2020, with a strictly solar generation of 60TWh. If used to replace coal power plants, the emission of 60Mt of CO2 would be avoided (equivalent to 25% of greenhouse gas emissions by the Spanish electricity system). The same ratio (1Mt of CO2 per TWh) is applicable wherever a coal power plant is substituted.

Besides the projects being developed in Spain, the US, the Middle East, Australia and China, there is a multinational initiative, the Mediterranean Solar Plan, underway. Its purpose is to commission a significant number of STE (among others) in Northern African countries for partial exportation of the electricity to Europe through high voltage direct current submarine cables. This would majorly contribute to development in this region as it would create a new source of wealth, reinforce the electricity systems and generate local employment. Furthermore, the new European Directive on Renewable Energies allows importation of renewable energy to accomplish the 2020 targets.

In short, this technology should be promoted with more determination and more rapidly so costs are brought down and climate change is mitigated sooner. It would also significantly reduce the levels of fossil-fuel dependency.

The overriding concern is that consumers minimise their use of energy products (fuels and electricity) and meet their basic final energy needs (heat, cold, light, sound, communications, transportation) without incurring waste and inefficiencies in the consumption processes.

 

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