Batalla termosolar. Torre y cilindro parabólico.

A la hora de tomar la decisión de ejecutar un proyecto solar termoeléctrico, una de las principales preguntas en la fase de diseño es que tipo de tecnología utilizar. Dentro de los tipos de centrales que se pueden emprender existe una batalla continua en innovación y desarrollo para realizar mejoras en eficiencia que faciliten al sector energético decantarse por el tipo de central que maximice la eficiencia y los beneficios de la inversión. Para poder tomar esta decisión hay que atender a criterios técnico-económicos y de optimización. Finalmente se toma la decisión tras valorar los pros y contras de cada tecnología.

Las dos tecnologías que encabezan el sector solar termo-eléctrico son las centrales de cilindros parabólicos (CCP) y las de torre receptora central. Día a día, miles de ingenieros de centenares de empresas investigan, desarrollan o hacen uso de estas tecnologías. A continuación vamos a exponer las similitudes y diferencias de ambas y realizaremos una comparativa de costes.

Similitudes

Las dos tecnologías utilizan un ciclo de Rankine de agua-vapor para aprovechar la radiación solar directa incidente. Explicado simplificadamente, ambas hacen uso de espejos para calentar un fluido térmico que circula hacia un intercambiador, donde se cede calor para alimentar el circuito ag-vap que se utilizará en el ciclo termodinámico. Gracias a este ciclo, se produce la energía suficiente para girar una turbina de vapor. Tras acoplar un generador a la turbina podremos realizar la transformación de energía mecánica en eléctrica y poder inyectarla a la red. En cualquiera de estas centrales se puede hacer uso de almacenamiento térmico mediante sales fundidas y ampliar el factor de utilización. Ésta opción se realiza comúnmente para poder competir con la energía solar fotovoltaica. También se pueden hibridar o integrar con centrales de ciclo combinados o de biomasa y/o utilizarse en otro tipo de procesos que necesiten aporte de calor.

Diferencias

En un ciclo termodinámico, mayor temperatura y presión indica, de forma general, mayor rendimiento energético. El problema de aumentar estas variables es que encarecen los costes debido a que los materiales y elementos utilizados son más caros.

Cilíndro parabólico (CCP)	Torre central
Ø  Menor eficiencia termodinámica. La temperatura de operación oscila entre 300-350°C	Ø  Mayor eficiencia y generación de potencia debido a las temperaturas y presiones de operación mayores. 450-550°C
Ø  Menos T y P implica menos costes de instalación y mantenimiento.	Ø  Los materiales son más caros ya que las variables  T y P son más altas.
Ø  Se trata de una tecnología muy madura (Más de 30 años de recorrido).	Ø  Necesidad de mayor control para orientar los espejos orientados al punto de la torre.
Ø  Presentan menor CAPEX	Ø  En general los gastos de O&M son mayores

A pesar de estas diferencias técnicas, no es suficiente para decidir entre CCP y torre, ya que la diferencia de eficiencia entre las dos no es muy grande. Lo que sí se puede deducir con seguridad, es que las plantas de torre presentan un CAPEX y OPEX mayor.

Por ello se hace uso del LEC o LCOE (Levelized Energy Cost) que relaciona el coste de producción energética por tecnología, valorando los diferentes costes fijos y variables en base a la producción energética. En estudios llevados a cabo por prestigiosas asociaciones como IEA (International Energy Agency) o IRENA (InternationalRenewable Energy Agency),  se exponen los siguientes costes por unidad de energía ($/MWh ó $/kWh)).

Según IRENA en su estudio de Junio de 2012 [Renewable Energy Technologies, CostAnalysis Series] el LEC de las plantas CCP es de 200-430 $/MWh mientras que el de torre está entre 160-270 $/MWh. En estos costes se tiene en cuenta el almacenamiento térmico, que es el factor que hace que las centrales de torre puedan competir frente a CCP, ya que si no existiera almacenamiento, las centrales CCP tendrían un coste nivelizado de la energía menor. A pesar de que a primera vista, según los estudios y haciendo uso de almacenamiento térmico, las centrales de torre presenten menores costes por unidad de energía producida, dependerá mucho de la localización, DNI incidente, horas de almacenamiento térmico y situaciones particulares de cada central a construir para decantarse por una de las dos.

En mi opinión, las centrales CCP seguirán teniendo el liderato tecnológico a medio plazo, debido a que los costes de inversión son menores y es una tecnología muy madura que hace a los inversores afrontar menos riesgos en la ejecución del proyecto. Las centrales de torre podrían ponerse al frente en el futuro cuando se reduzcan costes y la tecnología tenga más recorrido. En cualquier caso, la carrera termosolar para producción de energía eléctrica compite directamente con la energía fotovoltaica, cuya tendencia en costes tecnológicos está reduciéndose de manera exponencial. En el momento en que el i+D presente una batería que supere las actuales barreras de almacenamiento, la energía solar térmica quedará relegada a producir calor para procesos industriales, como ya se viene haciendo en investigaciones, pues se prevé que a la energía solar termoeléctrica le queda poco recorrido de vida.

Además, la solar termoeléctrica compite también con otros procesos de producción más rentables como la producción por biomasa, geotermia o ciclo combinado. Por tanto pienso que la solar de concentración quedará relegada a localizaciones concretas con buen recurso solar, y se utilizará para obtener calor de trabajo para procesos industriales o en hibridación con otras centrales térmicas. Por todo esto parece obvio que no optará a afrontar el liderato de la producción termoeléctrica en el futuro.

En la actualidad, existen diversos estudios para integrar estas tecnologías termosolares en procesos industriales. Por ejemplo, el Instituto de Investigación de Madrid, IMDEA Energía, está investigando en la utilización de mini-centrales de torre para obtener calor de proceso en la producción decombustibles También se estudia la posibilidad de plantas termosolares modulares para su uso en recursos energéticos distribuidos.

Ésta es mi opinión sobre la carrera en el liderato de la producción eléctrica a base de energía solar, y tú ¿Que opinas?. 

iJT