La central termosolar de geometría variable es una patente del CTAER que inicia una nueva generación de tecnología de receptor central en torre basada en el carácter móvil, tanto de sus heliostatos como del receptor, para seguir el movimiento aparente del Sol y así poder aumentar fuertemente el factor coseno del campo de heliostatos y, en consecuencia, captar la mayor cantidad de energía posible en todas las épocas del año. En la simulación se obtiene como resultado un aumento del rendimiento de las centrales en torno al 17% anual.
CTAER contrata con Abengoa la construcción de una central termosolar de ensayos. La industria de la energía solar termoeléctrica durante los años 2008, 2009 y 2010 respectivamente ha contribuido al PIB español con 723, 1.182 y 1.650 M€ respectivamente.
El presidente del CTAER, Valeriano Ruiz Hernández firmó la pasada semana un contrato a través del cual se adjudicó a Abengoa la ejecución de las obras “Central Solar Experimental de Geometría Variable para Sistemas de Receptor Central”.
Tras un proceso de licitación en convocatoria pública y abierta, Abengoa -empresa pionera y líder mundial en la aplicación industrial de las tecnologías solares termoeléctricas de receptor central de torre- ha sido la empresa finalmente adjudicataria de esta primera instalación experimental de ensayos que el CTAER comienza a construir para ponerla a disposición de la investigación y de las empresas del sector de todo el mundo.
¿Cuál es la innovación?
La central de geometría variable es una patente del CTAER que inicia una nueva generación de tecnología de receptor central en torre basada en el carácter móvil, tanto de sus heliostatos como del receptor, para seguir el movimiento aparente del Sol y así poder aumentar fuertemente el factor coseno del campo de heliostatos y, en consecuencia, captar la mayor cantidad de energía posible en todas las épocas del año. En los programas de simulación aplicados a estos sistemas de geometría variable se obtiene como resultado un aumento del rendimiento total de las centrales en torno al 17 por ciento anual.
La nueva central experimental que se ubicará en Tabernas (Almería), en terrenos aledaños a la Plataforma Solar de Almería (PSA), cuenta con un presupuesto de 4.700.000 €, financiado por la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa, a través de la Agencia de Innovación y Desarrollo de Andalucía (IDEA), consecuencia de un convenio con el Ministerio de Ciencia e Innovación. Las obras tienen un plazo de ejecución de 16 meses a partir de la citada adjudicación.
Esta central experimental única en el mundo permitirá ensayar los nuevos conceptos de centrales que en pocos años podrán poner en marcha la industria termosolar, un sector que experimenta una expansión internacional, y está llamado a dar solución a las necesidades energéticas de gran parte del mundo a partir de un recurso limpio, abundante e inagotable como es el Sol.
Un hito para el desarrollo de estas tecnologías
Si España es hoy pionera en energía solar termoeléctrica es debido, sobre todo, a la investigación realizada durante décadas en las centrales de ensayos del desierto de Tabernas (La Plataforma Solar de Almería) y a la contribución de la universidades, especialmente, andaluzas aportando ingenieros y otros técnicos de alto nivel; pero esta industria en expansión internacional requiere seguir avanzando sobre nuevas bases tecnológicas más eficientes y rentables.
El CTAER, en colaboración con la Plataforma Solar de Almería (PSA) trabaja para continuar y renovar ese esfuerzo investigador y formativo durante décadas, tanto en energía solar como en otras energías renovables tan importantes para Andalucía como son la biomasa y las relacionadas con el viento y el mar.
Datos del liderazgo de España en Termosolar
Los datos de potencia total instalada en España al cierre de este año 2011, en que con 26 centrales operativas se han superado los 1.100 MW y que el 62% de esa capacidad de generación cuenta con sistemas de almacenamiento (en forma de energía térmica).
Por esa razón, se puede verter electricidad a la Red incluso en horas nocturnas. A esta singularidad de la energía termosolar se une la posibilidad de hibridarla con biomasa o cualquier otro combustible, lo que multiplica su potencial, gestionabilidad y predictibilidad.
El liderazgo mundial termosolar de España no sólo es cuantitativo, sino también cualitativo por sus innovaciones tecnológicas y su I+D+i, puestos de relieve por el presidente del CTAER: “nuestro país tiene centrales de torre únicas en el mundo, como PS10 y PS20 de vapor saturado. Ambas forman parte de la Plataforma Solúcar en la localidad de Sanlúcar La Mayor, Sevilla; la mayor plataforma solar de Europa. También contamos con Gema Solar en la misma provincia sevillana que aporta importantes novedades tecnológicas en las centrales de torre”.
Según Valeriano Ruiz, “el dominio español de la tecnología termosolar coloca a España en una posición de privilegio para explotar un mercado con perspectivas billonarias en el futuro de corto, medio y largo plazo, ya que actualmente las energías renovables generan un negocio anual de 211.000 millones de dólares en todo el mundo. Lo importante es no perder ese liderazgo y para conseguirlo, hay que seguir insistiendo en la formación y la investigación”.
La industria termosolar durante los años 2008, 2009 y 2010 respectivamente ha contribuido al PIB español con 723, 1.182 y 1.650 M€ respectivamente, según un reciente estudio de la consultora Deloitte.
Una revolución termosolar
Las centrales eléctricas termosolares de tipología de receptor central en torre funcionan actualmente con campos de heliostato y receptores de carácter fijo e inamovibles en su eje. A lo largo del día, la variación de los rayos solares con respecto a la inclinación y orientación de los heliostatos genera pérdidas de energía que condiciona fuertemente el rendimiento de la central, sobre todo en las primeras horas de la mañana y en las últimas de la tarde. Es el llamado factor coseno.
Estas pérdidas son proporcionales al coseno del ángulo que forma la normal a la superficie del heliostato con respecto a los rayos solares, que va variando a lo largo del día desde valores muy bajos a primera hora del día hasta el máximo, a mediodía solar.
La nueva central de geometría variable pretende ensayar un nuevo concepto de central de receptor central, en la idea de maximizar la radiación concentrada que alcanza el receptor, sobre todo mediante la disminución de las pérdidas por factor coseno del campo de heliostatos. Para conseguirlo, se quiere experimentar este nuevo concepto que se basa en el carácter móvil de los heliostatos en el campo y en el giro del receptor en la plataforma de la torre.
Los heliostatos pueden moverse sobre unos railes circulares concéntricos en relación a la torre, con el fin de enfrentar al sol en su movimiento diurno aparente y disminuir así las pérdidas por factor coseno. El receptor gira sobre el eje de la torre, para seguir el cambio de dirección de la radiación reflejada por los heliostatos.
En la nueva instalación se ensayarán también nuevos conceptos de heliostatos y receptores, tanto fijos como móviles, pero sobre se comprobarán las mejoras que introducen los heliostatos móviles.
Esta primera central experimental tendrá una potencia térmica en boca del receptor de 8 Megavatios en el punto de diseño, a efectos de ensayos y certificación de equipos de las empresas, así como del CTAER en sus proyectos de investigación propios.
La torre consta de dos segmentos, uno fijo y otro giratorio. El segmento giratorio forma una plataforma, que contendrá los receptores a ensayar, apoyando todo el conjunto sobre un rodamiento de gran tamaño, ubicado en el extremo superior del segmento fijo o fuste.
El campo de heliostatos, se distribuirá en filas concéntricas, estando todos los helióstatos de una misma fila equidistantes del centro del receptor.
Los heliostatos irán sujetos encima de unos soportes que se desplazarán por los railes de manera automática, siguiendo el movimiento aparente del sol como se puede observar en la infografía. El desplazamiento del sistema será calculado y controlado por ordenador.
En definitiva, una nueva instalación de ensayos, con un nuevo concepto de central termosolar de receptor central, que pretende avanzar en la mejora de las prestaciones energéticas de la conversión de la radiación solar directa, en energía útil (electricidad y/o calor).
El Centro Tecnológico Avanzado de Energías Renovables (CTAER) es una fundación privada, cuyo órgano máximo de gobierno es un Patronato integrado por representantes de entidades de carácter público y privado con mayoría de las empresas privadas: 17 empresas del sector de las energías renovables, 4 universidades públicas de Andalucía y 3 entidades públicas (dos de Andalucía y una de la administración central).
La Presidencia está a cargo del Prof. Dr. Valeriano Ruiz Hernández, que representa a la Agencia de Innovación y Desarrollo de Andalucía (IDEA), y la Secretaría recae en D. Francisco J. Bas Jiménez, director general de la Agencia Andaluza de la Energía (AAE), a la que representa. Las vocalías están representadas por el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, CIEMAT (Ministerio de Ciencia e Innovación) y las empresas del sector empresarial: Acciona Energía, Endesa Distribución Eléctrica, Enel Unión Fenosa, Fundación Fondo de Cultura de Sevilla, GEA 21, Gas Natural Distribución SDG, Green Power Technologies, Iberdrola, HC Energía, Schott Solar, SENER Grupo de Ingeniería, Isofotón, Valoriza Energía (Sacyr Valle Hermoso), Nuevas Energías de Occidente, ACS- grupo Cobra, Monte Alto, Red Eléctrica Española (REE) y Magtel.
En representación del ámbito de la investigación oficial forman parte del CTAER las universidades andaluzas de Almería, Cádiz, Jaén y Sevilla.
