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Energía solar concentrada

Una torre de energía solar en el proyecto de energía solar Crescent Dunes concentra la luz a través de 10.000 heliostatos espejados , que ocupan un área de 13 millones de pies c...

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Una vista aérea de un gran círculo de miles de espejos azulados en un desierto de color tostado.
Una torre de energía solar en el proyecto de energía solar Crescent Dunes concentra la luz a través de 10.000 heliostatos espejados , que ocupan un área de 13 millones de pies cuadrados (1,21 km² ) .    
Las tres torres de la central 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.

La energía solar concentrada ( CSP ), también llamada energía solar concentrada o energía solar térmica concentrada , consiste en sistemas que recolectan calor solar para múltiples propósitos como cocinar , desalinizar o generar energía eléctrica solar , mediante el uso de espejos para concentrar una gran área de luz solar hacia un receptor. [ 1 ]

La electricidad se genera cuando la luz concentrada se convierte en calor ( energía solar térmica ), que impulsa un motor térmico , ya sea un motor Stirling o una turbina de vapor como en las centrales térmicas de combustibles fósiles , a través de un generador de energía eléctrica , [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] o impulsa una reacción termoquímica . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

En combinación con el almacenamiento de energía térmica , la energía solar concentrada puede producir electricidad también durante la noche, para competir con la combinación de sistemas de almacenamiento de energía en baterías alimentados por energía fotovoltaica , la tecnología de energía solar predominante, con aproximadamente 1 teravatio de capacidad nominal instalada global en 2022. En comparación, a partir de 2021, la capacidad instalada global era menos del 1%, ya que la energía solar concentrada se situaba en tan solo 6,8 GW. [ 8 ] A partir de 2023, el total fue de 8,1 GW, con la inclusión de tres nuevos proyectos CSP en construcción en China [ 9 ] y en Dubái en los Emiratos Árabes Unidos. [ 9 ] El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) con sede en EE. UU., que mantiene una base de datos global de plantas CSP, contabiliza 6,6 GW de capacidad operativa y otros 1,5 GW en construcción. [ 10 ]

Comparación entre la energía termosolar de concentración (CSP) y otras fuentes de electricidad.

Como central eléctrica 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 ya sea 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. [ 11 ] Esto convierte a la CSP en una forma de energía solar gestionable . La energía renovable gestionable es particularmente valiosa en lugares donde ya existe una alta penetración de energía fotovoltaica (FV), como California , [ 12 ] porque la demanda de energía eléctrica alcanza su punto máximo cerca del atardecer, justo cuando la capacidad FV disminuye (un fenómeno conocido como curva del pato ). [ 13 ]

La energía solar de concentración ( CSP) se compara a menudo con la energía solar fotovoltaica (FV) dado que ambas utilizan energía solar. Si bien la energía solar FV experimentó un enorme crecimiento durante la década de 2010 debido a la caída de los precios, [ 14 ] [ 15 ] el crecimiento de la energía solar CSP ha sido lento debido a dificultades técnicas y precios elevados. En 2017, la CSP representaba menos del 2 % de la capacidad instalada mundial de centrales de electricidad solar. [ 16 ] Sin embargo, la CSP puede almacenar energía más fácilmente durante la noche, lo que la hace más competitiva frente a los generadores gestionables y las centrales de carga base. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

El proyecto DEWA en Dubái, en construcción en 2019, ostentaba el récord mundial del precio más bajo para CSP en 2017, con US$73 por MWh [ 21 ] para su proyecto combinado de colectores parabólicos y torres de 700 MW: 600 MW de colectores parabólicos, 100 MW de torres con 15 horas de almacenamiento de energía térmica diarias. La tarifa base para CSP en la extremadamente seca región de Atacama en Chile alcanzó menos de US$50/MWh en las subastas de 2017. [ 22 ] [ 23 ]

Historia

Espejo de rayos de calor de Arquímedes utilizado para quemar barcos romanos. Pintura de Giulio Parigi , c. 1599 .
Máquina de vapor solar para bombeo de agua, cerca de Los Ángeles, alrededor de 1901.

Una leyenda de siglos posteriores cuenta que Arquímedes no solo usó la Garra de Arquímedes , sino también un "vidrio ardiente" para concentrar la luz solar sobre la flota romana invasora y repelerla del Sitio de Siracusa (213-212 a. C.) . En 1973, un científico griego, el Dr. Ioannis Sakkas, intrigado por saber si el rayo de calor de Arquímedes realmente pudo haber destruido la flota romana en el 212 a. C., alineó a casi 60 marineros griegos, cada uno sosteniendo un espejo oblongo inclinado para captar los rayos del sol y dirigirlos hacia una silueta de madera contrachapada cubierta de alquitrán a 49 m (160 pies) de distancia. El barco se incendió después de unos minutos; sin embargo, los historiadores siguen dudando de la historia de Arquímedes. [ 24 ]  

En 1866, Auguste Mouchout utilizó un colector parabólico para producir vapor para la primera máquina de vapor solar. La primera patente para un colector solar fue obtenida por el italiano Alessandro Battaglia en Génova, Italia, en 1886. Durante los años siguientes, inventores como John Ericsson y Frank Shuman desarrollaron dispositivos de energía solar de concentración 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. [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] El primer sistema de energía solar que utilizaba un disco de espejo fue construido por el Dr. RH Goddard , quien ya era bien conocido por su investigación sobre cohetes de combustible líquido y escribió un artículo en 1929 en el que afirmaba que todos los obstáculos anteriores habían sido abordados. [ 29 ] 

El profesor Giovanni Francia (1911–1980) diseñó y construyó la primera planta solar de concentración, que entró en funcionamiento en Sant'Ilario, cerca de Génova, Italia, en 1968. Esta planta tenía la arquitectura de las centrales de torre de energía actuales, con un receptor solar en el centro de un campo de colectores solares. La planta era capaz de producir 1  MW con vapor sobrecalentado a 100 bar y 500  °C. [ 30 ] 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 % de nitrato de sodio, 40 % de nitrato de potasio) como fluido de trabajo del receptor y como medio de almacenamiento. El método de sales fundidas demostró ser eficaz, y Solar Two operó con éxito hasta su desmantelamiento en 1999. [ 31 ] La tecnología de colectores parabólicos de los cercanos Sistemas de Generación de Energía Solar (SEGS), iniciada en 1984, resultó más viable. El SEGS de 354 MW fue la planta de energía solar más grande del mundo hasta 2014. 

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

En 2007,  se construyó Nevada Solar One de 75 MW, un sistema de colectores parabólicos y la primera planta de gran tamaño desde SEGS. Entre 2010 y 2013, España construyó más de 40 sistemas de colectores parabólicos, con un tamaño limitado a no más de 50  MW por el esquema de apoyo. Donde no existe esta limitación en otros países, los fabricantes han adoptado tamaños de hasta 200  MW para una sola unidad, [ 32 ] con un punto de ajuste de costos alrededor de 125  MW para una sola unidad.

Debido al éxito de Solar Two, en 2011 se construyó en España una central eléctrica comercial llamada Solar Tres Power Tower , que más tarde pasó a llamarse Gemasolar Thermosolar Plant. Los resultados de Gemasolar allanaron el camino para otras centrales de este tipo. La central solar Ivanpah se construyó al mismo tiempo, pero sin almacenamiento térmico, utilizando gas natural para precalentar el agua cada mañana. La mayoría de las centrales solares de concentración utilizan el diseño de colectores parabólicos, en lugar de los sistemas de torre de potencia o Fresnel. También existen variaciones de los sistemas de colectores parabólicos, como el ciclo combinado solar integrado (ISCC), que combina colectores parabólicos con sistemas de calefacción convencionales de combustibles fósiles.

La CSP se consideró inicialmente una competidora de la energía fotovoltaica, e Ivanpah se construyó sin almacenamiento de energía, aunque Solar Two incluyó varias horas de almacenamiento térmico. Para 2015, los precios de las plantas fotovoltaicas habían caído y la energía comercial fotovoltaica se vendía a 1/3 de los contratos contemporáneos de CSP. [ 33 ] [ 34 ] Sin embargo, cada vez más, se ofrecían licitaciones de CSP con entre 3 y 12 horas de almacenamiento de energía térmica, lo que la convertía en una forma gestionable de energía solar. [ 35 ] Por lo tanto, se la considera cada vez más como una competidora del gas natural y la energía fotovoltaica con baterías para la generación de energía flexible y gestionable.

Tecnología actual

La energía solar de concentración (CSP) se utiliza para producir electricidad (a veces llamada termoelectricidad solar, generalmente generada mediante vapor ). Los sistemas de tecnología solar de concentración 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 como calor o como fuente de calor para una central eléctrica convencional (termoelectricidad solar). Los concentradores solares utilizados en los sistemas CSP también pueden emplearse para proporcionar calefacción o refrigeración para procesos industriales, como en el aire acondicionado solar .

Existen tecnologías de concentración en cuatro tipos ópticos: colector parabólico , plato , reflector lineal de Fresnel y torre solar . [ 36 ] Los colectores parabólicos y los reflectores lineales de Fresnel se clasifican como colectores de enfoque lineal, mientras que el plato y la torre solar son de enfoque puntual. Los colectores de enfoque lineal alcanzan factores de concentración medios (50 soles o más), y los colectores de enfoque puntual alcanzan factores de concentración altos (más de 500 soles). Aunque sencillos, estos concentradores solares están bastante lejos de la concentración máxima teórica. [ 37 ] [ 38 ] Por ejemplo, la concentración del colector parabólico proporciona aproximadamente 1/3 del máximo teórico para el ángulo de aceptación de diseño, es decir, para las mismas tolerancias generales del sistema . Se puede lograr una aproximación al máximo teórico utilizando concentradores más elaborados basados ​​en óptica no formadora de imágenes . [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]

Los distintos tipos de concentradores producen diferentes temperaturas máximas y, en consecuencia, eficiencias termodinámicas variables debido a las diferencias en la forma en que siguen al sol y enfocan la luz. Las nuevas innovaciones en la tecnología CSP están haciendo que los sistemas sean cada vez más rentables. [ 40 ] [ 41 ]

En 2023, la agencia científica nacional de Australia, CSIRO, probó un sistema CSP en el que diminutas partículas cerámicas caen a través del haz de energía solar concentrada. Estas partículas cerámicas son capaces de almacenar una mayor cantidad de calor que la sal fundida, sin necesidad de un contenedor que disminuya la transferencia de calor. [ 42 ]

Canal parabólico

Canal parabólico en una planta cerca de Harper Lake, California.
Diagrama de un reflector parabólico lineal que concentra los rayos solares para calentar un fluido de trabajo.

Un colector parabólico consta de un reflector parabólico lineal que concentra la luz en un receptor situado 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 de luz diurna mediante el seguimiento a lo largo de un solo eje. Un fluido de trabajo (por ejemplo, sal fundida [ 43 ] ) 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. [ 44 ] Los sistemas de colectores parabólicos son la tecnología CSP más desarrollada. Las plantas de Solar Energy Generating Systems (SEGS) en California, algunas de las de mayor duración en el mundo hasta su cierre en 2021; [ 45 ] Nevada Solar One de Acciona cerca de Boulder City, Nevada ; [ 45 ] y Andasol , la primera planta comercial de colectores parabólicos de Europa, son representativas, [ 46 ] junto con las instalaciones de prueba SSPS-DCS de Plataforma Solar de Almería en España . [ 47 ]  

Canal cerrado

El diseño integra el sistema solar térmico dentro de una estructura de vidrio similar a un invernadero. Esta estructura crea un entorno protegido para resistir las inclemencias del tiempo que podrían afectar negativamente la fiabilidad y la eficiencia del sistema solar térmico. [ 48 ] Espejos solares curvos y ligeros, que reflejan la luz solar, están suspendidos del techo de la estructura mediante cables. Un sistema de seguimiento de un solo eje posiciona los espejos para captar la cantidad óptima de luz solar. Los espejos concentran la luz solar y la enfocan en una red de tuberías de acero fijas, también suspendidas de la estructura de la estructura. [ 49 ] El agua circula a lo largo de la tubería y se hierve para generar vapor cuando se aplica una radiación solar intensa. Proteger los espejos del viento les permite alcanzar temperaturas más elevadas y evita la acumulación de polvo. [ 48 ]

GlassPoint Solar , la empresa que creó el diseño de colector solar de canal cerrado, afirma que su tecnología puede producir calor para la recuperación mejorada de petróleo (EOR) por aproximadamente 5 dólares por cada 290 kWh (1.000.000 BTU) en regiones soleadas, en comparación con los entre 10 y 12 dólares que cuestan otras tecnologías solares térmicas convencionales. [ 50 ]  

Torre de energía solar

La central eléctrica de Ashalim , en Israel, se convirtió en la torre solar más alta del mundo tras su finalización. Concentra la luz de más de 50.000 heliostatos.
La central solar PS10 en Andalucía , España, concentra la luz solar procedente de un campo de heliostatos sobre una torre solar central.

Una torre de energía solar consta de una matriz de reflectores de seguimiento de doble eje ( heliostatos ) que concentran la luz solar en un receptor central en la parte superior de la torre; el receptor contiene un fluido de transferencia de calor, que puede consistir en agua-vapor o sal fundida . Ópticamente, una torre de energía solar es igual a un reflector Fresnel circular. 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 de energía o almacenamiento de energía. [ 44 ] Una ventaja de la torre solar es que los reflectores se pueden ajustar en lugar de toda la torre. El desarrollo de las torres de energía está menos avanzado que el de los sistemas de colectores parabólicos, pero ofrecen mayor eficiencia y mejor capacidad de almacenamiento de energía. La aplicación de torres con haz descendente también es factible con heliostatos para calentar el fluido de trabajo. [ 51 ] Los sistemas CSP con torres dobles también se utilizan para mejorar la eficiencia de conversión en casi un 24 %. [ 52 ]  

La Solar Two en Daggett , California, y la CESA-1 en la Plataforma Solar de Almería, Almería, España, son las plantas de demostración más representativas. La Planta Solar 10 (PS10) en Sanlúcar la Mayor , España, es la primera torre de energía solar comercial a escala industrial del mundo. La instalación de energía solar Ivanpah  de 377 MW , ubicada en el desierto de Mojave , fue la instalación CSP más grande del mundo y utiliza tres torres de energía. [ 53 ] Ivanpah generó solo 0,652 TWh (63%) de su energía a partir de medios solares, y los otros 0,388 TWh (37%) se generaron mediante la quema de gas natural . [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]  

El dióxido de carbono supercrítico puede utilizarse en lugar de vapor como fluido de transferencia de calor para aumentar la eficiencia en la producción de electricidad . Sin embargo, debido a las altas temperaturas en las zonas áridas donde se suele ubicar 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 temperaturas críticas más elevadas.

reflectores de Fresnel

Los reflectores de Fresnel están hechos de muchas tiras delgadas y planas de espejo 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 el mismo espacio que un reflector parabólico, capturando así más luz solar disponible, y son mucho más económicos que los reflectores parabólicos. [ 57 ] Los reflectores de Fresnel se pueden usar en CSP de varios tamaños. [ 58 ] [ 59 ]

Los reflectores de Fresnel a veces se consideran una tecnología con un rendimiento inferior al de otros métodos. La rentabilidad de este modelo es lo que lleva a algunos a utilizarlo en lugar de otros con mayor rendimiento. Se han comenzado a probar algunos modelos nuevos de reflectores de Fresnel con capacidad de trazado de rayos, los cuales inicialmente han demostrado ofrecer un rendimiento superior al de la versión estándar. [ 60 ]

Plato Stirling

Un plato Stirling

Un sistema Stirling de plato o motor de plato consiste en un reflector parabólico independiente que concentra la luz en un receptor situado 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 es utilizado por un motor Stirling para generar energía. [ 44 ] Los sistemas de plato parabólico proporcionan una alta eficiencia de conversión solar a eléctrica (entre 31 % y 32 %), y su naturaleza modular proporciona escalabilidad. Los platos de Stirling Energy Systems (SES), United Sun Systems (USS) y Science Applications International Corporation (SAIC) en la UNLV , y el Big Dish de la Universidad Nacional Australiana en Canberra , Australia, son representativos de esta tecnología. Un récord mundial de eficiencia de conversión solar a eléctrica fue establecido en 31,25 % por platos de SES en la Instalación Nacional de Pruebas Solares Térmicas (NSTTF) en Nuevo México el 31 de enero de 2008, un día frío y soleado. [ 61 ] Según su desarrollador, Ripasso Energy, una empresa sueca, en 2015 su sistema Stirling de plato probado en el desierto de Kalahari en Sudáfrica mostró una eficiencia del 34 %. [ 62 ] La instalación de SES en Maricopa, Phoenix, fue la instalación de energía Stirling de plato más grande del mundo hasta que fue vendida a United Sun Systems. Posteriormente, gran parte de la instalación se trasladó a China para satisfacer parte de la gran demanda de energía.  

CSP con almacenamiento de energía térmica

En una planta CSP que incluye almacenamiento, la energía solar se utiliza primero para calentar sal fundida o aceite sintético, que se almacena proporcionando energía térmica/calor a alta temperatura en tanques aislados. [ 63 ] [ 64 ] 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 sea necesario. [ 65 ] Por lo tanto, la energía solar que está disponible solo durante el día se utiliza para generar electricidad las 24 horas del día bajo demanda como una planta de seguimiento de carga o planta solar de pico. [ 66 ] [ 67 ] 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 solares térmicas con almacenamiento es gestionable y autosostenible , similar a las centrales eléctricas de carbón/gas , pero sin la contaminación. [ 68 ] Las plantas CSP con almacenamiento de energía térmica también se pueden utilizar como plantas de cogeneración para suministrar tanto electricidad como vapor de proceso las 24 horas del día. A diciembre de 2018, los costos de generación de las plantas CSP con almacenamiento de energía térmica oscilaban entre 5 céntimos de  euro  /kWh y 7 céntimos de  euro  /kWh, dependiendo de la radiación solar recibida en la ubicación (de buena a media). [ 69 ] A diferencia de las plantas solares fotovoltaicas, las plantas CSP con almacenamiento de energía térmica también pueden utilizarse de forma económica las 24 horas del día para producir vapor de proceso, sustituyendo así los combustibles fósiles contaminantes . Las plantas CSP también pueden integrarse con plantas solares fotovoltaicas para lograr una mayor sinergia. [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]

También están disponibles las plantas CSP con sistemas de almacenamiento térmico que utilizan generadores de ciclo Brayton con aire en lugar de vapor para generar electricidad y/o vapor las 24 horas. Estas plantas CSP están equipadas con turbinas de gas para generar electricidad. [ 73 ] También son de pequeña capacidad (<0,4 MW), con flexibilidad para instalarse en áreas de pocas hectáreas. [ 73 ] El calor residual de la planta de energía también se puede utilizar para la generación de vapor de proceso y necesidades de HVAC . [ 74 ] 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 ventajas de costos ya que los costos por MW de estas unidades son más bajos que los de las centrales termosolares de mayor tamaño. [ 75 ]

La calefacción urbana centralizada las 24 horas también es factible con plantas de almacenamiento térmico solar concentrado . [ 76 ]

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 operó en Sicilia, en Adrano . El despliegue de plantas CSP en EE. UU. comenzó en 1984 con las plantas SEGS . La última planta SEGS se completó en 1990. De 1991 a 2005, no se construyeron plantas CSP en ningún lugar del mundo. La capacidad instalada global 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. [ 81 ] : 51 En 2013, la capacidad instalada mundial 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; sin embargo, fue seguido por una disminución causada por cambios en las políticas, la crisis financiera de 2008 y la rápida disminución del precio de las células fotovoltaicas. Sin embargo, la capacidad total alcanzó los 6800 MW en 2021. [ 8 ]

España representaba casi un tercio de la capacidad mundial, con 2300  MW, a pesar de que no se había puesto en marcha ninguna nueva planta en el país desde 2013. [ 80 ] Le sigue Estados Unidos con 1740  MW. También destaca el interés en el norte de África y Oriente Medio, así como en China e India. Existe una notable tendencia hacia los países en desarrollo y las regiones con alta radiación solar, con varias grandes plantas en construcción en 2017.

El mercado global estuvo inicialmente dominado por las plantas de colectores parabólicos, que llegaron a representar el 90% de las plantas CSP en un momento dado. [ 85 ]

Desde aproximadamente 2010, la tecnología CSP de torre central ha sido la preferida en las nuevas plantas debido a su funcionamiento a temperaturas más elevadas, hasta 565 °C (1049 °F) frente al máximo de 400 °C (752 °F) de los colectores parabólicos , lo que promete una mayor eficiencia.    

Entre los proyectos CSP más grandes se encuentran la instalación de energía solar Ivanpah (392  MW) en los Estados Unidos, que utiliza tecnología de torre de energía solar sin almacenamiento de energía térmica, y la estación de energía solar Ouarzazate en Marruecos, [ 86 ] que combina tecnologías de colectores parabólicos y de torre para un total de 510 MW con varias horas de almacenamiento de energía.

Costo

El coste de la energía solar fotovoltaica ha disminuido significativamente más que el de la energía solar concentrada. [ 87 ]

Ya en 2011, la rápida caída del precio de los sistemas fotovoltaicos llevó a proyecciones de que la CSP dejaría de ser económicamente viable. [ 88 ] En 2020, las centrales solares de concentración a escala industrial menos costosas en Estados Unidos y en todo el mundo eran cinco veces más caras que las centrales fotovoltaicas a escala industrial , con un precio mínimo proyectado de 7 centavos por kilovatio-hora para las centrales CSP más avanzadas frente a mínimos históricos de 1,32 centavos por kWh [ 89 ] para la energía fotovoltaica a escala industrial. [ 90 ] Esta diferencia de precio de cinco veces se ha mantenido desde 2018. [ 91 ] Algunas plantas híbridas fotovoltaicas-CSP en China han intentado operar de forma rentable con la tarifa regional del carbón de 5 centavos de dólar estadounidense por kWh en 2021. [ 92 ]

Aunque el despliegue general de la energía termosolar de concentración (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 desde la década de 2010. Con una tasa de aprendizaje estimada en torno a una reducción de costes del 20 % por cada duplicación de la capacidad, [ 93 ] los costes se acercaban al extremo superior del rango de costes de los combustibles fósiles a principios de la década de 2020, impulsados ​​por planes de apoyo en varios países, entre ellos España, Estados Unidos, Marruecos, Sudáfrica, China y los Emiratos Árabes Unidos.

Coste nivelado de la energía (LCOE) de la energía solar de concentración desde 2006 hasta 2019.
Coste nivelado de la energía (LCOE) de la energía solar de concentración desde 2006 hasta 2019.

Almacenamiento de energía

Algunos investigadores esperan que la CSP en combinación con el almacenamiento de energía térmica (TES) sea más barata que la PV con baterías de litio para duraciones de almacenamiento superiores a cuatro horas por día, [ 94 ] [ 95 ] mientras que otros, como NREL, esperan que para 2030, la PV con baterías de litio de almacenamiento de 10 horas cueste lo mismo que la PV con almacenamiento de cuatro horas solía costar en 2020, lo que deja a la CSP sin ventaja de costos en lo que respecta al almacenamiento de energía. [ 96 ] Independientemente de estas proyecciones de costos, las soluciones de almacenamiento de energía siguen siendo esenciales, ya que mejoran la estabilidad y la confiabilidad al reducir el impacto de la intermitencia de las energías renovables y el desajuste del factor de potencia. [ 97 ]

Eficiencia

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

Los sistemas reales afirman una eficiencia máxima de conversión térmica a eléctrica del 23-35% para sistemas tipo "torre de energía", que operan a temperaturas de 250 a 565  °C, asumiendo la cifra de eficiencia más alta una turbina de ciclo combinado. Los sistemas Stirling de plato, que operan a temperaturas de 550-750  °C, afirman una eficiencia de alrededor del 30%, [ 98 ] con la eficiencia récord de conversión solar a red del 31,25%, "la eficiencia más alta registrada para cualquier tecnología solar de campo" establecida por Sandia en 2008, [ 99 ] y un récord ligeramente superior del 31,4% de eficiencia del sistema solar a eléctrico reportado por el Departamento de Energía de EE. UU. [ 100 ]

Debido a la variación en la incidencia solar durante el día, la eficiencia de conversión promedio alcanzada no es igual a estas eficiencias máximas, y las eficiencias netas anuales de energía solar a electricidad son del 7-20% para los sistemas piloto de torre de energía, y del 12-25% para los sistemas de plato Stirling a escala de demostración. [ 98 ]

Teoría

La eficiencia de conversión de energía solar en energía eléctrica es el producto de varios factores: la fracción de energía solar capturada (teniendo en cuenta las pérdidas ópticas en el sistema de concentración solar), la eficiencia de calentamiento (teniendo en cuenta las pérdidas térmicas en el elemento que recibe la energía solar) y la eficiencia de conversión térmica (la eficiencia de convertir la energía calorífica en energía eléctrica).

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

La eficiencia de conversiónη{\displaystyle \eta }La conversión de la radiación solar incidente en trabajo mecánico depende de las propiedades de radiación térmica del receptor solar y del motor térmico ( por ejemplo , turbina de vapor). La irradiación solar se concentra primero en el receptor mediante un sistema óptico y se convierte en calor mediante el receptor solar con una eficienciaηRmidomiivmir{\displaystyle \eta _{Receptor}}y posteriormente el calor se convierte en energía mecánica mediante la máquina térmica con la eficienciaηmetromidohanorteidoal{\displaystyle \eta _{mechanical}}, utilizando el principio de Carnot . [ 101 ] [ 102 ] 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 global se puede definir de la siguiente manera:

η=ηopagtidos⋅ηrmidomiivmir⋅ηmetromidohanorteidoal⋅ηgramominortemirator{\displaystyle \eta =\eta _{\mathrm {óptica} }\cdot \eta _{\mathrm {receptor} }\cdot \eta _{\mathrm {mecánico} }\cdot \eta _{\mathrm {generador} }}

dóndeηopagtidos{\displaystyle \eta _{\mathrm {óptica} }}representa la fracción de luz incidente concentrada en el receptor,ηrmidomiivmir{\displaystyle \eta _{\mathrm {receptor} }}la fracción de luz incidente en el receptor que se convierte en energía térmica,ηmetromidohanorteidoal{\displaystyle \eta _{\mathrm {mecánico} }}la eficiencia de conversión de energía térmica en energía mecánica, yηgramominortemirator{\displaystyle \eta _{\mathrm {generador} }}la eficiencia de convertir la energía mecánica en energía eléctrica.

ηrmidomiivmir{\displaystyle \eta _{\mathrm {receptor} }}es:

ηrmidomiivmir=Qabsorbmid−QlostQinortedoidminortet{\displaystyle \eta _{\mathrm {receptor} }={\frac {Q_{\mathrm {absorbido} }-Q_{\mathrm {perdido} }}{Q_{\mathrm {incidente} }}}}
conQinortedoidminortet{\displaystyle Q_{\mathrm {incidente} }},Qabsorbmid{\displaystyle Q_{\mathrm {absorbido} }},Qlost{\displaystyle Q_{\mathrm {perdido} }}respectivamente el flujo solar incidente y los flujos absorbidos y perdidos por el receptor solar del sistema.

La eficiencia de conversiónηmetromidohanorteidoal{\displaystyle \eta _{\mathrm {mecánico} }}es como máximo la eficiencia de Carnot, que está determinada por la temperatura del receptor.TH{\displaystyle T_{H}}y la temperatura de disipación de calor ("temperatura del disipador de calor")T0{\displaystyle T^{0}},

ηdoarnorteot=1−T0TH{\displaystyle \eta _{\mathrm {Carnot} }=1-{\frac {T^{0}}{T_{H}}}}

La eficiencia de conversión térmica real de los motores típicos alcanza entre el 50 % y, como máximo, el 70 % de la eficiencia de Carnot debido a pérdidas como la pérdida de calor y la resistencia del aire en las piezas móviles.

Caso ideal

Para un flujo solarI{\displaystyle I}(p.ejI=1000W/metro2{\displaystyle I=1000\,\mathrm {W/m^{2}} }) concentradodo{\displaystyle C}tiempos con una eficienciaηOpagtidos{\displaystyle \eta _{Óptica}}en el sistema receptor solar con un área de captaciónA{\displaystyle A}y una absortividadα{\displaystyle \alpha }:

Qsolar=IdoA{\displaystyle Q_{\mathrm {solar} }=ICA},
Qabsorbmid=ηopagtidosαQsolar{\displaystyle Q_{\mathrm {absorbido} }=\eta _{\mathrm {óptica} }\alpha Q_{\mathrm {solar} }},

Para simplificar, se puede suponer que las pérdidas son solo radiativas (una suposición razonable para altas temperaturas), por lo tanto, para un área de reradiación A y una emisividadϵ{\displaystyle \epsilon }Aplicando la ley de Stefan-Boltzmann se obtiene:

Qlost=AϵσTH4{\displaystyle Q_{\mathrm {perdido} }=A\epsilon \sigma T_{H}^{4}}

Simplificando estas ecuaciones al considerar la óptica perfecta (ηOpagtidos{\displaystyle \eta _{\mathrm {Óptica} }}= 1) y sin considerar el paso final de conversión en electricidad por un generador, áreas de recolección y reradiación iguales y máxima absortividad y emisividad (α{\displaystyle \alpha }= 1,ϵ{\displaystyle \epsilon }= 1) luego, sustituyendo en la primera ecuación se obtiene

η=(1−σTH4Ido)⋅(1−T0TH){\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 global no aumenta de forma constante con la temperatura del receptor. Si bien la eficiencia del motor térmico (Carnot) aumenta con la temperatura, la del receptor no lo hace. Por el contrario, la eficiencia del receptor disminuye, ya que la cantidad de energía que no puede absorber (Q perdida ) crece al cuarto orden en función de la temperatura. Por lo tanto, existe una temperatura máxima alcanzable. Cuando la eficiencia del receptor es nula (curva azul en la figura siguiente), T máx es: Tmetroaincógnita=(Idoσ)0,25{\displaystyle T_{\mathrm {max} }=\left({\frac {IC}{\sigma }}\right)^{0.25}}

Existe una temperatura T opt para la cual la eficiencia es máxima, es decir , cuando la derivada de la eficiencia con respecto a la temperatura del receptor es nula:

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

En consecuencia, esto nos lleva a la siguiente ecuación:

Topagt5−(0,75T0)Topagt4−T0Ido4σ=0{\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 del proceso según la relación de concentración solar.do{\displaystyle C}(curva roja en la figura siguiente)

Dejando a un lado la eficiencia teórica, la experiencia real de la energía termosolar revela un déficit del 25% al ​​60% en la producción proyectada, gran parte del cual se debe a las pérdidas prácticas del ciclo de Carnot que no se incluyeron en el análisis anterior.

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 fue inicialmente elegible para pagos de tarifas de alimentación (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 aproximadamente 5 TWh de energía a la red española cada año. [ 103 ] Los requisitos iniciales para las plantas en la tarifa de alimentación 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 sistemas fotovoltaicos).

Los límites de capacidad para los diferentes tipos de sistemas se redefinieron durante la revisión de las condiciones de aplicación cada trimestre (art. 5 RD 1578/2008, Anexo III RD 1578/2008). Antes de finalizar un período de aplicación, los límites de mercado especificados para cada tipo de sistema se publican en el sitio web del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (art. 5 RD 1578/2008). [ 104 ] Debido a preocupaciones sobre los costos, España detuvo la aceptación de nuevos proyectos para la tarifa de alimentación el 27 de enero de 2012 [ 105 ] [ 106 ] Los proyectos ya aceptados se vieron afectados por un "impuesto solar" del 6% sobre las tarifas de alimentación, reduciendo efectivamente la tarifa de alimentación. [ 107 ]

En este contexto, el Gobierno español promulgó el Real Decreto-Ley 9/2013 [ 108 ] en 2013, destinado 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. [ 109 ] Este nuevo marco jurídico-económico retroactivo aplicado a todos los sistemas de energía renovable fue desarrollado en 2014 por el RD 413/2014, [ 110 ] que abolió los marcos regulatorios anteriores establecidos 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 agregar 5 GW de capacidad CSP entre 2021 y 2030. [ 111 ] Con este fin, se esperan subastas bianuales de 200 MW de capacidad CSP a partir de octubre de 2022, pero aún no se conocen los detalles. [ 112 ]

Australia

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

Hasta el momento, no se ha puesto en marcha ningún proyecto CSP a escala comercial en Australia, pero se han propuesto varios. En 2017, el ahora en quiebra desarrollador estadounidense de CSP SolarReserve obtuvo un PPA para realizar el proyecto de energía solar térmica Aurora de 150 MW en Australia Meridional a una tarifa récord de tan solo AUD$ 0,08/kWh, o cerca de USD$ 0,06/kWh. [ 113 ] Sin embargo, la empresa no logró obtener financiación y el proyecto fue cancelado. Otra aplicación 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 eléctrica. Vast Solar, una empresa emergente que busca comercializar un novedoso diseño modular CSP de tercera generación, [ 114 ] [ 115 ] tenía previsto comenzar la construcción de una instalación combinada CSP y PV de 50 MW en Mt. Isa , en el noroeste de Queensland, para 2021, [ 116 ] y un sistema CSP de 30 MW con múltiples torres solares más pequeñas cerca de Port Augusta , con una subvención de 180 millones de dólares de la Agencia Australiana de Energías Renovables más hasta 110 millones de dólares de otros fondos después de 2025. [ 117 ]

A nivel federal, bajo el Objetivo de Energía Renovable a Gran Escala (LRET), vigente en virtud de la Ley de Electricidad de Energía Renovable de 2000, la generación de electricidad solar térmica a gran escala de centrales eléctricas RET acreditadas puede optar a la creación de certificados de generación a gran escala (LGC). Estos certificados pueden venderse y transferirse a entidades obligadas (generalmente comercializadores de electricidad) para cumplir con sus obligaciones en virtud de este esquema de certificados negociables. Sin embargo, dado que esta legislación es tecnológicamente neutral en su funcionamiento, tiende a favorecer las tecnologías de energía renovable más consolidadas con un menor coste nivelado de generación, como la energía eólica terrestre a gran escala, en lugar de la energía solar térmica y la CSP. [ 118 ] A nivel estatal, las leyes de incentivos para la energía renovable suelen estar limitadas por una capacidad máxima de generación en kWp y solo se aplican a la generación a micro o mediana escala, y en muchos casos solo a la generación solar fotovoltaica (FV). Esto significa que los proyectos CSP a gran escala no serían elegibles para recibir incentivos de incentivos en muchas jurisdicciones estatales y territoriales.

Porcelana

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

En 2024, China ofrece tecnología CSP de segunda generación para competir con otros métodos de generación de electricidad bajo demanda basados ​​en combustibles fósiles renovables o no renovables sin subsidios directos ni indirectos. [ 11 ] En el actual 14.º plan quinquenal, se desarrollan proyectos CSP en varias provincias junto con proyectos solares fotovoltaicos y eólicos de gran tamaño (en GW). [ 92 ] [ 8 ]

En 2016, China anunció su intención de construir un lote de 20 proyectos de demostración CSP tecnológicamente diversos en el contexto del 13.º plan quinquenal , con la intención de construir una industria CSP competitiva a nivel internacional. [ 119 ] Desde que se completaron las primeras plantas en 2018, la electricidad generada por las plantas con almacenamiento térmico está respaldada con una FiT establecida administrativamente de 1,5 RMB  por kWh. [ 120 ] A finales de 2020, China operaba un total de 545 MW en 12 plantas CSP: [ 121 ] [ 122 ] siete plantas (320 MW) son torres de sales fundidas, otras dos plantas (150 MW) utilizan el diseño probado de colector parabólico Eurotrough 150, [ 123 ] y tres plantas (75 MW) utilizan colectores Fresnel lineales. Los planes para construir un segundo lote de proyectos de demostración nunca se concretaron y se desconoce si habrá más apoyo tecnológico específico para CSP en el próximo 14.º plan quinquenal . Los proyectos de apoyo federal del lote de demostración se agotaron a finales de 2021. [ 124 ]

India

En marzo de 2024, SECI anunció que se abriría una licitación (RfQ) para 500 MW en 2024. [ 125 ]

reactores solares térmicos

La energía solar de concentración (CSP) tiene otros usos además de la electricidad. Los investigadores están estudiando reactores solares térmicos para la producción de combustibles solares, lo que convertiría a la energía solar en una forma de energía totalmente transportable en el futuro. Estos investigadores utilizan el calor solar de la CSP como catalizador termoquímico para descomponer moléculas de H₂O y crear hidrógeno (H₂ ) a partir de energía solar sin emisiones de carbono. [ 126 ] Al separar tanto el H₂O como el CO₂ , otros hidrocarburos de uso común, como el combustible para aviones comerciales, también podrían crearse con energía solar en lugar de a partir de combustibles fósiles. [ 127 ]

El calor del sol se puede utilizar para generar vapor que reduce la viscosidad del petróleo pesado y facilita su bombeo. Este proceso se denomina recuperación mejorada de petróleo mediante energía solar térmica . Se pueden utilizar torres de energía solar y colectores parabólicos para generar el vapor, que se utiliza directamente, por lo que no se requieren generadores ni se produce electricidad. La recuperación mejorada de petróleo mediante energía solar térmica puede prolongar la vida útil de los yacimientos petrolíferos con petróleo muy viscoso, cuyo bombeo no sería rentable de otro modo. [ 1 ]

La producción de combustible sintético neutro en carbono utilizando energía solar térmica concentrada a una  temperatura cercana a los 1500 °C es técnicamente factible y será comercialmente viable en el futuro si los costos de las plantas CSP disminuyen. [ 128 ] Además, el hidrógeno neutro en carbono se puede producir con energía solar térmica (CSP) utilizando el ciclo azufre-yodo , el ciclo de azufre híbrido , el ciclo de óxido de hierro , el ciclo cobre-cloro , el ciclo zinc-óxido de zinc , el ciclo óxido de cerio(IV)-óxido de cerio(III) o una alternativa.

Centrales de energía solar a escala de gigavatios

Alrededor del cambio de milenio hasta aproximadamente 2010, hubo varias propuestas para centrales solares de gran escala de tamaño gigavatio que utilizaban CSP. [ 129 ] Estas incluyen la propuesta Euro-Mediterránea 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 centrales solares de gran escala utilizando el 1% de cada uno de los desiertos del mundo. El consumo total mundial fue de 15.223  TWh/año [ 130 ] (en 2003). Los proyectos de tamaño gigavatio habrían sido conjuntos de plantas individuales de tamaño estándar. En 2012, la BLM puso a disposición 97.921.069 acres (39.627.251 hectáreas) de tierra en el suroeste de los Estados Unidos para proyectos solares, suficiente para entre 10.000 y 20.000  GW. [ 131 ] La planta individual más grande en operación es la central solar Noor de  510 MW . En 2022, la cuarta fase de 700 MW de CSP del parque solar Mohammed bin Rashid Al Maktoum de 5 GW en Dubái se convertirá en el complejo solar más grande con CSP. 

Sitios adecuados

Las zonas con mayor irradiancia directa son secas, de gran altitud y ubicadas en los trópicos . Estas zonas tienen un mayor potencial para la energía solar de concentración (CSP) que las áreas con menos sol.

Las minas a cielo abierto abandonadas , las pendientes moderadas y las depresiones de cráteres pueden ser ventajosas en el caso de la energía CSP de torre, ya que la torre puede ubicarse en el terreno integrado con el tanque de almacenamiento de sales fundidas. [ 132 ] [ 133 ]

Efectos ambientales

La CSP tiene varios impactos ambientales, particularmente por el uso de agua y tierra. [ 134 ] El agua se usa generalmente para refrigeración y para limpiar espejos. Algunos proyectos están investigando diversos enfoques para reducir el agua y los agentes de limpieza utilizados, incluyendo el uso de barreras, recubrimientos antiadherentes en espejos, sistemas de nebulización de agua y otros. [ 135 ]

Uso del agua

Las centrales solares de concentración con sistemas de refrigeración húmeda tienen las mayores intensidades de consumo de agua de cualquier tipo de central eléctrica convencional; solo las centrales de combustibles fósiles con captura y almacenamiento de carbono pueden tener mayores intensidades de agua. [ 136 ] Un estudio de 2013 que comparó varias fuentes de electricidad encontró que el consumo medio de agua durante las operaciones de las centrales solares de concentración con refrigeración húmeda fue de 3,1 metros cúbicos por megavatio-hora (810 galones estadounidenses /MWh) para las centrales de torre de energía y 3,4 m³ /MWh (890 galones estadounidenses /MWh) para las centrales de canal. Esto fue mayor que el consumo de agua operativa (con torres de refrigeración) para la energía nuclear a 2,7 m³ / MWh (720 galones estadounidenses /MWh), el carbón a 2,0 m³ /MWh (530 galones estadounidenses /MWh) o el gas natural a 0,79 m³ /MWh (210 galones estadounidenses /MWh) . [ 137 ] Un estudio de 2011 del Laboratorio Nacional de Energía Renovable llegó a conclusiones similares: para las centrales eléctricas con torres de refrigeración, el consumo de agua durante las operaciones fue de 3,27 m 3 /MWh (865 gal US /MWh) para CSP de colectores parabólicos, 2,98 m 3 /MWh (786 gal US /MWh) para CSP de torres, 2,60 m 3 /MWh (687 gal US /MWh) para carbón, 2,54 m 3 /MWh (672 gal US /MWh) para energía nuclear y 0,75 m 3 /MWh (198 gal US /MWh) para gas natural. [ 138 ] La Asociación de Industrias de Energía Solar señaló que la planta CSP de colectores parabólicos Nevada Solar One consume 3,2 m 3 /MWh (850 gal US /MWh) . [ 139 ] El problema del consumo de agua se agrava porque las plantas CSP suelen estar ubicadas en entornos áridos donde el agua es escasa.                                

En 2007, el Congreso de los EE. UU. ordenó al Departamento de Energía que informara sobre formas de reducir el consumo de agua de la CSP. El informe subsiguiente señaló que existía tecnología de refrigeración en seco que, aunque más costosa de construir y operar, podría 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. [ 140 ] Un informe de 2015 del NREL señaló que de las 24 centrales eléctricas CSP operativas en los EE. UU., 4 utilizaban sistemas de refrigeración en seco. Los cuatro sistemas de refrigeración en seco eran las tres centrales eléctricas en 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 CSP en construcción o desarrollo en los EE. UU. a marzo de 2015, 6 eran sistemas húmedos, 7 eran sistemas secos, 1 híbrido y 1 no especificado.

Aunque muchas centrales termoeléctricas antiguas con refrigeración de ciclo abierto o estanques de refrigeración utilizan más agua que las centrales CSP, lo que significa que pasa más agua por sus sistemas, la mayor parte del agua de refrigeración regresa al cuerpo de agua disponible para otros usos, y consumen menos agua por evaporación. Por ejemplo, la central eléctrica de carbón promedio en los EE. UU . con refrigeración de ciclo abierto utiliza 138 m³ /MWh (36 350 galones estadounidenses /MWh) , pero solo se pierden 0,95 m³ /MWh (250 galones estadounidenses /MWh) (menos del uno por ciento ) por evaporación. [ 141 ]      

Efectos sobre la vida silvestre

Un pájaro carpintero muerto fue quemado 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 concentra la luz. Esto también puede afectar a las aves rapaces que cazan a los pájaros. [ 142 ] [ 143 ] [ 144 ] [ 145 ] Los opositores citaron a funcionarios federales de vida silvestre que calificaron las torres de energía de Ivanpah como "megatrampas" para la vida silvestre. [ 146 ] [ 147 ] [ 148 ]

Algunos medios de comunicación han informado que las centrales de energía solar concentrada han herido o matado a un gran número de aves debido al intenso calor de los rayos solares concentrados. [ 149 ] [ 150 ] Es posible que algunas de estas afirmaciones hayan sido exageradas. [ 151 ]

Según informes rigurosos, en más de seis meses de su primer año de operación, se contabilizaron 321 muertes de aves en Ivanpah, de las cuales 133 estaban relacionadas con la luz solar reflejada en las calderas. [ 152 ] En un año, esta cifra aumentó a un total de 415 muertes de aves por causas conocidas y 288 por causas desconocidas. Teniendo en cuenta la eficiencia de búsqueda de los cadáveres de aves muertas, la mortalidad total de aves para el primer año se estimó en 1492 por causas conocidas y 2012 por causas desconocidas. De las muertes de aves por causas conocidas, el 47,4% fueron quemadas, el 51,9% murieron por efectos de colisión y el 0,7% murieron por otras causas. [ 153 ] Se pueden tomar medidas de mitigación para reducir estas cifras, como enfocar no más de cuatro espejos en un mismo punto del aire durante el tiempo de espera, como se hizo en el Proyecto de Energía Solar Crescent Dunes . [ 154 ] Durante el período 2020-2021, se contabilizaron directamente 288 muertes de aves en Ivanpah, una cifra consistente con los rangos encontrados en evaluaciones anuales anteriores. [ 155 ] En términos más generales, un estudio preliminar de 2016 evaluó que la mortalidad anual de aves por MW de potencia instalada era similar entre las centrales de energía solar concentrada y las centrales de energía eólica de EE. UU., y mayor para las centrales de energía de combustibles fósiles. [ 156 ]

Véase también

Referencias

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