Historia de la Energía Termosolar
Por Alma Rosa López Martinez
Colaborador Técnico RENOVETEC
El uso de la energía solar no es algo nuevo, desde hace varios siglos ya era utilizada para diferentes funciones, pero con la llegada de la Revolución Industrial fue sustituida por el petróleo.
En la actualidad debido a los altos costes del petróleo y su por su gran impacto ambiental, se ha decido regresar al uso de la energía solar. Si el petróleo no hubiera sustituido a la energía solar, seguramente ahora tendríamos una mayor tecnología en energías renovables.
Existen muchos tipos de energía solar, probablemente la más conocida es la energía fotovoltaica que es una forma de obtención de la energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Pero hay otras maneras de conseguir electricidad a partir de la luz solar y probablemente con mejores resultados.
Un ejemplo es la energía termosolar que transforma la energía solar en eléctrica. Las centrales termosolares funcionan a través de un ciclo termodinámico, que se compone de un conjunto de espejos (heliostatos), ubicados sobre un terreno y orientados adecuadamente para que reflejen la radiación solar que incide sobre ellos, toda esta radiación se dirige a un receptor de manera que toda la energía se transporta al mismo tiempo.
Principales hitos de la Energía Solar Fotovoltaica
En 1893, el físico francés Edmond Becquerel descubrió el efecto fotovoltaico, notó que algunos materiales transformaban la luz en corriente eléctrica.
En 1887, a través de varios experimentos Heinrich Hertz logro producir celdas fotovoltaicas que transformaban la luz en electricidad.
No podía faltar Albert Einstein en la historia de la energía solar, pues en 1905 habló sobre el efecto fotoeléctrico, asociándolo con la generación de electricidad en las células solares.
El procedimiento de Czochralski (método para obtener cristales de silicio de alta pureza) hizo que la comercialización fotovoltaica aumentara de nivel. En 1954 los científicos de los Laboratorios Bell (Murray Hill, NJ D.M. Chapin, C.S. Fuller, y G.L) produjeron la primer célula solar de silicón capaz de crear una corriente eléctrica regulable. Durante la guerra fría las células solares tuvieron lugar en aviones y satélites.
En 2002, en Japón se instalaron 25000 paneles solares en los techos de las viviendas expandidas por todo el país.
En 2003, las inversiones en energía solar y eólica superaron los 20 000 millones de dólares al año.
En 2006, la energía fotovoltaica en el mundo supera los 2 500 megavatios.
Historia de la Energía Termosolar
En China y en la antigua Grecia, la gente utilizaba los rayos solares con espejos o vidrios para encender fuegos.
Durante épocas de guerra, esa misma técnica fue utilizada para prender fuego a los barcos enemigos. A principios del siglo XX ya se habían inventado máquinas simples que podían funcionar a partir de la concentración del calor del sol.
En 1913, el norteamericano Frank Shuman, desarrolló la primera estación termosolar de bombeo en Meadi, Egipto. Este sistema funcionaba con 5 grandes reflectores, cada uno de 62 metros de largo y contenían espejos de vidrio formando así un cilindro con aspecto de parábola. Cada reflector centraba la luz solar en un tubo de su longitud, calentando el agua que se situaba dentro de ellos. El vapor generado alimentaba un motor conectado a una bomba. Este sistema logró distribuir 6000 galones de agua por minuto desde el Río Nilo hasta lugares cercanos.
La historia moderna de la energía termosolar inició en la crisis del petróleo de los años 70. Jimmy Carter, en ese entonces presidente de los EEUU, impulsó las plantas de Energía Solar Concentrada, SEGS y decidió instalar colectores solares térmicos en el tejado para calentar el agua de la Casa Blanca.
En 1984 en California, se construyó la primera planta SEGS-1 (Solar Energy Generating System). Este tipo de plantas funcionan con un sistema de captador cilindro parabólico. Las SEGS se componen de un campo solar compuesto por filas paralelas de colectores cilindro parabólicos conectados en serie para convertir la energía solar en energía térmica, calentando así el aceite que circula por los tubos absorbentes de los colectores solares.
El aceite caliente se envía a un intercambiador de calor donde se genera el vapor sobrecalentado requerido para accionar un turbo-alternador, y así es como se produce la energía eléctrica.
Tanques de Almacenamiento térmico a traves de sales fundidas para centrales termosolares
Las plantas SEGS comenzaron con una potencia de 14 MW y terminaron con una potencia de 80 MW, con una capacidad instalada total de 354 MW. Estas plantas continúan operando con éxito hasta el año 2003.
El record con este tipo de plantas inspiró a España a continuar con sus investigaciones, inaugurando en 2009 la planta termosolar Andasol-1 en Aldeire, Granada.
El objetivo del proyecto Andasol-1 es convertir la energía solar en energía eléctrica a través de un campo solar de colectores cilindro parabólicos, un sistema de almacenamiento térmico de 6 horas de capacidad más el 25% de seguridad a base de sales fundidas y con un ciclo de vapor de 49, 9 MV de capacidad.
Su procedimiento es el siguiente, cuando el sol brilla los colectores del campo solar concentran la radiación sobre los tubos absorbentes y calientan el fluido hasta una temperatura de 393°. En el fluido se encuentran sales inorgánicas como Nitrato de Sodio y Nitrato de Potasio, cuando alcanzan la mayor temperatura el fluido es transportado a un tanque caliente. Durante la noche, el tanque caliente traspasa el fluido al tanque frío, ahí las sales calientes transfieren energía al fluido y generan el vapor.
Andasol-1 logrará una eficacia anual media del 16% de conversión de radiación solar a energía eléctrica.
También habría que destacar las centrales solares PS10 y PS20 creadas por el grupo Abengoa Solar.
La PS10 es la primera planta con tecnología de torre que produce la electricidad de una manera estable y comercial. Se compone por 624 heliostatos que concentran la radiación solar que incide sobre el receptor que se encuentra en la parte superior de una torre de 115 metros de altura.
El receptor se encarga de generar el vapor saturado de manera directa, se compone de 4 paneles verticales de 5,5 m de anchura y 12 m de altura. La PS10 contiene 30 minutos de almacenamiento aún en condiciones de baja irradiación. La central solar es capaz de abastecer 5500 hogares y ahorrar 6700t de CO2 al año.
La PS20 es la segunda planta del mundo con este sistema tecnológico. Está compuesta por 1 255 heliostatos que reflejan la radiación solar que reciben sobre el receptor situado en la torre de 165 metros de altura generando el vapor que produce la electricidad en la turbina. La central puede alimentar a 10 000 hogares y ahorrar 12 000 t de CO2 al año.
Actualmente continuan las investigaciones sobre la energia termosolar, es probable que una planta termosolar cueste el doble de construcción que una planta térmica contaminante, pero a la larga serán la única alternativa pues estamos cabando con el planeta y tnemos que actuar rapido para revertir el efecto invernadero.
