Solarenergie
Una central solar térmica, también conocida como central termosolar o fototérmica, es una instalación industrial diseñada para aprovechar la radiación solar y transformarla en energía eléctrica.
Aunque su principio de funcionamiento es similar al de las centrales térmicas convencionales, difiere en un aspecto fundamental: la fuente de calor utilizada no es de origen fósil, sino que se basa en la energía solar.
¿Cómo funciona una central termosolar?
Este tipo de tecnología fototérmica consiste en captar la radiación solar y convertirla en energía térmica, que posteriormente se utiliza en un proceso de generación eléctrica.
Para ello, la instalación concentra la radiación solar mediante un sistema de espejos o reflectores que dirigen la energía hacia un punto específico. Este calor se transfiere a un fluido térmico —habitualmente agua, aceite térmico o sales fundidas— que puede alcanzar temperaturas muy elevadas, normalmente entre 300 °C y más de 1.000 °C, según la tecnología empleada.
Una vez calentado, este fluido se utiliza para producir vapor de agua a alta presión. El vapor generado impulsa una turbina conectada a un generador eléctrico, que transforma la energía mecánica en electricidad. En general, cuanto mayor es la temperatura alcanzada, mayor es el rendimiento del sistema.
Sistemas de concentración solar
La captación y concentración de la radiación solar se realiza mediante espejos orientables que siguen automáticamente la trayectoria del sol para maximizar el aprovechamiento energético.
Entre los principales sistemas de concentración utilizados en centrales fototérmicas o termosolares destacan:
- Heliostatos con torre central: un campo de espejos refleja la radiación solar hacia un receptor situado en la parte superior de una torre. Un heliostato es cada uno de estos espejos individuales que llevan un sistema mecanizado de seguimiento del sol
- Colectores cilindro-parabólicos: espejos curvados concentran la radiación sobre un tubo receptor por el que circula el fluido térmico.
- Discos parabólicos: sistemas de geometría parabólica que concentran la radiación solar en un punto focal.
Ciclos termodinámicos en una central termosolar
Una vez captado el calor, la central utiliza distintos ciclos termodinámicos para convertir la energía térmica en electricidad.
El más común es el ciclo Rankine, basado en la generación de vapor para mover una turbina, similar al utilizado en centrales térmicas convencionales. También existen sistemas que emplean el ciclo Brayton, especialmente en configuraciones híbridas, así como tecnologías experimentales como el motor Stirling.
En algunos casos, las centrales fototérmicas pueden combinarse con otras fuentes de energía, como el gas natural, con el objetivo de mejorar la eficiencia y asegurar la producción eléctrica cuando la radiación solar es menor.
Eficiencia de una central termoeléctrica
Las centrales termoeléctricas solares que concentran la luz del Sol para producir electricidad no aprovechan toda la energía que reciben. Su eficiencia depende de varios factores importantes:
- La tecnología que se utiliza para transformar la energía solar en electricidad.
- La temperatura a la que trabaja el sistema que recoge el calor.
- Las pérdidas de calor que se producen durante el proceso.
- Otras pérdidas propias del funcionamiento de la instalación.
A todo esto hay que añadir que el sistema óptico que concentra la luz solar (espejos o discos) tampoco es perfecto, por lo que también se pierde parte de la energía.
¿Qué eficiencia se puede alcanzar?
Dependiendo del tipo de tecnología, los valores de eficiencia cambian:
- Las centrales solares de torre, que trabajan a temperaturas entre 250 y 565 °C, pueden alcanzar eficiencias máximas de entre el 23% y el 35%. Si se combinan con turbinas de ciclo combinado, pueden mejorar aún más su rendimiento.
- Los sistemas de disco Stirling, que funcionan a temperaturas más altas (550 a 750 °C), pueden llegar a una eficiencia aproximada del 30%. Puedes obtener más información en este articulo del U.S. Department of Energy .- Dish Engine
Eficiencia real en el día a día
Aunque estos valores pueden parecer altos, en la práctica la eficiencia real es menor. Esto se debe a que la cantidad de luz solar cambia a lo largo del día y del año.
Por eso, la eficiencia media anual suele ser entre el 7% y el 20% en sistemas de torre solar y entre el 12% y el 25% en sistemas de disco Stirling.
Efectos medioambientales
Las centrales solares térmicas no están exentas de impactos medioambientales. A continuación, se presentan algunos de los efectos medioambientales de las centrales solares térmicas:
- Uso de terreno: Las centrales termosolares, especialmente las que utilizan tecnología de colectores cilindroparabólicos o discos parabólicos, requieren grandes extensiones de terreno para albergar los reflectores solares. Esto puede resultar en la conversión de hábitats naturales en áreas industriales. En algunas regiones, la instalación de centrales en tierras agrícolas de alta calidad puede desplazar la producción de alimentos y plantas cosechables.
- Impacto en la fauna: Las centrales solares térmicas pueden atraer insectos, aves y otros animales debido al calor generado por los reflectores. Esto puede aumentar el riesgo de colisiones y lesiones para la fauna circundante, lo que ha llevado a la implementación de medidas de mitigación, como sistemas de disuasión de aves.
- Consumo de agua: Algunas plantas requieren agua para la refrigeración y el funcionamiento de los sistemas. El consumo de agua puede ser significativo y, en regiones con escasez de agua, esto plantea preocupaciones sobre la disponibilidad de este recurso vital.
- Eficiencia de conversión: La eficiencia de conversión de la energía solar en electricidad en las centrales solares térmicas puede variar y, en algunos casos, es inferior a la de otras tecnologías de energía solar, como los paneles solares fotovoltaicos.
- Impacto Visual y Paisajístico: Las centrales solares térmicas, especialmente aquellas con grandes campos de espejos o reflectores, pueden cambiar el paisaje local y tener un impacto visual significativo en las áreas circundantes.
Principales centrales termosolares del mundo
A continuación, presentamos una selección de algunas de las centrales solares térmicas más destacadas en el mundo, destacando su ubicación, capacidad de producción eléctrica y una breve descripción de sus características clave.
| Central solar térmica | Ubicación | Producción eléctrica (MW) | Descripción |
|---|---|---|---|
| Ivanpah Solar Electric | California, EE. UU. | 392 MW | La central Ivanpah es una de las mayores centrales solares térmicas del mundo, que utiliza tecnología de torre solar con espejos heliostatos para concentrar la luz solar en tres torres. Está ubicada en el desierto de Mojave y proporciona electricidad a miles de hogares. |
| Solana Generating Station | Arizona, EE. UU. | 280 MW | Solana es una de las centrales más grandes de su tipo en el mundo y utiliza tecnología de colectores cilindroparabólicos con almacenamiento de calor en sales fundidas. Proporciona electricidad a la red eléctrica de Arizona. |
| Crescent Dunes Solar Energy Center | Nevada, EE. UU. | 110 MW | Esta central utiliza tecnología de torre solar con sales fundidas como medio de almacenamiento térmico. Es una de las primeras plantas de este tipo con almacenamiento de energía a gran escala. |
| Shouhang Dunhuang Solar Thermal Power Plant | China | 100 MW | Esta central utiliza colectores cilindroparabólicos para generar electricidad y también cuenta con almacenamiento térmico de sales fundidas. Es un proyecto importante para el desarrollo de la energía solar en China. |
| Gemasolar | Sevilla, España | 19.9 MW | Gemasolar es una central de torre solar con almacenamiento de sales fundidas que destaca por su capacidad para generar electricidad durante 24 horas al día. Es un ejemplo de la innovación en tecnología de almacenamiento de energía solar. |
Aclaración terminológica: central solar térmica, termosolar y fototérmica
Aunque a menudo se utilizan como sinónimos, central solar térmica, central termosolar y energía fototérmica presentan algunos matices de significado.
El término central solar térmica hace referencia a la instalación industrial que aprovecha la radiación solar para generar calor y transformarlo en energía eléctrica.
Cuando hablamos de central termosolar, normalmente nos referimos a ese mismo tipo de planta. Es el término más habitual en el ámbito energético y técnico.
Por su parte, energía fototérmica describe el proceso mediante el cual la radiación solar se convierte en energía térmica. Es decir, hace referencia a la tecnología o al principio energético, más que a la instalación en sí.