¿Cómo rentabilizar la energía eléctrica de origen solar?

Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con el premio Nobel Carlo Rubbia, del Instituto de Estudios Avanzados sobre Sostenibilidad (IASS) de Potsdam (Alemania) y la Universidad Rey Abdul Aziz (Arabia Saudí), desarrollan una tecnología basada en el uso de dióxido de carbono para mejorar la producción de energía en los campos solares. El uso de este fluido en energía solar ya ha sido probado por el grupo de investigadores de la UPM en la Plataforma Solar de Almería, obteniendo muy buenos resultados: campo solar barato y fluido que, además, resulta amigable para el medioambiente.

La agricultura siempre ha sido un referente para sistemas de producción en que se necesita una gran superficie para obtener beneficio económico, siempre tratando de reducir los costes de recolección respecto de la superficie donde se realiza. Esta máxima se puede aplicar al aprovechamiento de la energía solar en los llamados campos solares para la  producción de energía renovable, donde aparecen dos competidores importantes: fotovoltaica y solar térmica. La primera tiene el inconveniente de que actualmente no se puede almacenar la energía producida en grandes cantidades con buen rendimiento. La segunda, sin embargo, sí posibilita ese almacenamiento y con él la mejora de la gestión de la energía renovable obtenida, de modo similar al de una presa que almacena agua para una central hidroeléctrica.

Para el caso de la solar térmica existen cuatro tecnologías disponibles a nivel comercial, con diferentes costes y eficiencias de conversión: colector cilindroparabólico, torre central, disco solar y sistema Fresnel. Si bien las dos primeras han sido desarrolladas desde los años ochenta del siglo pasado -las dos últimas han tenido un desarrollo mucho menor-, no se ha determinado aún el análogo al molino de tres palas dominante en la energía eólica.

En la búsqueda de ese dominador, los investigadores que han llevado a cabo este trabajo han adoptado una perspectiva novedosa para tomar decisiones de diseño: la coherencia térmica, que evita temperaturas excesivas o uso innecesario de material. Para ello, es necesaria la observación de otros ámbitos de la ingeniería energética como el campo nuclear, donde multitud de centrales funcionan con temperaturas características moderadas (300 grados centígrados). Esto hace ver que la tendencia del sector solar de tratar de alcanzar las mayores temperaturas posibles puede no ser acertado. Además, los elevados costes de producción asociados frenan el desarrollo tecnológico de las filosofías de diseño asentadas, por lo que las perspectivas disruptivas -como la que se propone en este trabajo- son las que se encuentran con más posibilidades.

El desarrollo de estas ideas conduce al concepto de Fresnel mejorado, utilizando como fluido de trabajo dióxido de carbono (desecho en multitud de procesos industriales), que puede utilizarse en aplicaciones térmicas severas como la refrigeración de reactores nucleares de alta temperatura. Además, el uso de dióxido de carbono en energía solar puede servir para confinar este fluido y, a su vez, evitar emisiones, sustituyendo otras plantas termoeléctricas que utilicen combustibles fósiles.

La tecnología desarrollada en esta investigación, y otras previas de la UPM, se está explotando a día de hoy mediante el proyecto Futuro Solar a través de un convenio entre la UPM y OHL Industrial. El proyecto se presentó en el marco de la segunda convocatoria de proyectos de investigación y desarrollo cofinanciados por el Mecanismo Financiero del Espacio Económico Europeo (EEA-Grants), constituyendo un prototipo avanzado en cuanto a la curva de aprendizaje respecto del estado actual de la tecnología termosolar. Actualmente en construcción, se prevé que comience a operar en la primavera de 2016.

Información bibliográfica completa

MARTINEZ-VAL, JM; RUBBIA, C; SAIT, HH; ABBAS, R; MUÑOZ-ANTÓN, J. (2015). “A coherent integration of design choices for advancing in solar thermal power”. Solar Energy, 119, p. 474-485. DOI: http://doi.org/10.1016/j.solener.2015.06.016.