Energía termosolar, ¿una alternativa de futuro en el sector renovable?

Las plantas de producción de energía eléctrica que utilizan combustibles fósiles basan su principio de funcionamiento en la obtención de calor mediante la quema de esos combustibles para hervir agua y generar vapor. El vapor de agua se dirige hacia los álabes de una turbina que, a su vez, acciona el rotor de un generador para producir electricidad. Este procedimiento, basado en la Ley de Faraday, se ha generalizado a lo largo del siglo XX y mediante él hoy en día se obtiene el 85 % del total de la energía eléctrica producida en el mundo. Las consecuencias que tiene la quema de esos combustibles sobre el clima son sobradamente conocidas.

Pero hay alternativas que no precisan de la quema de combustibles fósiles para obtener electricidad. Las energías renovables (hidráulica, eólica y solar) pueden mover las turbinas de un generador recurriendo a otros procedimientos. En este artículo describiré una de las tecnologías más modernas y con un cierto potencial de futuro: la energía termosolar.

Fundamentos de las centrales termosolares

Las centrales de generación de energía termosolar se basan en la utilización de espejos que concentran la radiación del sol para obtener vapor de agua, que posteriormente se dirige hacia los álabes de una turbina para moverlos y producir así electricidad. A grandes rasgos, una central termosolar consta de tres unidades principales:

1. Captadores solares, esencialmente espejos de diversas geometrías que reflejan la luz del sol y la concentran en un determinado foco, convirtiendo la energía solar en energía térmica.
2. Un medio de almacenamiento del calor mediante vapor de agua o sales fundidas.
3. Un generador de energía eléctrica, que produce electricidad mediante una turbina accionada por el vapor obtenido en la conversión de la radiación solar en calor.

Las centrales termosolares son de cuatro tipos principales: concentradores lineales, concentradores con lentes de Fresnel, concentradores de torre y concentradores Stirling. En la siguiente figura los muestro y a continuación describo los fundamentos de cada uno:

(A) Concentradores lineales: su funcionamiento se basa en captar la energía del sol usando espejos rectangulares curvados en forma de U, orientados hacia el sol; recogen la luz de este y la concentran en tubos que corren paralelos a lo largo de los espejos y están situados en la línea focal de estos. La luz solar reflejada calienta un fluido que circula por los tubos. Ese fluido se utiliza posteriormente para hervir agua en un generador de turbina de vapor convencional que produce electricidad.

(B) Concentradores de espejos de Fresnel: similares a los anteriores, el tubo receptor está situado por encima de varios espejos orientados con diferentes ángulos, de manera que todos redirigen la radiación solar hacia el tubo.

(C) Concentradores de torre: utilizan un gran campo de espejos planos denominados helióstatos para enfocar y concentrar la luz solar en un receptor situado en la parte superior de una torre. Un fluido se calienta en el receptor y se emplea para obtener vapor que, a su vez, se dirige hacia un generador de turbina convencional para producir electricidad. Algunas torres de energía utilizan agua como fluido, mientras que otros diseños avanzados están experimentando con sales de nitrato fundidas debido a sus superiores capacidades de almacenamiento del calor.

(D) Concentradores Stirling: hacen uso de un espejo circular similar a los platos que se emplean en las antenas parabólicas de captación de señales de televisión por satélite. La superficie del disco recibe la luz solar y la redirige concentrándola en un receptor térmico, que absorbe y recoge el calor y lo transfiere a un motor de émbolo, similar a los pistones de los motores de combustión interna. Este sistema utiliza el fluido calentado por el receptor para mover los pistones del motor y transformar la energía calorífica en energía mecánica. La energía mecánica posteriormente se utiliza entonces para mover un generador para producir electricidad.

Costes de la electricidad termosolar

Este es el principal factor que frena el desarrollo e implantación de esta tecnología. Un reciente estudio realizado por el Fraunhofer Institut, que se actualiza cada año, demuestra que, si bien se lograrán reducciones significativas de precios en los próximos años, el coste de la electricidad de origen termosolar seguirá siendo superior al de las otras fuentes renovables, incluso más allá de 2035, con costes en el margen de 6-8 euros/kWh, superiores a las previsiones establecidas para las principales tecnologías renovables: 3-5 euros/kWh para la solar fotovoltaica, o bien 4-6 euros/kWh para la eólica “on shore”. Sólo en zonas con altos niveles de irradiación (por encima de 2.000 kWh/metro cuadrado/año, típico del sur de Europa y norte de África) podrá llegar a ser competitiva.

No obstante, su capacidad de almacenamiento a gran escala la hace una tecnología sumamente atractiva, con lo que tal vez se podrían compensar sus costes superiores. En todo caso, con los datos de los que disponemos en la actualidad, su impacto en los mix energéticos futuros no parece que vaya a ser significativo.