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Energía Solar

Un nuevo sistema de energía solar concentrada podría reducir el coste de la energía a 5 céntimos por kWh

La energía solar concentrada (CPS) tiene el potencial de reducir el coste de las energías renovables y proporcionar energía altamente disponible en cualquier momento del día.

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¿Qué es la energía solar concentrada
Imagen de Pixabay

El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) y el Departamento de Energía (DoE) están trabajando en la próxima generación de instalaciones de CPS como parte de los planes del DoE para alcanzar un objetivo de coste energético de 5 céntimos por kWh, según revela un comunicado de prensa.

En el camino para lograr este objetivo, la agencia gubernamental estadounidense concedió a NREL 2 millones de dólares para desarrollar un prototipo de sistema que pueda aprovechar el gran potencial energético de las sales fundidas y, al mismo tiempo, domar sus propiedades corrosivas.

¿Qué es la energía solar concentrada?

La energía solar concentrada (CPS) utiliza un gran conjunto de espejos, o heliostatos, para dirigir la luz solar hacia torres de captación que almacenan esa energía en forma de calor en arena, rocas o sales fundidas. Al incorporar un almacenamiento de calor térmico de larga duración, puede despachar energía en cualquier momento del día, y es especialmente útil en zonas que podrían depender de la energía solar fotovoltaica tradicional (paneles solares) durante las horas punta. La demanda de energía suele alcanzar su punto máximo cerca de la puesta de sol, cuando los paneles solares empiezan a producir menos energía, un fenómeno conocido como la curva del pato.

El DoE ha identificado tres áreas clave de innovación para la CPS: el almacenamiento de calor en líquidos como las sales fundidas, en partículas similares a la arena y también en gases. Aunque la agencia gubernamental estadounidense decidió centrar la mayor parte de su financiación en el almacenamiento basado en partículas, también proporcionó fondos para que el NREL llevara a cabo un programa de investigación sobre sales fundidas líquidas de dos años de duración.

Las sales fundidas tienen un gran potencial, ya que son prácticas para trabajar y pueden desplazarse fácilmente por tuberías e intercambiadores de calor. Son estas propiedades las que también han provocado un renovado interés por las ideas de los reactores de sales fundidas, ya que el mundo sigue lidiando con la transición hacia el abandono del consumo de combustibles fósiles.

Algunos retos prácticos se han interpuesto en el camino de los CPS de sales fundidas. Por ejemplo, el material es corrosivo y puede causar daños en los tanques de almacenamiento durante el proceso de transferencia de energía térmica. Sin embargo, según Craig Turchi, que dirige la investigación de la ciencia y las tecnologías de la energía térmica en el NREL, los investigadores han «resuelto en gran medida ese problema». El NREL y sus socios han realizado una gran labor científica sobre la química de la sal: cómo purificarla, cómo hacerla relativamente no corrosiva si se controla la química, y lo hemos demostrado en el laboratorio».

Aprovechar el poder de las sales fundidas

En su intento de aprovechar las sales fundidas, el NREL decidió utilizar sales de cloruro en lugar de las sales de nitrato que se suelen utilizar en otras aplicaciones de sales fundidas. La empresa explicó que las sales de nitrato presentan un mayor nivel de estabilidad a temperaturas extremas.

El DoE concedió a NREL 2 millones de dólares para construir un tanque prototipo que utiliza un aislamiento adicional para mantener las sales fundidas -que se congelan a 752 °F (400 °C)- a una temperatura elevada. Esto, junto con el trabajo que el NREL ha llevado a cabo sobre el problema de la corrosión, significa que podríamos estar un paso más cerca de una CPS de sales fundidas viable.

Otras innovaciones han hecho que el coste de la CPS se reduzca en un 47% entre 2010 y 2019, y el precio seguirá bajando. Es más, toda esta investigación podría contribuir a un gran avance en otros campos además del CPS.

Según Kerry Rippy, experto en química inorgánica del NREL, «hay múltiples vías potenciales para que esta investigación sea valiosa. Puede ser beneficiosa para la síntesis de combustible solar; podría permitir las pilas de combustible de alta temperatura, y la industria nuclear también está realmente interesada en esta investigación.»

Aunque a la tecnología CPS aún le queda camino por recorrer para alcanzar el objetivo de 5 céntimos por kWh del DoE, podría llegar a proporcionar una alternativa a la energía solar fotovoltaica con cantidades mucho mayores de energía fácilmente despachable.

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