Energía Solar Termoeléctrica: Características, Aplicaciones y Avances

La energía solar termoeléctrica o solar térmica es una tecnología prometedora que utiliza el calor proveniente del sol para generar electricidad. Este proceso ocurre en plantas especializadas denominadas centrales termosolares, que han evolucionado desde principios de los años 80. La principal ventaja de esta tecnología es que es una fuente de energía limpia, abundante y, lo más importante, renovable.

Un dato interesante es que, cada diez días, la Tierra recibe del sol la misma cantidad de energía que existe en todas las reservas conocidas de petróleo, gas y carbón juntas. Este vasto potencial hace que la energía solar termoeléctrica sea clave para un futuro energético sostenible. Actualmente, coexisten diversos tipos de centrales termosolares, cada una de ellas con características específicas. España ocupa una posición ventajosa con varias plantas en funcionamiento y un sector industrial consolidado, participando activamente en proyectos internacionales.

A continuación, vamos a detallar las características, aplicaciones y la importancia de la energía solar termoeléctrica en el contexto energético global.

¿Qué es la energía solar termoeléctrica?

Una central termosolar funciona de manera similar a una central térmica convencional, pero usa la energía solar en lugar de utilizar carbón o gas natural. El principio básico detrás de estas centrales es sencillo: los rayos del sol son concentrados por una serie de espejos hacia un receptor central. En este punto es donde se alcanzan temperaturas de hasta 1.000 ºC.

Este calor se transfiere a un fluido (normalmente sales fundidas o aceites térmicos), que al calentarse produce vapor. Dicho vapor mueve turbinas conectadas a generadores que producen electricidad. Una de las principales limitaciones iniciales de las plantas termosolares era que solo podían operar durante las horas de insolación. No obstante, con los avances tecnológicos, muchas plantas ahora cuentan con sistemas de almacenamiento de calor, lo que les permite generar electricidad incluso durante la noche.

Tipos de centrales termosolares

Actualmente, existen tres tipos principales de centrales de energía solar termoeléctrica. A pesar de que todas se basan en la concentración de energía solar para generar electricidad, difieren en el modo en que concentran la luz solar. Vamos a ver cada una en detalle:

Planta termosolar de torre

Este tipo de planta utiliza helióstatos, que son espejos montados sobre estructuras móviles capaces de seguir el movimiento del sol. Estos espejos concentran los rayos solares en un receptor situado en la parte superior de una torre central. La energía solar concentrada en ese punto es capaz de alcanzar temperaturas superiores a los 600 ºC. A mediano plazo, esta tecnología ha demostrado ser muy eficiente y confiable, aunque uno de sus grandes retos sigue siendo reducir los costos de construcción. En España, la planta Gemasolar, ubicada en Sevilla, es pionera en integrar almacenamiento térmico de larga duración, lo que permite generar electricidad las 24 horas del día.

Planta de energía solar térmica de disco parabólico o disco Stirling

En este tipo de planta, los espejos parabólicos de forma de plato concentran los rayos solares en un punto focal donde se encuentra un motor Stirling, lo que genera electricidad de manera muy eficiente. Las altas temperaturas alcanzadas en el punto focal del disco accionan el motor, que produce electricidad al hacer girar una turbina. Esta tecnología ha sido favorablemente implementada en lugares como el desierto de Mojave, en Estados Unidos.

Central termosolar cilindroparabólica

Las centrales cilindroparabólicas son las más extendidas a nivel comercial debido a su alta eficiencia y menores costos de implementación. Los largos espejos curvos en forma de cilindro parabólico captan la luz solar y la concentran en un tubo ubicado a lo largo de su eje. Este tubo contiene un fluido de transferencia que se calienta y, a través de un sistema de intercambio térmico, produce vapor para accionar una turbina. Varios países, incluyendo España, ya cuentan con plantas operativas de este tipo.

Desarrollo de la energía solar termoeléctrica

Los primeros fundamentos de la energía solar térmica fueron desarrollados por Augustin Mouchot a fines del siglo XIX, pero no fue hasta la década de 1980 cuando comenzaron a demostrarse las aplicaciones comerciales viables. El avance tecnológico desde entonces ha sido significativo, superando varios obstáculos clave:

• Costos iniciales elevados: Aunque los costos de materiales y construcción eran inicialmente prohibitivos, el desarrollo de nuevas tecnologías ha reducido notablemente los costos.
• Almacenamiento de energía: El principal desafío era la incapacidad de generar electricidad durante la noche debido a la falta de almacenamiento térmico. Sin embargo, plantas como Gemasolar han demostrado que es posible almacenar calor en sales fundidas y producir electricidad durante 24 horas.
• Condiciones climáticas: Se requieren regiones con alta radiación solar todo el año, lo que ha limitado su instalación en climas más templados. Proyectos como Desertec han estudiado la posibilidad de instalar grandes plantas en regiones desérticas como el Sáhara, utilizando cables de transporte para enviar electricidad a Europa.

Energía solar termoeléctrica en España

España es un país líder a nivel mundial en cuanto a la instalación de plantas solares termoeléctricas. Las condiciones geográficas y climáticas de España, con amplias áreas desérticas y abundantes horas de sol, la posicionan como un entorno ideal para el desarrollo de esta tecnología. Las primeras plantas piloto se construyeron en el desierto de Tabernas, Almería, en la década de los 80, con la SSPS/CRS y CESA 1. En 2007, España fue pionera a nivel comercial con la planta de torre PS10 en Sanlúcar la Mayor, Sevilla.

En 2011, ya estaban en funcionamiento 21 plantas termosolares con una capacidad total de 852 MW. Según la asociación Protermosolar, esta cifra se espera que continúe aumentando en los próximos años. En conjunto, estas plantas harán de España el mayor productor de energía solar termoeléctrica a nivel mundial, lo que la convierte en una referencia en energías renovables.

Aplicaciones de la energía solar termoeléctrica

La energía solar termoeléctrica tiene múltiples aplicaciones tanto en el ámbito doméstico como en el industrial. Algunas de las más destacadas incluyen:

• Agua caliente sanitaria y calefacción: En viviendas unifamiliares, la energía solar puede cubrir hasta el 70% del consumo de agua caliente sanitaria.
• Calefacción de piscinas: Esta tecnología permite climatizar piscinas de manera eficiente y sostenible durante todo el año.
• Producción de electricidad doméstica: Los propietarios de viviendas pueden instalar paneles solares para autogenerar electricidad e incluso revender los excedentes a la red eléctrica general.
• Aplicaciones industriales: La energía solar termoeléctrica también se utiliza en procesos industriales que requieren grandes cantidades de calor, como la producción de electricidad, cocción de alimentos y destilación de agua.

Con las normativas cada vez más estrictas sobre emisiones y el aumento de los precios de los combustibles fósiles, la energía solar termoeléctrica se está posicionando como una alternativa atractiva tanto en términos de sostenibilidad como de ahorro económico a largo plazo.

La energía solar termoeléctrica continúa avanzando y desarrollándose, y es probable que desempeñe un papel esencial en el futuro de la producción energética mundial, ayudando a reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y promoviendo un modelo más sostenible y ecológico.