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La energía solar termoeléctrica: la electricidad del futuro

Según algunas fuentes, el 7% de la electricidad consumida en 2030 en el mundo procederá de la energía termoeléctrica; este porcentaje se elevará hasta el 25% en 2050. Algunas otras fuentes son más moderadas y Greenpeace International, por ejemplo, asegura que en 2030 sólo contribuiría a un 3% aproximadamente, y entre un 8 y un 11,5% en 2050. Esto significaría una capacidad de más de 830 GW en 2050, con crecimientos aproximados de 41 GW anuales. La termoeléctrica, por tanto podría estar creciendo hasta un 27% anual durante los próximos 5 a 10 años.

Y nos basamos en el escenario de referencia de la Agencia Internacional de la Energía, que es de lejos el pronóstico más conservador de todos, el crecimiento será aún más bajo. Suponen que si no cambia el marco legal, las energías renovables nunca podrán contribuir significativamente a la producción de electricidad a nivel mundial. Gracias a los proyectos que están planeados en España, se puede prever que habrá un GW completo instalado hacia finales de 2011. A medio plazo, se puede suponer una capacidad de 20 GW en 2020 y una inversión acumulada de 160.000 millones de dólares sería realista, según la IEA. Tom Koopmann, vicepresidente de Solar Energy en Ferrostaal, por el contrario, afirma que "predecir el mercado de 2050 con realismo es hoy en día como consultar el tarot".

"Que no veamos apenas movimiento en la termoeléctrica, nos parece bastante improbable. Ya hay varios cientos de MW en operación y casi un GW en construción. Los planes alcanzan una cifra de 7 GW, pero es cierto que debemos ser precavidos al respecto. Pueden estar incluidos simples estudios de viabilidad que no llegarán a convertirse en centrales reales, porque hay muchos factores que afectan a la decisión final de construir la planta. Sin ir más lejos, en España se ha cambiado la legislación porque había demasiados proyectos de fotovoltaica, lo que significaría un pago elevado de subvenciones".

Las centrales termoeléctricas tienen costes de operación muy bajos gracias a su independencia de los combustibles fósiles. Alrededor del 80% de la inversión se dedica a la construcción. La inversión depende de la escala, de la infraestructura, de la conexión a la red y de los costes del desarrollo del proyecto de ingeniería. La radiación solar que cae sobre el terreno es de gran importancia ya que determina la eficiencia de la planta.

Para que la planta sea competitiva, los costes iniciales han de reducirse y los componentes han de ser eficientes. Ahora se observan en el mercado de solar termoeléctrica las mismas tendencias que antes se han observado en otras tecnologías. Plantas más grandes, avances tecnológicos y nuevas tecnologías (como por ejemplo, la implantación de la acumulación química de energía) incrementan el rendimiento de la planta. Y un número cada vez mayor de plantas instaladas está conduciendo a la producción en serie de los diferentes componentes de la misma, abaratando los costes de producción.

Factores externos importantes, tales como la regulación del mercado y la política estatal de fomento de las renovables producen un marco más favorable para el desarrollo de esta industria. Actualmente, esto incluye primas a la venta de electricidad a largo plazo, subvenciones a la construcción de las plantas e incentivos fiscales. Gracias a todos estos factores, la tecnología se ha vuelto rentable.

"Hay costes intrínsecos: inversión en los componentes de la planta, construcción y puesta en marcha... Es la propia industria la que tiene que intentar reducir estos costes desde dentro para que la solar termoeléctrica sea atractiva. Pero que el precio por kWh de la termoeléctrica sea competitivo o no frente a los sistemas tradicionales de generación de energía, ya no depende sólo de la industria".

"Depende del desarrollo de los precios de los combustibles sólidos". La gran ventaja de una planta solar termoeléctrica es que es fiable y predecible. Teniendo en cuenta la inversión necesaria, la capacidad, localización y condiciones financieras de la planta, podemos calcular y garantizar un precio por kWh durante el primer año de operación, el décimo y el vigésimo quinto, siempre y cuando el sol siga brillando..."

Una planta térmica que funcione mediante combustibles fósiles, sin embargo, depende completamente del precio de los combustibles, que es impredecible, y es lo que determina el coste de producción del kWh. Por este motivo es difícil predecir el crecimiento de la termoeléctrica en comparación con sus competidoras, ni el momento en que alcanzará la paridad de precios. La paridad depende del precio del petróleo, que es impredecible, aunque sí se sabe una cosa: la tendencia es a ir aumentando", asegura el director de Ferrosta.

Una de las claves de la rentabilidad de los proyectos CSP, especialmente de los grandes, es la expectativa de producción eléctrica de la planta, que dependerá de la radiación solar. Por este motivo la selección de una localización adecuada afecta directamente la viabilidad ecónomica de la inversión. No es casualidad que España sea una potencia mundial en termoeléctrica; no en vano dispone de la mejor radiación solar de Europa, con 2.000 - 2.100 kWh/m2 al año.

Además del suroeste de Estados Unidos, estas condiciones se encuentran también en el Norte de África y en Oriente Medio. Teóricamente, sólo un 0,3% de la superficie de los desiertos africanos podría cubrir el 100% de la demanda de electricidad mundial. Una radiación de 2.600 - 2.800 kWh/m2 año posibilita producir electricidad con un coste de unos 15 céntimos de euro el kWh, un coste que probablemente se reducirá a 10-12 céntimos hacia 2020, gracias a la fabricación en serie del material.

"Hay que tener en cuenta además los costes colaterales. La termoeléctrica ofrece beneficios adicionales, como por ejemplo el ahorro de CO2 o la independencia de los combustibles fosiles. Estos beneficios se pueden traducir a céntimos y a euros", asegura Koopmann.

El potencial de la termoeléctrica en África y en Oriente Medio es enorme, explica Koopmann. Los niveles de radiación son muy elevados, y la topografía es en su mayor parte llana, un prerequisito para poder colocar los heliostatos. La población de estos terriotorios y sus economías están creciendo rápidamente. Este desarrollo incrementará la demanda de energía de la región, que muy bien podría rivalizar con Europa en unos años. Estos países están en nuestra lista de prioridades. Se calcula que en esta zona habrá instalados unos 6,8 GW hacia 2020. Sólo el mercado estadounidense tiene un potencial semejante. Creemos que África y Oriente Medio puede suponer un 30% del mercado mundial de la termoeléctrica a medio plazo.

Y en la región, se ha hecho patente a su vez el interés por la termoeléctrica, gracias al clima. Varios países se han interesado ya repetidamente por este tipo de producción de electricidad y algunos incluso ya han desarrollado proyectos para la construcción de plantas termoeléctricas.

Los Emiratos Árabes Unidos, Abu Dhabi especialmente, han comenzado ya con iniciativas para utilizar energías renovables. El proyecto más llamativo es Masdar City. Intentará consumir sólo energías renovables, y una de sus suministradoras será una planta termoeléctrica de 100 MW. Hay otros proyectos e incluso algunos de ellos suministrarán electricidad a la UE, que ha duplicado su demanda de electricidad en sólo unos años.

Mientras Abu Dhabi ya ha comenzado a construir su primera planta termoeléctrica en Oriente Medio, muchos de sus vecinos ya tienen proyectos propios. Están estudiando cómo inyectar la electricidad en las correspondientes redes nacionales y se están haciendo estudios de viabilidad. Como resultado, es probable que durante el próximo año veamos centrales termoeléctricas construídas en Dubai, Bahrain, Omán, Arabia Saudí y otros países.

Argelia tiene el objetivo nacional de cubrir el 10% de su demanda eléctrica con renovables en 2025. Hace unos cinco años, el gobierno argelino introdujo el primer sistema de primas de todos los países de la zona, garantizando la compra de electricidad de plantas de ciclo combinado con solar integrada; ofrecían el doble de la tarifa regular. Ahora mismo, se está construyendo una planta solar termoeéctrica, y dos combinadas más.

Marruecos y Egipto ya han comenzado a construir sus primeras plantas. "En esta región se ven economías en crecimiento y una demanda creciente de energía. Vemos políticas comprometidas con las renovables y una creciente concienciación sobre la necesidad de darle más importancia al medioambiente. Como la radiación solar es abundante, la termoeléctrica es una prioridad. Y esta radiación solar que reciben de forma gratuita, combinado con disponibilidad de capital y con capacidad de financiación, será una clave del desarrollo de esta tecnología en todo el área", asegura Koopmann.

Por otro lado, el mercado de cada país requiere de asesoramiento individual. Hay países ricos en recursos petrolíferos que tienen florecientes industrias petroquímicas, como Arabia Saudí, Kuwait, los Emiratos Árabes Unidos, Qatar... Disponen de beneficios que pueden ser reinvertidos. Estos países tienen un segundo recurso energético muy importante tras los combustibles fósiles: su radiación solar. Y pueden diversificar sus inversiones, y van a hacerlo para poder seguir siendo actores importantes del mercado energético una vez los combustibles fósiles caigan en desuso. El reto no es sólo investigar en tecnología, sino también usarla, un paso que necesita ser dirigido políticamente, dado que los precios locales son muy bajos y sólo hay una voluntad limitada de aceptar incrementos de precios.

Otros países como Jordania, Bharein, Siria o Líbano, que no tienen recursos petrolíferos, podrían utilizar la termoeléctrica para depender menos del petróleo importado. Estos países dependen del petróleo exterior o están consumiendo el que producen ellos mismos, por lo que no pueden beneficiarse de venderlo en el exterior. Cada país es diferente y tiene diferente potencial de termoeléctrica.

Una localización ideal para una planta termoeléctrica sería una llanura desértica cerca del ecuador donde el sol brilla cada día del año bajo un cielo azul. Normalmente, estos lugares tienen climas muy cálidos y pocos recursos acuíferos. Ambas condiciones ofrecen aplicaciones para la termoeléctrica.

Aplicar la termoeléctrica para desalinizar

El Centro Aeroespacial Alemán (DRL) ha señalado el potencial de la termoeléctrica para la desalinización en Oriente Medio y en el Norte de África en un estudio de 2007. De 19 países, sólo cuatro tenían recursos hídricos que superasen la barrera de la pobreza de agua (1.000 m3 por persona y año). Muchos países tienden a sobreexplotar sus acuíferos con el objetivo de poder ofrecer a sus ciudadanos suficientes reservas de agua potable. Ahora mismo, la sobreexplotación del agua en el Norte de África y en Oriente Medio alcanza los 45.000 millones de m3 anuales. En 2020, el número problablemente habrá crecido hasta lo 70.000 según proyecciones de crecimiento de la población en la zona.

Según la DLR, la gestión eficiente del agua, el riego, la distribución y el tratamiento del agua son pasos importantes que, sin embargo, sólo pueden compensar el 50% del déficit de agua a largo plazo. Además del desarrollo de la eficiencia en el uso del agua, la única opción viable es desalinizar agua a escala industrial.

En muchos países de la región, se está usando ya la desalinización para producir agua potable. Pero las plantas requieren de gran cantidad de energía. El uso de combustibles fósiles para obtener el proceso de desalinización es caro y además es un asunto medioambiental controvertido. Utilizar la termoeléctrica para la desalinización es una alternativa sostenible.

Hay tres tipos posibles de desalinización solar para aplicaciones individuales: la desalación multiefecto térmica directa (MED), para la pequeña escala, el uso de electricidad producida mediante energía solar para el proceso de ósmosis inversa, y el uso combinado de calor y electricidad para la desalación solar térmica multiefecto. Esta última es la más adecuada para la escala industrial. Debido a la capacidad de almacenar energía, la termoeléctrica es la única renovable que puede ser utilizada para la desalación. Las plantas desalinizadoras de escala industrial que producen alrededor de 100.000 m3 de agua por día pueden aprovecharse de la termoeléctrica, dadas las excelentes condiciones que hay en la región. Según la DLR, el 99% de las emisiones de las plantas desalinizadoras convencionales se puede evitar a través del uso de la termoeléctrica.

"Creemos que el mercado de desalinización de la región tendrá un volumen de más de 10.000 millones de m3 anuales hasta 2020, con tasas de elevado crecimiento durante los próximos años. Los mercados potenciales más grandes son Egipto, Arabia Saudí, Libia, Siria y Yemen" enfatiza Koopmann. Considerando los precios de los combustibles fósiles y teniendo en cuenta el impacto medioambiental de la desalinización convencional, es posible que la termoeléctrica sea la única solución que pueda acabar con la crisis del agua en la escala adecuada.

Refrigeración solar con termoeléctrica

Otra de las preocupaciones de estos países es la cantidad de energía demandada para la refrigeración. En algunas regiones, especialmente en las zonas más pobladas de Oriente Medio, hasta el 80% de la electricidad se aplica para el aire acondicionado y para la refrigeración.

Los Emiratos Árabes Unidos son una buena prueba de cómo el aire acondicionado afecta a la demanda general de energía. Durante los meses de verano, se consume el doble de electricidad que durante el invierno. Estos picos estacionales son típicos de muchos países y regiones en esta zona del mundo. También es muy característica la falta de eficiencia enérgetica. Según la Agencia Alemana de Energía, el impacto de la climatización y la refrigeración sobre la demanda de electricidad es especialmente grande porque está causado por el grupo de consumidores más amplio: viviendas particulares, empresas de tamaño pequeño y mediano y edificios de oficinas. Apenas el 10% de la demanda proviene de la industria.

La termoeléctrica podría así producir frío a través del calor. Un colector de concentración puede producir suficiente vapor como para poner en marcha un sistema de refrigeración por absorción, proporcionando una alternativa ecológica a los sistemas de climatización convencional. La ventaja de utilizar el sol para refrigerar es obvia.

Fuente: Solarserver.de