El funcionamiento de una central termosolar es similar a una central térmica. La gran diferencia es que en lugar de carbón o gas, utiliza la energía del sol. Las centrales termosolares tienen el objetivo de aprovechar la energía solar para transferirla o almacenarla mediante un fluido.
Se basa en la captación de energía solar. Esta energía calienta los fluidos y genera vapor. Este vapor provoca el movimiento de una turbina y así se genera electricidad.
Las fases del funcionamiento de la central termosolar son las siguientes:
✅ Captación de la energía solar: La energía solar se captura mediante espejos (conocidos como heliostatos) que reflejan la luz solar hacia un punto focal en una torre central.
✅ Generación de vapor: El calor generado en el punto focal de la torre central se transfiere a un fluido que circula por unos tubos llamados receptores. Este fluido se calienta y se convierte en vapor, que se utiliza para mover una turbina.
✅ Producción de electricidad: La turbina está conectada a un generador que produce electricidad. La electricidad generada se envía a una subestación eléctrica, donde se transforma a una tensión adecuada para su distribución a la red eléctrica.
✅ Almacenamiento de energía: Algunas centrales termosolares cuentan con sistemas de almacenamiento de energía solar. Este permite almacenar el calor generado durante el día para su uso durante la noche o en días nublados.
¿Cómo funciona una central termosolar?
El concepto es sencillo. Los rayos solares se concentran mediante espejos en un receptor que alcanza temperaturas de hasta 1.000 ºC. Este calor se usa para calentar un fluido y generar vapor, que mueve una turbina y produce la electricidad. Aunque las primeras centrales sólo podían operar durante las horas de irradiación solar, hoy en día es posible almacenar el calor para producir electricidad de noche.
La energía solar utiliza el calor del sol para producir electricidad limpia a gran escala. Hay diferentes maneras de absorber, almacenar y distribuir esa energía. La tecnología parabólica y la torre central son las más importantes.
Apostar por energías renovables como la solar, en sus diferentes variantes tecnológicas, es sin duda una forma muy eficaz de frenar las emisiones de gases de efecto invernadero de los combustibles fósiles que causan el cambio climático debido al calentamiento global.
En España, este tipo de centrales se encuentran principalmente en las regiones de Andalucía y Extremadura, debido a su gran cantidad de horas de sol.
La tecnología española destaca en el funcionamiento de una central termosolar
Los ingenieros españoles no han desaprovechado las horas ni la calidad del sol que disfruta la peninsula iberica. Así lo han puesto en valor en la planta termosolar más grande de España.
Las empresas españolas que lideran la energía termosolar son Abengoa, Sener, Cobra, Elecnor, y Acciona. Aunque también existen otras empresas más pequeñas y menos conocidas, pero con importantes desarrollos tecnológicos. Estos permiten mejorar el funcionamiento de la central termosolar y logran mayores rendimientos.
Un ejemplo en este sentido es la central termosolar de Gemasolar. Tiene una potencia nominal de 19,9 MWe con receptor central de sales fundidas de 120 MWt. Tiene un campo solar de 310.000 m2 de espejo sobre una superficie de terreno de 195 Ha. Además cuenta con un sistema de almacenamiento térmico en tanques de sales para 15 horas de generación, y turbina de vapor de 3 niveles de presión. Se trata de una central termosolar con tecnología de receptor de torre con sales fundidas a alta temperatura y almacenamiento térmico de muy larga duración. La altura de la torre es de 140 metros.
Para su funcionamiento, los heliostatos que rodean la torre reflejan y concentran la energía solar en el receptor de sales fundidas situado en lo alto de la torre. En el receptor se transfiere la energía solar a las sales fundidas que circulan por su interior, las cuales alcanzan una temperatura de 565º C. A través del sistema de generación de vapor las sales fundidas producen el vapor sobrecalentado y este vapor, mediante un grupo turbina / alternador, genera la energía eléctrica que se suministra a la red.
En el diseño se consideró una eficiencia del ciclo del 40% y una radiación directa anual de 2.100 KWh/m2
El funcionamiento de una central termosolar con heliostatos
Una central térmosolar de torre está compuesta por una serie de diferentes subsistemas:
✅ colector
✅ receptor
✅ potencia
✅ almacenamiento
✅ eléctrico
✅ control
✅ tratamiento y adquisición de datos
La baja densidad de energía procedente del Sol hace necesaria de alguna manera la concentración de ésta para aumentar el rendimiento de la transformación termodinámica. De esta forma, el subsistema colector se encargará de redirigir esta energía, concentrándola en un receptor central situado a una altura considerable en una torre.
Este subsistema colector está formado por una serie de helióstatos. Estos son superficies reflectoras situadas de forma ordenada en el terreno. Se orientan automáticamente a través del subsistema de control para hacer un seguimiento continuo del Sol. De esta forma se reflejan los rayos solares en un determinado punto del receptor.
Los helióstatos se orientan según la posición del Sol, logrando que en el receptor se alcance una mayor densidad de potencia, con el consiguiente aumento de temperatura. La energía térmica resultante es aprovechada por un fluido caloportador con el que se intercambia calor. El subsistema de potencia lo transforma en energía eléctrica.
La central termosolar dispone de un subsistema de almacenamiento o buffer energético. también es útil para compensar la energía entre el subsistema receptor y de potencia. El subsistema eléctrico sirve para acondicionar la energía eléctrica producida por el subsistema de potencia. Posteriormente se vierte a la red o se aprovecha directamente en la propia central.
Por último, cabe destacar la vital importancia de un subsistema de adquisición y tratamiento de datos. El SCADA es un acrónimo del inglés Supervisory Control and Data Acquisition. Sirve para realizar análisis de las operaciones realizadas en la central y evaluar el funcionamiento, ofreciendo así posibilidades de mejora futuras.
Las 5 centrales termosolares más grandes en España
España es un país que destaca por su tecnología avanzada en energía termosolar, incluso consideran Madrid como un hub energético por la concentración de empresas especializadas en este tipo de energía renovable. Los ingenieros espñaoles han construido plantas que están en funcionamiento y podemos comprobar sus altos rendimientos.
Las plantas termosolares más importantes de nuestro país son:
✅ Gemasolar: vista en el video anterior, está ubicada en la localidad sevillana de Fuentes de Andalucía, Gemasolar es una de las centrales termosolares más innovadoras de España. Cuenta con una potencia instalada de 19,9 MW y utiliza una tecnología de receptor central con almacenamiento térmico en sales fundidas. Su sistema de almacenamiento térmico permite generar energía incluso durante la noche o en días nublados.
✅ Andasol 1: Situada en la provincia de Granada, Andasol 1 tiene una potencia instalada de 50 MW. Esta central utiliza tecnología de receptor parabólico y cuenta con un sistema de almacenamiento térmico que permite generar energía durante 7,5 horas sin radiación solar.
✅ La Africana: Localizada en la provincia de Cádiz, La Africana es una central termosolar de 50 MW de potencia instalada. Utiliza tecnología de receptor parabólico y dispone de un sistema de almacenamiento térmico que permite generar energía durante 3 horas sin radiación solar.
✅ Solaben 1 y 6: son dos centrales termosolares ubicadas en Cáceres. Cada una cuenta con una potencia instalada de 50 MW y utiliza tecnología de receptor parabólico. Además, ambas tienen un sistema de almacenamiento térmico que permite generar energía durante 7,5 horas sin radiación solar.
✅ Villena: Situada en la provincia de Alicante, Villena es una central termosolar de 26 MW de potencia instalada. Utiliza tecnología de receptor parabólico y tiene un sistema de almacenamiento térmico que permite generar energía durante 5 horas sin radiación solar.
