Investigadores de la Plataforma Solar de Almería, parte del departamento de Energía del Ciemat, desarrollan una nueva generación de plantas solares híbridas. El proyecto Hypergen lidera este avance, enfocándose en colectores bifaciales. Estos sistemas combinan tecnologías fotovoltaicas y termosolares para optimizar la captación de radiación.
Los colectores solares híbridos bifaciales del proyecto Hypergen están diseñados para captar radiación directa, difusa y reflejada. Este desarrollo tecnológico busca incrementar el rendimiento energético de las instalaciones solares. Contribuye tanto a la demanda eléctrica como a la de calor industrial. Su diseño permite una generación mejorada, incluso en escenarios meteorológicos adversos, donde las tecnologías solares convencionales reducen su producción.
Hypergen (PID2024-162037OA-I00) cuenta con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Los fondos provienen de la convocatoria de Proyectos de I+D+i de Generación de Conocimiento y Retos Investigación 2024. Tras un año, el proyecto avanza en el diseño y la evaluación de plantas solares híbridas. Estas incorporan concentradores bifaciales, integrando las ventajas de la fotovoltaica y la termosolar de concentración.
Colectores solares bifaciales para maximizar la radiación
El proyecto aborda las limitaciones de las tecnologías solares actuales. Los sistemas fotovoltaicos convencionales aprovechan solo una porción del espectro solar. Las plantas termosolares de concentración dependen significativamente de la radiación solar directa (DNI).
Esta dependencia puede mermar la capacidad de generación. Esto ocurre durante episodios de alta radiación difusa o calima. La calima es un fenómeno relevante en ciertas regiones, cuya frecuencia podría aumentar por el cambio climático. Hypergen propone una solución innovadora. Utiliza colectores híbridos y bifaciales. Estos captan radiación directa y difusa, explotando un rango más amplio del espectro solar.
El diseño bifacial permite utilizar ambas caras de los colectores. Así se incorpora la radiación reflejada por el terreno, conocida como albedo. Esta estrategia busca optimizar el rendimiento de las plantas solares. Especialmente, cuando las soluciones tradicionales presentan mayores restricciones operativas.
Heliostatos y cilindroparabólicos híbridos
La investigación se estructura en torno a dos ejes tecnológicos fundamentales. El primero se centra en heliostatos híbridos bifaciales. Estos se destinan a plantas solares de torre. Su diseño busca aprovechar la radiación global y la reflejada por el suelo.
El concepto de heliostato bifacial híbrido de HYPERGEN fue desarrollado y patentado por investigadores del CIEMAT-Plataforma Solar de Almería (PSA) (patente ES2963006A1). El segundo eje aborda colectores cilindroparabólicos bifaciales híbridos (PTC). Su objetivo es incrementar el aprovechamiento del recurso solar y mejorar la eficiencia de las plantas de concentración solar.
Ambas líneas de investigación procuran facilitar la operación de las plantas. Esto es especialmente útil en condiciones de menor disponibilidad de radiación solar directa. Además, el proyecto analiza su potencial para reducir costes de construcción y operación. Un uso más eficiente del recurso solar podría disminuir la superficie de terreno y la infraestructura necesaria para una potencia instalada específica.
Materiales, soiling y radiación difusa
El proyecto Hypergen también investiga desafíos inherentes al uso de superficies bifaciales. Entre ellos destaca el «soiling», la acumulación de polvo y suciedad. Este factor es crucial para el rendimiento de las instalaciones solares.
La investigación también explora materiales avanzados. Estos poseen alta reflectancia o elevado albedo solar. Su objetivo es aumentar la radiación que captan las caras posteriores de los colectores. Otro frente de trabajo es el análisis de componentes de la radiación solar menos estudiados en sistemas de concentración. Un ejemplo es la radiación difusa en sistemas de seguimiento solar.
Los resultados anticipados buscan contribuir al desarrollo de plantas solares. Estas tendrán una mayor capacidad de generación en condiciones meteorológicas variables. La integración de diversas tecnologías y la optimización de la captación de radiación favorecerán la producción de energía. Esto será posible en periodos con condiciones solares menos óptimas o tras la puesta de sol, mediante la integración con sistemas de almacenamiento.
El proyecto evalúa asimismo el potencial de estas soluciones. Podrían mejorar el rendimiento y extender la vida útil de plantas termosolares ya existentes. Su enfoque se alinea con las estrategias nacionales y europeas de I+D+i. Estas impulsan la transición hacia un sistema energético descarbonizado.
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