Parlem sobre l’energia solar tèrmica de concentració: com funciona, com s’utilitza, quins són els seus avantatges i inconvenients i en què es diferencia de l’energia solar fotovoltaica.

planta de energía solar térmica de concentración

Vista àrea de Gemasolar, planta d’energia solar tèrmica de concentració

Què és l’energia solar tèrmica de concentració?

La generació d’electricitat a través de l’energia solar concentrada (CSP, de l’anglès: Concentrated Solar Power) implica l’ús de miralls per a reflectir i enfocar la llum solar en un punt específic, la qual cosa produeix calor. Aquesta calor s’utilitza per a generar vapor i, finalment, produir energia elèctrica a través de l’accionament d’una turbina. La tecnologia CSP permet emmagatzemar la calor generada, la qual cosa permet el seu ús fins i tot en dies ennuvolats o durant les hores de poca llum.

D’acord amb l’Agència Internacional de l’Energia (AIE), la generació d’energia a través de CSP va experimentar un augment del 34% en 2019. Malgrat aquest creixement significatiu, encara es necessiten majors esforços per a aconseguir els Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) relacionats amb la CSP, els quals requereixen un creixement mitjà del 24% fins a l’any 2030.

Com funciona l’energia solar concentrada?

Les tecnologies CSP utilitzen una configuració de miralls que concentra l’energia solar del sol en un receptor, que la converteix en calor. A continuació, la calor es converteix en vapor per a moure una turbina que produeix energia elèctrica. Les centrals CSP poden utilitzar sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica per a emmagatzemar l’energia fins que es necessiti, per exemple durant períodes de llum solar mínima. La capacitat d’emmagatzemar energia és el que converteix a la CSP en una font flexible d’energia renovable.

Els sistemes CSP també poden combinar-se amb altres fonts d’energia per a crear centrals híbrides. Per exemple, poden integrar-se amb centrals tèrmiques que utilitzen combustibles com el carbó, el gas natural i el biocombustible.

Existeixen quatre tipus de tecnologies CSP :

  • Sistemes de col·lectors cilindre-parabòlics: Mitjançant aquest sistema, l’energia solar es concentra en reflectors corbs amb forma de col·lector, que s’enfoquen cap a un tub receptor. El tub sol contenir oli tèrmic, que s’escalfa i s’utilitza en el bloc d’energia tèrmica per a generar electricitat en un generador de vapor.
  • Sistemes de torre d’energia: Aquests sistemes utilitzen miralls anomenats heliòstat que segueixen al sol i concentren la seva energia en un receptor situat a la part alta d’una torre. Un fluid (sovint, sals foses) s’escalfa a l’interior del receptor i s’utilitza per a generar vapor, que acciona una turbina generadora.
    heliostat

    Heliòstat : mirall amb sistema rotatiu

  • Sistemes fresnel lineals: Es col·loquen molts col·lectors en fileres. Els miralls es col·loquen plans sobre el sòl i reflecteixen el sol en el tub receptor situat damunt. Igual que els sistemes cilindroparabólicos i de torre, els fresnel poden integrar emmagatzematge en un bloc de potència o generar vapor directament.
  • Sistemes de disc parabòlic: Un disc de manera parabòlica actua com a concentrador que reflecteix l’energia solar en un receptor muntat en una estructura amb un sistema de seguiment que segueix al sol. La calor recollida es genera en un motor tèrmic. La paràbola pot aconseguir temperatures molt elevades, la qual cosa fa que el sistema sigui potencialment adequat per al seu ús en reactors solars.

Els avantatges de l’energia solar tèrmica de concentració

planta de energía solar térmica de concentración

Vista a nivell de sòl d’una planta d’energia solar tèrmica de concentració


Potser l’avantatge més obvi de l’energia solar tèrmica de concentració és que és renovable. El seu subministrament mai s’esgotarà i pot utilitzar-se contínuament, per la qual cosa és una font d’energia sostenible. També redueix la petjada de carboni. A diferència dels combustibles fòssils, que emeten diòxid de carboni en cremar-se, la CSP utilitza els recursos naturals de la Terra, la qual cosa és més respectuós amb el medi ambient. Pot millorar la qualitat de l’aire i reduir la taxa de canvi climàtic.

La CSP també proporciona una font d’electricitat relativament contínua, sobretot en comparació amb l’energia solar fotovoltaica (FV) i l’eòlica, que proporcionen subministraments intermitents. Com les centrals CSP poden emmagatzemar l’energia solar en forma de sals foses, l’electricitat generada és predictible i fiable.

La CSP pot integrar-se fàcilment en centrals elèctriques de vapor ja existents. Fins i tot les que funcionen amb combustibles fòssils poden utilitzar-se per a sistemes CSP. El cost de funcionament d’una central CSP també és inferior al de les centrals nuclears i les basades en hidrocarburs, perquè les operacions i el manteniment són més senzills.

L’energia solar tèrmica de concentració pot utilitzar-se en combinació amb altres fonts d’energia, la qual cosa proporciona una xarxa energètica més segura. Quan s’utilitza en la combinació energètica, l’energia solar tèrmica de concentració pot ajudar a satisfer la futura demanda d’electricitat. També pot contribuir a la recuperació de petroli, ja que el vapor que produeix pot utilitzar-se per a concentrar el petroli pesat i facilitar així el seu bombament.

Els desavantatges de l’energia solar tèrmica de concentració

incidencia luz espejos solares

La temperatura de la llum concentrada enviada als miralls pot afectar la fauna solar


Malgrat els seus molts avantatges, l’energia solar tèrmica de concentració té els seus inconvenients. En primer lloc, depèn en gran manera de la ubicació. Igual que l’energia solar fotovoltaica i l’eòlica, les centrals termosolars necessiten una gran extensió de terreny per a funcionar, per la qual cosa no són rendibles en zones poblades.

L’energia solar concentrada utilitza molta aigua per a moure les turbines de vapor i refrigerar els reactors termoquímics. Encara que l’aigua de mar pot considerar-se una possible solució, això podria plantejar problemes de radiació solar per al paisatge circumdant. Així mateix, les centrals CSP poden atreure animals amb la seva llum, i la calor pot ser mortal per a algunes espècies.

El funcionament de les centrals CSP també és car. Els materials d’emmagatzematge d’energia tèrmica que poden suportar altes temperatures són costosos i difícils d’aconseguir. Les sals foses, per exemple, tenen un rang de funcionament limitat perquè se solidifiquen a baixes temperatures i es descomponen a altes.

La competència d’altres fonts d’energia, com la solar fotovoltaica i la nuclear de fissió, fa que la CSP no sempre rebi el desenvolupament que necessita per a convertir-se en una font d’energia primària. A mesura que continuïn els avanços en altres camps, l’energia solar tèrmica de concentració corre el risc de quedar-se obsoleta.

Com d’eficient és la generació d’energia solar tèrmica de concentració?

L’eficiència d’un sistema d’energia solar tèrmica de concentració varia en funció de diversos factors. El tipus de sistema, el motor i el receptor influeixen en l’eficiència d’un sistema d’energia solar tèrmica de concentració. Algunes estadística señalana que la majoria dels sistemes CSP tenen una eficiència d’entre el 7 i el 25%.

En aquest context, els sistemes hidroelèctrics poden aconseguir una eficiència de fins al 90% i les turbines eòliques, de fins al 59%. L’eficiència de l’energia solar fotovoltaica és similar a la dels sistemes de concentració solar, ja que la majoria dels panells fotovoltaics aconsegueixen una eficiència d’entre el 14 i el 23%.

Quina és la diferència entre l’energia solar fotovoltaica i l’energia solar tèrmica de concentració?

Potser la major diferència entre l’energia solar fotovoltaica i la termosolar és la forma en què es produeix l’energia elèctrica. Els sistemes CSP converteixen l’energia del sol mitjançant diverses configuracions de miralls que accionen un motor tèrmic i produeixen energia elèctrica.

En canvi, els panells solars fotovoltaics utilitzen la llum del sol, no la seva energia. A diferència de la CSP, la fotovoltaica converteix directament la llum en electricitat. Les cèl·lules solars fotovoltaiques absorbeixen la llum (en lloc de reflectir la calor), la qual cosa estimula els electrons que creguin un corrent. El corrent continu (CC) es capta i es converteix en corrent altern (CA) mitjançant inversors per a poder distribuir-la per la xarxa elèctrica.

Els sistemes CSP emmagatzemen energia mitjançant tecnologies d’emmagatzematge d’energia tèrmica (TES), per a poder utilitzar-la quan no hi ha suficient llum solar. Els sistemes fotovoltaics, no obstant això, no poden emmagatzemar energia tèrmica perquè utilitzen llum solar directa, en lloc de calor. Per això, els sistemes CSP són millors quant a emmagatzematge d’energia i eficiència.

Quin és l’impacte mediambiental de l’energia solar tèrmica de concentració?

Com les centrals d’energia solar tèrmica de concentració necessiten molt espai, solen estar situades en regions àrides o “cinturons solars”, on l’accés a l’aigua dolça és escàs. Es necessiten torres de refrigeració humides per a refredar el cicle tèrmic i aigua per a netejar els miralls i mantenir la seva reflectivitat. Sovint es critica la perspectiva d’utilitzar grans quantitats d’aigua dolça en aquestes zones.

Un altre impacte mediambiental de les centrals CSP és l’impacte visual que tenen en les zones on s’instal·len. Una crítica mediambiental habitual és que les centrals CSP pertorben les vistes dels paisatges naturals molt més que altres fonts d’energia com les centrals eòliques.

Malgrat la falta d’agricultura a les regions del cinturó solar, continuen tenint valor mediambiental i proporcionen hàbitats per a espècies amenaçades. La naturalesa àrida d’aquestes regions també significa que el paisatge i la comunitat triguen més a recuperar-se dels efectes de les pertorbacions. Per exemple, les poblacions animals poden veure’s afectades per les infraestructures necessàries per al funcionament d’una central termosolar.

Les centrals CSP utilitzen més materials que les centrals convencionals de combustibles fòssils, molts dels quals no són reciclables. Les centrals termosolars també produeixen substàncies tòxiques com el bifenilo, que en cremar-se a altes temperatures pot produir dioxines que romanen en el medi ambient durant molts anys i poden ser perjudicials per als éssers humans.

Les emissions de gasos d’efecte d’hivernacle estan relacionades amb les centrals CSP, ja que les sals nitroses utilitzades en l’emmagatzematge d’energia emeten òxid nitrós (N20), que danya la capa d’ozó.

Les centrals termosolars també poden tenir un impacte negatiu en la flora i la fauna. Per exemple, les vies de circulació i les obres de construcció poden pertorbar l’ecosistema circumdant i provocar la mort de la fauna local.

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.plugin cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies