Energía termosolar ¿sustituirá a la fotovoltaica?

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Seguramente ya muchos hemos escuchado hablar de la energía solar, incluso la mayoría ya la hemos utilizado en alguna forma. Y es que técnicamente, a parte de la energía geotérmica, la solar es la única fuente de energía que ha tenido nuestro planeta. Desde el inicio de los tiempos, cuando la Tierra era una recién nacida, su padre Sol siempre le dio el calor que necesitaba para desarrollarse y convertirse en ese planeta que hoy nos da un hogar y alimento.

Seguidores solares fotovoltaicos con movimiento biaxial

Pero ¿a dónde voy con todo este rollo filosófico? Actualmente la energía solar es sinónimo de políticas verdes, ecología, sustentabilidad; irónicamente gracias a esta energía podemos aprovechar los combustibles fósiles que conocemos. Pero para poder tomar la radiación del sol y convertirla en la corriente eléctrica que está utilizando la batería de nuestra tableta, teléfono móvil u ordenador, debieron ser aplicados diversos procesos de conversión. La energía no se crea ni se destruye, sólo se vende cuando se transforma.

Los métodos de conversión que menciono, son los sistemas de aprovechamiento de la energía solar, que se dividen en dos grupos, la fotovoltaica (FV) y la térmica. Sobre la primera seguramente hemos escuchado y utilizado una infinidad de veces, ¿quién no posee una calculadora con celdas solares? O incluso cuenta con páneles FV en su hogar o trabajo. Sin embargo, el otro tipo de sistema de aprovechamiento de energía solar es menos popular, a pesar de tener ambos una edad no muy distinta (en lo que a desarrollo se refiere).

Paneles instalados en una planta solar fotovoltaica

La energía solar FV en los últimos años ha tomado un gran impulso ya que se han dedicado muchos recursos al desarrollo de los materiales que conforman las celdas, como también a los procesos industriales para fabricarlas. Por lo que se ha vuelto una forma más rentable de producir energía eléctrica si la comparamos con su contraparte, es decir, con los sistemas termosolares. Los cuales a pesar de ser en un principio menos complejos, han tenido un desarrollo más lento.

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Cuando hablamos de energía solar FV, existen las instalaciones pasivas, es decir, sin seguimiento solar; pero también operan los sistemas que se conforman de robots que, estando estos fijos en una superficie, llevan a cabo movimientos continuos en dos ejes de giro para seguir al sol en su trayectoria celeste, estos son conocidos como seguidores solares. Estos robots portan en su estructura un conjunto de celdas, cuyos materiales poseen la capacidad de convertir parte de la radiación solar directamente a energía eléctrica. Esta posteriormente es “tratada” para darle las características requeridas para ser transmitida a las redes públicas de electricidad. Así de simple, bueno no tanto ¿Dónde está la complejidad? En la parte de las celdas solares, cuya fabricación y materiales llegan a ser un tanto “exóticos”, lo cual es sinónimo de costoso; y es en este tema donde grandes cantidades de recursos han sido dedicados, todo para elevar las eficiencias de conversión en sólo algunos puntos porcentuales.

Celda solar en desarrollo tecnológico

Por otro lado, los sistemas termosolares operan, no convirtiendo directamente la radiación a electricidad, sino que debe primero ser concentrada la radiación y llevarla a una zona de alto flujo de calor para alcanzar altas temperaturas. Esto se debe llevar a cabo en una conversión de energía radiativa a calorífica en un receptor de radiación, posteriormente este calor debe ser convertido a energía mecánica (de movimiento) en una turbina de vapor y finalmente, esta energía mecánica se convierte a eléctrica en un generador rotativo. Todos los sistemas termosolares operan bajo el mismo principio, sin embargo algunos presentan variaciones en algunos pasos de conversión. ¿Por qué es esto menos complejo entonces? Por el simple hecho de que estos ciclos de conversión, a pesar de llevar más pasos, presentan mejores eficiencias de conversión sin la necesidad de procesos ni materiales exóticos.

Vista aérea de una planta de torre central para generación

La forma en que la radiación es redireccionada hacia un receptor es la parte más costosa de una instalación termosolar, ya que, al igual que los sistemas FV, se utilizan robots que deben seguir al sol para reflejar la radiación solar hacia un receptor. Estos robots deben ser más precisos en sus movimientos, que los utilizados en los sistemas FV, lo que los hace más costosos, llegando a representar hasta el 70% del costo de una planta termosolar; las cuales pueden ser del tipo de torre central, siendo los heliostatos los robots de movimiento; del tipo de canal parabólico, disco parabólico y también las hay de lentes fresnel.

El mercado de las celdas solares ha reducido grandemente sus precios, por lo que, en cuanto a costos de instalación y operación se refiere, la energía FV lleva cierta ventaja sobre la termosolar. Aunado esto a que los seguidores solares FV tienen un menor costo, a los sistemas termosolares les queda sólo una gran ventaja: el almacenamiento de energía, ¿pequeño giro, no?

Esquema de flujo en la generación termosolar que incluye el almacenamiento térmico

Teniendo en cuenta que las plantas termosolares convierten primero la radiación en calor antes de generarse la electricidad, es posible acumular una gran cantidad de energía térmica para la hora de la cena, cuando el sol se encuentra iluminando la otra mitad del planeta. Capacidad que los sistemas FV no poseen, por lo menos no de forma eficiente y económicamente viable.

Entonces ¿cuál de las dos opciones dominará el mercado energético? Mientras los precios de las celdas solares sigan bajando, los sistemas FV seguirán siendo más llamativos para los inversionistas del sector energético; agregado esto a que, un panel solar FV es sencillo de instalar y operar en una casa o edificio, los sistemas termosolares vienen quedando cada vez más atrás… SIN EMBARGO, los humanos requerimos electricidad también por las noches, por lo que posiblemente, si se logran reducir los costos de las plantas termosolares, estas se pudieran convertir en los principales sistemas de aprovechamiento para que nuestro padre Sol, nos siga dando el calor que necesitamos para existir como civilización urgida de electricidad. Nos encontramos en ese punto en que no es clara una tendencia definitiva, pero algo es seguro, ninguno de los dos sistemas desaparecerá, quien sí lo hará es ese líquido negro concentrado de hidrógeno y carbono, que tanto daño le ha hecho a nuestra gente y a nuestro planeta, el petróleo.

19 Comentarios

  1. En países “civilizados” como España, en los que la producción nocturna está asegurada por otras tecnologías con un rendimiento mucho mayor ¿Qué sentido tiene acumular la energía? Cuando las centrales de bombeo acumulan energía por la noche para consumirla durante el día.
    En el Sáhara, o en zonas de África o Asia en las que no haya un sistema que de soporte con seguridad a la producción eléctrica podría tener más sentido, pero ¿Quién lo paga?
    Lo mismo dentro de 100 años esta tecnología se haya abaratado y mejorado lo suficiente como para abastecernos íntegramente de ella, pero de momento no le veo más utilidad que la experimental… bueno, si hay primas si que tiene utilidad, pero sólo para los promotores

    • Si lo miras desde el punto de vista puramente económico quizás tengas razón, por lo menos a día de hoy, pero creo que la mayoría de las tecnologías de aprovechamiento energético comenzaron no siendo rentables.

      Justamente las primas deberían ser para eso, intentar fomentar algo que no es rentable económicamente pero si desde el punto de vista “ecológico” con el objetivo de conseguir que se desarrolle los suficiente para que comience a ser también rentable en €.

      • No estoy de acuerdo, las primas como las subvenciones, etc, son mecanismos que falsean la realidad del mercado y de la tecnología.
        ¿Cual ha sido el resultado de las primas a la fotovoltaica y otras tecnologías primadas en España? Un nada despreciable encarecimiento de la factura de todos los consumidores, el cierre del que fuese segundo fabricante mundial de paneles fotovoltáicos (Isofotón) y el desarrollo de la tecnología y fabricación de éstos en China.
        Podríamos decir que hemos pagado (y seguiremos pagando durante mucho tiempo) el abaratamiento de una tecnología para que la aprovechen otros, tanto en consumo como en fabricación, es decir, no nos quedamos con nada.
        Por otro lado, montar una central de gasificación de carbón piloto, puede no ser rentable, pero no subvencionas la construcción de 500 de golpe, y desde luego no fomentas el “pelotazo”

        • Jejeje… he dicho “las primas deberían ser para eso” no que sea así realmente 🙂

          Si estas políticas no se complementan con otros métodos para garantizar el retorno de la inversión, no tienen sentido obviamente.

        • Yo creo que las subenciones a las renovables en estos momento nos tienen tanto que ver con las facturas como dicen.
          Sino la mala fe de los ex-politicos que estan en las electricas.
          a mi me choca que este año no paran de decir que los envalses estan al 60% y eso que no ha llovido casi nada. pero claro no interesa soltar agua para meter las centrales de gas. Y sino acordaros de la noticia que iban a estudiar si iberdrola hizo bien parando las presas antes de la subasta del año pasado.

          Tambien sube la factura las subidas de la luz que superaban el 3% y no podian ir a la factura y se acumulaban en una cuenta a credito. que ahora estamos pagando con los intereses.

          no digo que en unos año la ayuda a las renovables no sea un lastre. porque creo que las primas suben cada año hasta los 25 años, no?

          Bueno es mi opinion vasada en los “expertos” que salen en la tv

      • No se si las primas son para conseguir que se desarrolle la tecnología,, pero una cosa es clara.

        La barbaridad de primas a la fotovoltáica que hizo un presidente en España (ZP para los “amigos”) QUE PROVOCÓ QUE LOS CHINOS SE QUEDARAN SIN STOCK DE PLACAS SOLARES, realmente ha sido uno de los mayores detonantes -en la investigación y abaratamiento por economía de escala- que han llevado a las placas solares actuales a donde están.

        (Por la contribución al sostenimiento de la TIERRA tendrían que dar el NOVEL de la paz…, a cada uno de los españolitos que pagamos la “factura”)

        • Hombre, de acuerdo que las primas a la fotovoltaica fueron excesivas en su momento, y dieron lugar a mucha picaresca (el típico listo que montaba un generador para inyectar “fotovoltaica” a la red y cobrar las primas). Pero de ahí a decir que agotamos el stock de China, va un mundo.

          Por mucho que de repente montásemos muchas placas, es mucho más grande el mercado alemán o americano que el español, pero de mucho. Y eso por no hablar del propio mercado interno chino.

          • !Pues fuimos los mayores consumidores de placas solares DEL MUNDO!!! (Busca por ejemplo el informe de greenpeace 2005-2007).

            “PETAMOS” el mercado mundial. Si tienes amigos instaladores pregunta cuántos MESES (o años) había de LISTA DE ESPERA para comprar placas europeas.

            EEUU, Alemania, Japón siguieron NUESTRA ESTELA como en la eólica (eólica no importamos con lo que aun somos la 1 potencia mundial exportando tecnología).

            Y tras eso eólica y solar pasarían a ser rentables.

            SE QUE ES INCREÍBLE…, PERO ASÍ FUE. Esta muy documentado, pero no sale en las noticias porque Rajoy perdería la baza de “ZP tiró el dinero” y ZP no saca pecho para que no le hagan cuentas de las DECENAS DE MILES DE MILLONES que nos costará esa MACHADA.

            Pero pasó.

  2. Aquí en Sevilla (Sanlucar la Mayor) tenemos una de las mayores instalaciones de este tipo en pleno funcionamiento:

    http://www.abengoasolar.com/export/sites/abengoasolar/resources/images/cabeceraHome/cabecera3.jpg

  3. El problema es que el rendimiento de la termosolar es el que es, mientras que el de la fotovoltaica está aumentando casi exponencialmente año tras año. Por tanto, lo que hoy es sólo una ligera ventaja, en 5 años será una diferencia abrumadora, que compensará con creces la mayor facilidad de acumulación de la termosolar (con la fotovoltaica también se puede acumular, sólo que no es tan eficiente).

    Sospecho que, a largo plazo, tendremos fotovoltaica hasta en la sopa, dejando la termosolar para aplicaciones muy directas, como por ejemplo las placas solares para calentar agua en las viviendas.

      • Tienes esa info aquí:

        http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Nrel_best_research_pv_cell_efficiencies.png/800px-Nrel_best_research_pv_cell_efficiencies.png

        El crecimiento es bueno pero no es exponencial.

        • Cierto, he metido la gamba con lo de exponencial. Pero aunque sea lineal, sigue siendo mayor crecimiento que el de la termosolar, que sospecho que no tiene demasiado margen ya para crecer.

          • La principal caida en la eficiencia de conversión de la termosolar, es la conversión de calor a movimiento (llámese ciclo Rankine). ¿Por qué no pensar en otras maneras de conversión? Así como las celdas FV han duplicado su desempeño en más o menos 40 años de desarrollo, los generadores termoeléctricos pudieran ser muy buena alternativa si se siguen investigando.

  4. Está muy bien la comparativa, entre los sistemas de generación eléctrica termosolar y fotovoltaica, pero creo que el enfoque del artículo es reduccionista. Además de electricidad, una buena parte de nuestro consumo de energía es simplemente calor (cocina, calefacción, agua caliente..). La energía solar térmica puede usarse también directamente para calentar cosas y no sólo para generar electricidad, y para estos usos su rendimiento es superior no sólo al actual de la fotovoltaica sino al máximo teórico de ésta.

    De tal manera que aunque la fotovoltaica lleva ventaje en cuanto a la producción de electricidad, la termosolar siempre tendrá un hueca para aplicaciones puramente térmicas.

    Tampoco es cierto que la electricidad de origen fotovoltaico no se pueda acumular. Se puede hacer con baterías, aunque puede ocurrir que las ventajas medioambientales de la energía solar se pierdan por el impacto de las baterías.

    • Es verdad, las aplicaciones puramente térmicas son el nicho de oportunidad más llamativo para lo termosolar. Por otro lado, debemos pensar que la energía solar por su abundancia y estabilidad, siempre será vista como un recurso para la generación de electricidad, por eso la comparativa en este rubro.

      No se menciona que la electricidad generada por FV no se puede almacenar, se hace mención que no es económicamente viable, tanto por su costo, como por su relativamente corta vida útil.

  5. Bueno, siendo un poco mas primario en el planteamiento, un simple muro de trombé, con o sin extraccion forzada genera energia térmica.. Si lo actualizamos un poco ( nosotros no podremos hacer muro de barro), y colocamos unas planchas de chapa (perforada) en color negro sobre la fachada sur de casa, y un extractor de cierta potencia, tenemos una fuente natural de calor… En eso estamos, de momento mi casa parece un queso de gruyere!!, con diferencias de 10º entre la parte superior e inferior, con una altura de 2,5mts

  6. Me pasó como a Félix, que al leer termosolar me imaginé que también hablaría de la aplicación directa para calefacción.
    El artículo es interesante desde el punto de vista de garantizar el suministro. En un escenario en el que nos veamos obligados a tirar de renovables, la solar ofrece diferentes alternativas para garantizar el suministro.

    Hace un tiempo leí que estaban investigando con termosolar para generar electricidad, pero a baja temperatura, descentralizado, con lo que se evitaba tener que estar moviendo los paneles. Tenían unos espejos semicilíndricos con un tubo negro al vacío en el foco. Parecía interesante porque aunque el rendimiento individual es menor que el de la torre de sal, te quitas toda la historia de los robots siguiendo el sol.

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