Aumento del número de horas de operación de las centrales

Las centrales termosolares, como suele ser común en las plantas indus- triales, se amortizan antes y resultan más rentables cuanto mayor sea el número de horas de operación. Existen diversas vías de I+D que per- mitirían aumentar el número de horas de funcionamiento, pero todos ellos están relacionados de un modo u otro con los sistemas de alma- cenamiento, los cuales permiten almacenar energía durante las horas de sol para poder seguir alimentando el bloque de potencia después de la puesta de sol o en periodos nubosos. Las principales vías de I+D que permitirían aumentar el número de horas de operación se expo- nen a continuación.

89

Principales retos de I+D y potencial contribución a un mercado energético sostenible

a) Mejora de los sistemas actuales de almacenamiento térmico basa- dos en dos tanques de sales fundidas, desarrollando componentes de menor coste y alta durabilidad para sistemas de sales fundidas. Aunque un gran número de centrales termosolares están siendo equipadas con un sistema de almacenamiento térmico mediante sales fundidas, queda aún mucho campo para la mejora y optimi- zación de componentes, pues aún se tiene poca experiencia con este tipo de sistemas.

La primera planta en la que se probó un sistema de almacena- miento térmico mediante sales de nitrato sódico y potásico fun- didas, fue la planta Solar Two, de 10 MWe, que se construyó en Barstow (California, EEUU) y se puso en marcha en abril de 1996, y se paró definitivamente en abril de 1999 tras diversos proble- mas técnicos. La planta Solar Two poseía un receptor central, en el que un campo circular de helióstatos calentaba una mezcla de sales de nitrato de sodio (60%) y potasio (40%) que entraban en el receptor a una temperatura de 288 ºC, provenientes del de- nominado Tanque Frío, para salir del receptor a una temperatura de 565 ºC y ser almacenadas en el denominado Tanque Caliente. Cuando se deseaba generar electricidad, las sales almacenadas en el Tanque Caliente eran bombeadas a un generador de vapor donde transferían su energía térmica al ciclo Rankine de agua/ vapor que alimentaba un turbo-generador de 10 MWe. Desde el generador de vapor las sales volvían al tanque frío, del que eran posteriormente bombeadas hacia el receptor solar para ser ca- lentadas de nuevo y completar de este modo el ciclo de trabajo de la planta.

Tras la experiencia de la planta Solar Two, no volvió a instalarse un sistema de almacenamiento térmico semejante hasta el año 2007, en la central ANDASOL-I construida en la provincia de Gra- nada, y que constituyó la primera central comercial que se cons- truía en Europa en toda la historia. Si se tiene en cuenta que la cantidad de sales utilizadas en el sistema de almacenamiento térmico de la planta Solar Two fue de 1.360 toneladas, mientras que en ANDASOL-I se emplearon 30.000 (una cantidad 25 veces superior), el gran paso adelante que supuso en este campo la planta ANDASOL-I queda claro. Con posterioridad a la Planta AN- DASOL-I son muchas las plantas que han instalado un sistema de almacenamiento similar, pero la experiencia operacional con un sistema de este tipo y de este tamaño es aún corta y se detectan

90

muchas posibilidades de mejora y optimización, desde las em- paquetaduras de las válvulas para el circuito de sales fundidas, hasta el traceado eléctrico que es necesario para evitar la cris- talización de las sales en los intercambiadores de calor o en las tuberías cuando el sistema se encuentra inoperativo o en la fase de arranque.

Otro ejemplo de elemento pendiente de optimizar es la cimenta- ción de los tanques de sales, que deben proporcionar la necesa- ria solidez que requieren unos tanques de grandes dimensiones y peso, a la vez que deben suponer una adecuada barrera térmica que reduzca en lo posible las pérdidas térmicas por la base de los tanques. Existe pues un amplio campo de trabajo y optimización en el terreno de los sistemas de almacenamiento térmico median- te dos tanques de sales fundidas.

b) Desarrollar nuevos conceptos de almacenamiento térmico, tanto para calor sensible (cambio de temperatura en el medio de alma- cenamiento) como para calor latente (cambio de fase del medio de almacenamiento). Los sistemas de almacenamiento actuales que utilizan dos tanques de sales fundidas son sistemas basados en calor sensible. Aunque las sales de nitrato que se utilizan son abundantes y su precio no es prohibitivo, el alto punto de cristali- zación de las sales introduce un importante riesgo desde el punto de vista de la operación y mantenimiento, pues una vez que las sales son fundidas para introducirlas en el sistema deben perma- necer fundidas durante toda la vida de la central, lo que obliga a asegurar que en ningún punto de la instalación puedan alcanzar temperaturas inferiores a su punto de cristalización (~240 ºC). Por este motivo resulta interesante desarrollar nuevos sistemas de al- macenamiento alternativos.

Un ejemplo de sistema innovador de almacenamiento en calor sensible desarrollado para centrales termosolares es el sistema ba- sado en hormigón, comercializado actualmente por la empresa alemana Zublin AG. La Fig. 3 muestra un pequeño prototipo de este tipo de sistema de almacenamiento, de 400 kWh de capaci- dad.

91

Principales retos de I+D y potencial contribución a un mercado energético sostenible

1,3 m

1,7 m 9 m