Por Rikki Stancich, París
Es una gran noticia que el pasado mes de mayo, Wilson Solarpower Corporation obtuviera una subvención del Departamento de energía de los EEUU de hasta US$3.7 millones para desarrollar sus tecnologías patentadas para aplicaciones de energía solar de concentración o termosolar (CSP).
La tecnología CSP de Wilson Solarpower es el modelo a seguir cuando se hace referencia a eficacia de capital, recursos y energía, y capacidad de suministro. Mediante la sustitución de los componentes de acero por otros de cerámica en su receptor y microturbina patentados, las tecnologías pueden soportar temperaturas más altas y funcionar con una mayor eficacia que la que obtienen sus homólogos que trabajan con acero.
A diferencia de las turbinas de acero, que se basan en el ciclo Rankine, la tecnología de las torres de energía solar de concentración (CSP), basada en el ciclo Brayton que desarrolla Wilson Solarpower, usa aire como su medio de transmisión termal. Esto elimina las limitaciones tradicionales de dependencia del agua que perjudican a otras tecnologías CSP.
El sistema proporciona energía según la demanda mediante el uso de combustibles de reserva, como gas natural o biocombustibles, combinados con un concepto de almacenamiento termal novedoso, donde los módulos de almacenaje termal de 2 horas pueden acumularse para almacenar hasta 16 horas de energía.
La tecnología modular puede desplegarse en casi cualquier terreno, con un mínimo impacto en el medioambiente.
Finalmente, la compañía ha logrado una mejora en la calidad de productos que le permitirá competir de manera efectiva contra otras tecnologías solares y, en las últimas fases de desarrollo, contra los sistemas de combustible fósil convencionales sin la necesidad de subvenciones.
Merece la pena señalar que, cuando se refiere a la energía solar de los EEUU, no se consigue más vieja guardia que la que tiene el cofundador y presidente de Wilson Solarpower Corporation, Bruce Anderson.
Bruce Anderson es el fundador y editor de la revista Solar Age, del Solar Industry Investment Bulletin y de Renewable Energy News entre 1975 y 1986, y el primer estadounidense que recibió el premio de “Outstanding Solar Contribution” de la American Solar Energy Society. También ha llevado el timón de la tumultuosa historia de la energía solar en los EEUU en los últimos 40 años.
Desde que cofundó Wilson Solarpower en 2001, Anderson ha sido el responsable de hacer crecer hasta aproximadamente US$10 millones en capital social y de asegurar cerca de US$4.5 millones en ayudas estatales y federales para apoyar el desarrollo de las tecnologías de almacenamiento termal y del receptor de la compañía, así como construir acuerdos de codesarrollo con los pesos pesados de la industria Alcoa y St. Gobain, entre otros.
CSP Today: La tecnología CSP de Wilson Solarpower Corporation se basa en el ciclo Brayton, que no requiere agua (aparte de la necesaria para limpiar los espejos), dado que usa aire como medio de transmisión del calor. Aparte de los beneficios obvios de eliminar la logística del agua de la ecuación, ¿qué otros beneficios proporciona el ciclo Brayton?
Bruce Anderson: Mientras los colectores operan a cerca de 450ºC y las torres lo hacen a alrededor de 550ºC, el ciclo Brayton puede funcionar a 900-950ºC lo que ofrece oportunidades para ser más eficaz.
Un atractivo de nuestro paquete es que todo el bloque energético (la turbina más el receptor solar) se fabrica en serie y se envía al futuro emplazamiento como una única unidad que ya está preparada. Se sitúa en lo alto de una torre fabricada en serie, y enchufada a la red. Hay poca construcción en el lugar, a diferencia de lo que ocurre con los sistemas que usan vapor.
Además, es rápido obtener el permiso y ponerla en funcionamiento porque hay una mínima construcción en ese lugar. Como resultado, no hay necesidad de destruir el paisaje.
Comparada con otras opciones de energía renovable, que están sujetas a la intermitencia de nubes y variabilidad de viento, un beneficio importante es que las microturbinas pueden responder muy rápidamente a la demanda de energía, independientemente de las condiciones solares.
La razón de esto es que el combustible auxiliar, como el gas natural, contribuye rápidamente con el ciclo Brayton en el caso de que el cielo esté cubierto. En comparación con las grandes turbinas que funcionan con vapor y que son lentas, las más pequeñas responden de manera instantánea. También, estas pequeñas turbinas están diseñadas para funcionar de manera eficiente, incluso con energía parcial, en comparación con las turbinas de vapor.
Los atributos de capacidad de suministro eficaz del ciclo Brayton presentan valores mucho mejores para las compañías energéticas que la intermitencia poco fiable que ofrece la fotovoltaica o la eólica.
Las microturbinas funcionan más bien como un motor a reacción, con hojas que giran, y pueden tener un tamaño de desde 100 kilovatios hasta más de un megavatio.
Hay diversas microturbinas comerciales en el mercado. Hasta la fecha se han vendido miles para funcionar con millones de horas de operación, lo que significa que las turbinas por sí mismas se han probado y son fiables.
Cada módulo de microturbinas de Wilson Solarpower se vende como un paquete completo listo para conectarse a la red y a una fuente de combustible auxiliar. Un beneficio añadido es que toma el calor residual de la turbina para calentar agua o edificios, para refrigerar o para producir vapor (enfriamiento, calefacción y energía combinados, CCHP por sus siglas en inglés).
Uno de los problemas serios asociados a los sistemas de vapor convencionales es el número necesario de válvulas, bombas, intercambiadores de calor y las conexiones entre tuberías. El sistema es complejo y hay muchas oportunidades para fugas y pérdidas de eficacia.
En nuestro sistema, el almacenamiento es seco y está situado cerca del receptor y de la turbina, así que hay menores pérdidas de transporte. En el caso de que haya una filtración, lo único que podría escaparse sería aire, por lo que no causaría ningún impacto medioambiental.
CSP Today: Teóricamente, las unidades de Wilson Solarpower Corporation pueden construirse en un vertedero usando metano como combustible auxiliar. ¿Cómo de realista es esto?
Bruce Anderson: Las microturbinas comerciales pueden quemar fácilmente metano de baja calidad proveniente de vertederos. Quemar metano de baja calidad es una de sus aplicaciones claves.
Los vertederos no son buenos para casi ninguna otra actividad económica. Un sistema CSP de generación de energía que quema el gas de los vertederos puede producir un nuevo ingreso de vapor para los operadores del vertedero.
Nuestros heliostatos pueden situarse en bloques concretos que se asientan en lo alto de la tierra, en lo alto de la membrana de precinto del vertedero. La(s) torre(s) puede(n) situarse justo al sur de la membrana.
Situar las torres para que sus cimientos no penetren en la membrana es la clave a la hora de considerar el emplazamiento.
CSP Today: El sistema proporciona energía disponible pero no requiere sales fundidas u otros medios de almacenamiento más “convencionales”. ¿Puede explicar la “batería” que está desarrollando Wilson Solarpower Corporation?
Bruce Anderson: Básicamente, nuestra batería solar comprende materiales secos (por ejemplo, rocas, cerámica, etc.) que están situados en un contenedor bien aislado. Durante el día, el calor del receptor solar pasa a través del contenedor de almacenamiento. Nuestro sistema está diseñado para ser modular, así que el almacenamiento puede diseñarse para una duración entre 2 y 16 horas.
Por la noche, el aire caliente corre a través del material de almacenamiento caliente para encender el sistema. No hay nada patentado sobre el proceso, pero ciertos aspectos de él están registrados.
CSP Today: Con vistas al medio de almacenamiento en sí mismo, ¿está disponible fácilmente? ¿está sujeto a altos precios? y ¿cuál es el coste en comparación con el de las sales?
Bruce Anderson: El medio está extendido, con gran disponibilidad, extremadamente barato y tiene unos costes menores que los de las sales fundidas.
CSP Today: Wilson Solarpower Corporation está desarrollando receptores especiales para su tecnología del ciclo Brayton. ¿Cuál será la diferencia entre esos receptores y los que están disponibles actualmente?
Bruce Anderson: Nuestro plan comercial tiene tres fases. La inicial se centra en desarrollar una torre energética piloto de 100 kw que use la tecnología existente. Así que usa una turbina y heliostatos comercialmente disponibles y un diseño existente de receptor solar.
La fase 2 implica el desarrollo de nuestra propia tecnología para el receptor solar y la batería de almacenamiento solar, con un apoyo del Departamento de energía de los EEUU (DoE, por sus siglas en inglés) de hasta US$3.7 millones para desarrollar estas tecnologías. Estamos trabajando con WorleyParsons y el Centro aeroespacial alemán para desarrollar nuestra batería y nuestro receptor solar patentados. También estamos a punto de firmar un contrato con el DoE para la primera fase de financiación de este proyecto.
La fase 3 de nuestro plan comercial se aplicará dos años más tarde con nuestra tecnología registrada que autorizó el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés). Estamos desarrollando un intercambiador de calor y una microturbina fabricadas con cerámica para funcionar con el ciclo Brayton a altas temperaturas y con gran eficacia, bastante por encima de la convencional que proporcionan la termosolar y la fotovoltaica.
CSP Today: ¿Podría usar la tecnología de Wilson Solarpower Corporation receptores estándar? Y a la inversa, ¿podrían otras tecnologías usar receptores de Wilson Solar Power como componentes independientes?
Bruce Anderson: No. Sólo se usarán con nuestro paquete de diseño.
CSP Today: La tecnología de Wilson Solarpower Corporation es modular, usa módulos de 100 kw. ¿Cuáles son las ventajas de esta modularidad, en términos de asentamiento, alcance de mercado y permisos?
Bruce Anderson: La unidad más pequeña es la de 100 kw. En la propuesta del DoE, indicamos que exploraríamos la aplicación de tecnología hasta los 5 MW. Todavía no sabemos si podemos ir más allá, es algo que tendremos que descubrir.
La ventaja es que se podría construir nuestro sistema justo al lado de, por ejemplo, un hospital y usar tanto la energía como la calefacción, aproximadamente doblando la contribución económica del sistema. O, si quieres hacer una planta solar para generación de energía distribuida o a escala de servicio público, se puede hacer, también, con miles de unidades.
Hay una gran cantidad de flexibilidad con los sistemas modulares. Es un punto atractivo muy fuerte y la menor escala abre un gran mercado adicional para la CSP en la cima del ya gran mercado para los sistemas sólo a escala de servicio público.
Se podría poner, por ejemplo, cuatro de nuestros sistemas en mitad de una ciudad. No se puede decir lo mismo con la CSP conducida por vapor.
CSP Today: ¿Hay una aplicación para tejados en esta tecnología?
Bruce Anderson: Tenemos aspiraciones para desarrollar un sistema por medio del cual pongamos pequeños heliostatos en un tejado y situemos la torre en el suelo en la parte sur del edificio.
CSP Today: El proyecto piloto, que se construirá en Las Vegas, debe lanzarse en 2011. ¿Puede darnos más detalles sobre el calendario de trabajo y la elección de la localización para el mismo?
Bruce Anderson: Tenemos acordada una hoja de condiciones con nuestro anfitrión. Actualmente están en proceso de planear una reunión informativa donde nuestros futuros vecinos en Las Vegas pueden comentar el proyecto. Tenemos planeado abrir el camino en 2010 y poner en servicio el proyecto en 2011.
Las Vegas era de particular interés para nosotros desde una perspectiva de prueba del almacenamiento termal, dado que el pico de la demanda se sitúa casi hasta medianoche. Esto es intrigante en vista a nuestra batería solar, dado que la opción de almacenamiento de seis horas será un atributo muy atractivo cuando se hacen negocios en Nevada.
CSP Today: ¿Estará la tecnología a la altura de la fotovoltaica en términos de costes?
Bruce Anderson: Vamos a ir frente a frente contra la fotovoltaica. Suministraremos energía continua las 24 horas del día y los 7 días de la semana, algo que la fotovoltaica no puede hacer. También, podemos proporcionar calefacción y refrigeración, no sólo electricidad, doblando la devolución económica por aproximadamente el mismo coste.
Además, la fotovoltaica ha seguido su curso a la hora de reducir costes, mientras que la CSP está en el principio de su curva de costes. La producción en serie reducirá nuestros costes y, en combinación con las capacidades de almacenamiento termal y de capacidad de suministro energético, seremos ciertamente más competitivos. La fotovoltaica nunca puede estar en carga base, pero la CSP puede.
Además, nuestras cifras muestran que cuando lo estamos haciendo con, por ejemplo, 1000 MW (el equivalente a una central de carbón) en un solo año, tenemos el potencial para ser económicamente competitivos con carbón.
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