Los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) pueden impulsar la conversión de la energía termosolar en electricidad. Permiten el almacenamiento eficiente de calor durante el día para que la producción de electricidad continúe por la noche.
Actualmente, la expansión de centrales de energía termosolar concentrada pequeñas y medianas es limitada debido a la escasez de sistemas TES hechos a la medida. TES juega un papel clave en hacer que los sistemas de energía termosolar de concentración sean más competitivos que sus equivalentes fotovoltaicos, y complementan a la energía eólica y fotovoltaica. Permite ajustar el diseño y / u operación de la central a diferentes estrategias potenciales. Por ejemplo, para satisfacer la demanda de los consumidores en sistemas de energía aislados o para maximizar la producción de electricidad para las centrales conectadas a la red de distribución de energía que pueden exportar electricidad, aumentando así los ingresos.
El proyecto ORC-PLUS, financiado con fondos europeos, abordó este desafío explorando la idoneidad del empleo de sistemas orgánicos de ciclo Rankine (ORC) como motores térmicos para producir energía eléctrica en pequeñas centrales de energía termosolar concentrada. En estas aplicaciones, el ORC utiliza energía térmica obtenida del sol para evaporar su fluido de trabajo de alta masa molecular y generar electricidad gracias a la expansión del vapor en una turbina acoplada a un generador. «Estos sistemas son una buena opción tecnológica porque son altamente confiables y se pueden implementar en ubicaciones remotas, pero una limitación técnica importante es su necesidad de un suministro constante de calor», dice el coordinador del proyecto Walter Gaggioli. «TES ayuda a superar esta deficiencia».
24 horas al día, 7 días a la semana, electricidad a pedido
Después de probar dos opciones de TES diferentes y tres prototipos, el equipo de ORC-PLUS desarrolló un sistema TES innovador optimizado para centrales de energía termosolar concentrada de tamaño mediano. El sistema amplía la producción de energía de una central de energía termosolar existente en Marruecos compuesta por colectores Fresnel lineales y una unidad de energía ORC de 1 MWe. El sistema TES aumenta la producción de energía hasta 4 horas durante las horas de la tarde (18:00-22:00) para la central ubicada en el Green Energy Park de Ben Guerir, lo que le permite cubrir los picos de carga de la red local de media tensión.
La producción de energía mejorada ofrece muchos beneficios
ORC-PLUS contribuye a abordar varios desafíos climáticos y energéticos. «Existe un enorme potencial para las termosolares de pequeña y mediana escala (1-10 MWe) para sustituir los costosos sistemas de electro-diesel en aplicaciones rurales dentro y fuera de la red, reduciendo así las emisiones de gases de efecto invernadero», explica Gaggioli. «La naturaleza distribuible de la energía producida por ORC-PLUS es complementaria a la energía menos distribuible producida por otros sistemas de energía renovable como la fotovoltaica y la eólica». Despachable se refiere a la producción de electricidad bajo demanda. «Esto hace que el sistema sea una tecnología potencialmente estratégica para complementar otras energías renovables y apuntar a un alto porcentaje general de energías renovables en el suministro de energía global», dice Gaggioli. La central ORC-PLUS se pondrá en marcha a fines de 2020, creando empleos y revitalizando las industrias locales en el camino. La solución técnica desarrollada mejora la eficiencia media anual de la transformación de calor solar en electricidad hasta en un 20%. En general, el proyecto redujo el tiempo de amortización en un 30%, hasta 8 años, mejorando así el potencial de penetración en el mercado. Se espera que la menor inversión requerida para las centrales de energía termosolar concentrada de pequeña y mediana escala despierte un interés considerable por parte de los inversores del mercado. ORC-PLUS mejoró la fabricación de colectores solares Fresnel, reduciendo el coste de inversión de las futuras centrales de energía termosolar en aproximadamente un 20%. «Las soluciones preempaquetadas de ingeniería desarrolladas y adaptadas a estas termosolares se pueden replicar ampliamente en Europa y África», concluye Gaggioli.
