Crece la competencia de la CSP con el nuevo diseño Fresnel al permitir temperaturas más altas
El último diseño de Frenell para centrales de CSP integra un sistema de sales fundidas a temperatura
La capacidad instalada a escala global de CSP con tecnología Fresnel está actualmente en 177 MW, frente a los 4,2 GW del sistema cilindro-parabólico y los 629 MW de la CSP de torre, según los datos de CSP Today Global Tracker.
Aunque los diseños con tecnología Fresnel ofrecen determinadas ventajas en los costes de fabricación e instalación, el desarrollo de estos sistemas se ha visto perjudicado por su incapacidad de operar a temperaturas lo suficientemente altas para permitir el almacenamiento de energía.
La prestación de almacenamiento de energía se ha convertido en un motor principal del desarrollo de la CSP, y la competencia en este sector podría intensificarse en el futuro próximo, ya que la alemana Frenell ha anunciado recientemente el lanzamiento de la primera tecnología de orientación lineal a escala comercial que emplea sales fundidas como fluido de transferencia de calor (HTF, por sus siglas en inglés) y medio de almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés).
Al contrario que el colector de sistema cilindro-parabólico con aceite sintético como HTF, este no requiere intercambiadores de calor aceite-sal y la temperatura de almacenamiento en las sales no se limita a la temperatura máxima de HTF del aceite, según explicó Anton Hoffmann, ingeniero de proyectos en Frenell, a CSP Today.
“El incremento de la temperatura del HTF hasta 550 grados Celsius permite el uso de turbinas de vapor con recalentamiento avanzado de ciclo Rankine, que aumentarán significativamente la eficiencia del bloque de potencia”, aclaró Hoffmann.
Segúnafirmó Frenell, esta mejora podría disminuir el coste medio teórico de generación de electricidad (LCOE, por sus siglas en inglés) hasta entre 50 USD/MWh y 70 USD/MWh, en función de la generación de potencia de carga base, con más de 15 horas de TES.
Este precio está por debajo de las previsiones para otras tecnologías de CSP.
La Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) ha previsto recientemente una caída del LCOE en las centrales de sistema cilíndrico-parabólico de un 37 % hasta 90 USD/MWh de aquí a 2025, y del coste de generación de las torres solares de un 43 % hasta 80 USD/MWh.
Ahorros en la estructura
Los sistemas Fresnel se benefician de diversas ventajas en la fabricación e instalación frente a los sistemas cilíndrico-parabólicos, según explicó Hoffmann.
Los espejos primarios se componen de espejos planos de vidrio flotado cuyo coste de fabricación es menor que el de los espejos curvos empleados en los diseños cilíndrico-parabólicos, aclaró.
El campo de espejo Fresnel normalmente se sitúa cerca del suelo y es, por tanto, menos sensible a las cargas producidas por el viento, lo que permite una estructura de soporte relativamente delgada, para la que se emplea acero laminado de bajo coste y perfiles de acero estándar.
Además, el receptor en un sistema Fresnel no requiere las juntas giratorias que se emplean en los sistemas cilíndrico-parabólicos, ni tubos flexibles entre las unidades del colector, lo que reduce aún más los costes, según aseguró Hoffmann.
“Esto resulta de particular importancia para el uso de sales fundidas, puesto que se ha demostrado que las conexiones giratorias y flexibles de las tuberías presentan una alta complejidad técnica en combinación con el fluido de las sales fundidas”, explicó.
La elevada proporción de préstamos de bancos comerciales a proyectos finalizados con tecnología Fresnel pone de relieve las posibilidades comerciales de esta tecnología.
La central de 125 MW Reliance Areva CSP 1 en India es la primera construida a gran escala con tecnología Fresnel hasta la fecha. El proyecto se financió en un 70 % mediante deuda extranjera, un 5 % mediante deuda local y un 25 % con participación de capital.
La central española de 30 MW Puerto Errado 2, que utiliza un colector Fresnell y está en funcionamiento desde mayo de 2012, obtuvo préstamos de tres bancos comerciales europeos.
Proyectos de CSP con tecnología lineal Fresnel en construcción
Explotación industrial
Según explicó a CSP Today Michele Scandellari, director general del promotor solar Enerray, las aplicaciones industriales presentan grandes oportunidades comerciales para la tecnología Fresnel.
Enerray se creó en 2007 a partir del consorcio italiano Maccaferri Group y desde entonces se ha centrado exclusivamente en el desarrollo de la fotovoltaica. En 2014, la empresa fue seleccionada para construir la central CSP de demostración de 1 MW con ciclo Rankine y fluido orgánico (ORC, por sus siglas en inglés), la cual producirá electricidad y calor para procesos industriales.
Esta central consta de un concentrador lineal Fresnel y un pequeño sistema cilíndrico-parabólico funcional, y está previsto que entre en funcionamiento en septiembre.
El coste de la central se estima en 6,5 millones de euros (7,4 millones de dólares americanos) y el grupo marroquí OPC, el mayor productor de fosfato del mundo, está financiando la central para evaluar su productividad con vistas a posibles aplicaciones futuras.
“Las aplicaciones industriales, especialmente en el sector minero, son un campo muy interesante para la tecnología Fresnel en términos de producción de electricidad y calor”, explicó Scandellari.
Los emplazamientos mineros más adecuados serían los ubicados en zonas con altos niveles de radiación solar directa, tales como Marruecos, Sudáfrica, Chile y algunas partes de Brasil y de Australia Occidental. Los nuevos mercados como Irán ofrecen también grandes oportunidades, destacó.
El uso que hace Frenell del almacenamiento con sales fundidas constituye un avance para los diseños Fresnel, y Hoffmann opina que un ulterior desarrollo de los proyectos Fresnel en los próximos años comportará mayores reducciones en los costes.
“La tecnología Fresnel no está más que en los albores de una nueva evolución en la reducción de costes”, concluyó.
Por Heba Hashem
Traducido por Vicente Abella