Imagen del nuevo laboratorio de flujo solar del Instituto Real de Tecnología KTH. Imagen cortesía de KTH.

Por Jason Deign

Traducido por Alexandra Aretio

Las actividades de investigación y desarrollo de CSP se han visto impulsadas con la apertura de un nuevo laboratorio solar interior para investigación de alto flujo.

El 27 de febrero de 2015 se inaugura el laboratorio, en el departamento de tecnología energética y térmica del Instituto Real de Tecnología KTH ubicado en Estocolmo (Suecia), para investigadores que desarrollan proyectos de tecnologías de concentración solar como CSP y fotovoltaica de concentración.

El núcleo de la instalación, el primero de su tipo en los países nórdicos, consta de una serie de doce lámparas reflectoras de arco de xenón de 7 kW con concentradores de lentes Fresnel que suministran 20 kW en un objetivo de 20 cm de diámetro situado a 1,5 metros y un flujo luminoso máximo de 6,7 MW/m².

La configuración imita al flujo de disco parabólico y puede alcanzar temperaturas que llegan a los 2000 ºC. "Los componentes del alto flujo forman el elemento central de las plantas de energía solar de gran rendimiento y suelen ser los componentes con límite de vida en estas instalaciones", señala KTH en su sitio web.

La apertura del laboratorio supone una incorporación adicional a los centros de investigación en flujo solar existentes en Europa, que incluye instalaciones en el Centro Aeroespacial Alemán (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt o DLR, por sus siglas en alemán) y el Instituto Paul Scherrer en Suiza.

"Hay instalaciones similares e incluso más grandes en institutos de investigación y hay universidades que realizan este tipo de investigación", señaló Björn Laumert, profesor asociado en el departamento de tecnología energética y térmica del KTH. "Pero esta instalación cuenta con algunas características únicas".

Por ejemplo, la disposición del KTH no emplea espejos traseros parabólicos para concentrar la luz. De hecho, "se nos ocurrió la idea de utilizar lentes en vez de espejos —declaró Laumert—. Un estudiante de doctorado pensó en ello".

El diseño permite que el KTH utilice reflectores con un coste relativamente bajo, de los que utilizaban los transportistas marinos chinos, sin comprometer la calidad de los resultados. Además, la utilización de lentes facilitará la simulación de configuraciones cilindroparabólicas, con solo cambiar el diseño de la lente.

Tres proyectos

Asimismo, aunque Laumert reconoce que la luz no imitará con precisión las fuentes de luz estandarizadas para fotovoltaica, los investigadores del laboratorio podrán aplicar filtros a las lámparas para estudiar determinadas longitudes de onda. Ya se ha anunciado que se utilizará la instalación en tres proyectos relacionados con CSP.

El primero es un proyecto de sistema de energía solar de microturbina optimizado (OMSoP, por sus siglas en inglés) cofinanciado por el Séptimo Programa Marco de investigación y desarrollado de la Unión Europea, que busca el desarrollo de sistemas de CSP de hasta 10 kW con turbinas de microgas para generación de electricidad.

Dentro de esto, el laboratorio de KTH se empleará para diseños de discos. En segundo lugar, KTH está trabajando con el desarrollador sueco de disco Stirling Cleanergy, que el año pasado hizo amago de entrar en el mercado de Oriente Medio.

Además, KTH está ayudando a la empresa a desarrollar receptores nuevos más eficientes y rentables. Por último, un tercer proyecto, bajo el mando de un programa nacional sueco de investigación turboenergética, analizará la regulación del combustible y el flujo solar en una planta híbrida de CSP y gas.

No obstante, el laboratorio está abierto a otros clientes. Para acuerdos de investigación directos, Laumert afirmó que KTH, como universidad, puede ofrecer ventajas económicas frente a los institutos tradicionales de investigación.

"Quizás no tengamos que incorporar costes fijos de manera similar a como lo hacen los institutos de investigación —declaró Laumert—. Tenemos costes fijos y debemos gestionarlos pero no son equiparables a los de otros institutos”.

"Ahora el laboratorio está instalado, no hay gastos aparte de los de explotación y los de los componentes. Asimismo, podemos trabajar con estudiantes de doctorado y tenemos a muchos que podemos utilizar en este proceso. Y, obviamente, podemos contar con los estudiantes de máster".

Apoyo a la investigación

Efectivamente, Laumert señala que KTH puede ofrecer servicios de apoyo a la investigación que van desde el nivel de máster hasta un desarrollo completo de programas. Esto ofrece a los desarrolladores una amplia variedad de opciones de apoyo entre las que elegir: desde pequeños proyectos especializados hasta grandes programas.

Otra manera en la que los desarrolladores puedan aprovechar el laboratorio es trabajando con órganos de financiación. De hecho, KTH ya trabaja con el programa sueco de investigación solar y está enviando solicitudes para proyectos a nivel regional nórdico.

En estos casos, Laumert declaró lo siguiente: "Creo que somos un socio atractivo porque somos una universidad muy sólida".

Todo esto se añade a una mayor elección y flexibilidad para la investigación solar, especialmente CSP. Concretamente, instalaciones como el laboratorio de KTH podrían facilitar que se lleven a cabo proyectos más pequeños que puedan conducir a mejoras progresivas.

La presencia de estos laboratorios es fundamental para investigar nuevas tecnologías de CSP, según indicó laria Besozzi, responsable de desarrollo empresarial en el desarrollador suizo de tecnología Airlight Energy.

"Los simuladores solares de alto flujo ofrecen una fuente constante y en función de la demanda de radiación solar de concentración", declaró.

"Por ejemplo, Airlight Energy colabora con el profesorado de portadores de energía renovable en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zúrich que ha desarrollado su propio simulador de flujo solar. Este instrumento puede alcanzar un factor de concentración de hasta 10 000 soles".