Nexus y su sistema para ahorrar espacio
May 20, 2015
La empresa emergente Nexus Renewables está desarrollando un sistema de reflector parabólico lineal y
Jason Deign
La empresa emergente Nexus Renewables está desarrollando un sistema de reflector parabólico lineal y almacenamiento térmico que reduce el uso del suelo en un tercio en comparación con otras plantas cilindroparabólicas, según declaró su director ejecutivo: Kevin Friesth
Friesth señaló que Nexus Renewables tiene previsto presentar a finales de mayo un prototipo previo a la comercialización con una superficie de espejos de 4046 m2 para abordar los mercados industrial y de microrred localizado.
Hay varios mercados de CSP potencialmente relevantes, como los de la India, Israel o Italia, donde el espacio es muy preciado.
Los planes de los que ha sido testigo CSP Today revelan un diseño de reflector parabólico lineal exclusivo que Friesth indica que se combinará con un bloque de generación con motor Stirling y varias opciones de almacenamiento térmico.
El sistema de reflector parabólico lineal compacto de la empresa incluye dos dispositivos de absorción por cada fila de cilindros. Estos, junto con dos reflectores curvados que hay sobre ellos, maximizan la producción del sistema atrapando el calor que normalmente se pierde por la reflectividad, la convección y el rebasamiento del principal dispositivo de absorción.
En la documentación de Nexus se indica que los sistemas cilindroparabólicos han tratado de reducir sus pérdidas por convección con un sistema de absorción cubierto con vidrio. Aun así, la entrada térmica amplificada solo se transmite al 60-70 % de la superficie del dispositivo de absorción y no hay un reflector en la superficie.
Según indica la empresa, con este diseño el sistema necesita solo dos tercios de la superficie de un sistema cilindroparabólico de un tamaño comparable o la mitad del terreno necesario para una disposición de fotovoltaica de doble eje a fin de lograr la misma producción.
El campo solar estará conectado a un motor Stirling ampliable diseñado por Ricardo, un fabricante de alto rendimiento, y empleará diferentes fluidos de transferencia térmica en función de la aplicación de CSP necesaria.
Según se indica en la documentación de Nexux, los motores Stirling en una configuración de ciclo combinado de punta a punta reducirán la convección y las pérdidas de resistencia del flujo y permitirán métodos de construcción sencillos.
Asimismo, el desarrollador propone el uso de sales fundidas para aplicaciones a temperatura elevada (hasta 585 ºC), como energía y calor combinados o generación energética con capacidad de suministro y almacenamiento.
Se emplearía aceite de maíz para temperaturas de hasta 230 ºC y aplicaciones como las plantas de ciclo combinado solar integrado y el incremento térmico.
Fuente: Nexus, 2015
Aplicaciones a baja temperatura
Por último, para aplicaciones a baja temperatura como el almacenamiento en frío, la congelación rápida y la refrigeración, el fluido de transferencia térmica sería el agua. Aunque Nexus indica que podría aumentarse la escala de la tecnología al nivel de red, las aplicaciones iniciales más claras se sitúan en la energía distribuida y el calor de proceso.
"Con el almacenamiento térmico con una capacidad de más de 5 MWh en un sistema residencial y de 2,5 kWh de energía generada con motor Stirling, podría tratarse de una microrred", explicó Friesth.
Los productores de energía independientes podrían utilizar la tecnología a escala comercial y de servicio público. Además, también podría ofrecer capacidad para suministrar energía en momentos de mayor demanda.
"Con una red con control central, la tecnología puede sentar las bases de una verdadera respuesta a la demanda y de energía distribuida en función de la demanda gracias al almacenamiento", declaró Friesth.
Tras un período de prueba del modelo de demostración de 4046 m2, Nexus fabricará en el segundo trimestre de este año otro modelo de demostración comercial de 12 000 m2 de campo solar y 1,8 MWth. Está previsto que la presentación comercial completa sea en 2016.
Finn Hansen, antiguo director gerente del fabricante de turbinas eólicas Vestas, está ejerciendo de responsable de la tecnología para Nexus. Además, la empresa señala al Departamento de Energía estadounidense y a los Laboratorios Nacionales Sandia entre sus prestamistas.
Por otro lado, algunas empresas de CSP han logrado establecerse con aplicaciones de nicho para calor de proceso industrial. Algunos ejemplos son el de GlassPoint, un fabricante de generadores de vapor solar en el espacio de la recuperación de petróleo, y el de Rackam, que fabrica un concentrador solar parabólico.
No obstante, algunas empresas emergentes más pequeñas todavía están teniendo dificultades para influir en los mercados industriales y de red distribuida.
Energía distribuida
En el caso de CEWA Technologies, está comercializando un diseño de disco concentrador en un punto para energía distribuida. Las tecnologías de disco son un formato favorable para aplicaciones de energía distribuida porque se pueden implementar de manera modular.
Sin embargo, los problemas de fiabilidad han inquietado a los fabricantes aficionados a este diseño, concretamente cuando han intentado utilizar motores Stirling. Infinia, Stirling Energy Systems y Wizard Power diseñaron sistemas de disco que utilizaban motores Stirling. Todos terminaron declarándose en quiebra.
Actualmente, solo algunos desarrolladores, como Innova en Italia y Ripasso en Suecia, siguen optando por la tecnología Stirling.
Otros suministradores de CSP se han centrado en modelos lineares más similares al concepto de campo solar de Nexus.
Por ejemplo, Focused Sun, utiliza espejos de Fresnel lineal con la incorporación de celdas fotovoltaicas en el dispositivo de absorción para maximizar la eficiencia.
"En el concentrador solar, reducimos los costes utilizando la fabricación sandwich", indicó el fundador de Focused Sun.
Por su parte, la empresa alemana Protarget y Global CSP están comercializando variantes modulares del enfoque de cilindroparabólica sólidamente establecido para colectores solares.
Por ahora, el interés comercial por estos proyectos ha sido limitado y el dr. Eduardo Zarza Moya, de la Plataforma Solar de Almería, cuestionó el nivel de eficiencia que puede lograrse con el sistema de reflector parabólico lineal compacto de Nexus.
"Tengo la impresión de que el sistema podría presentar un rendimiento óptico bajo porque, por la mañana y por la tarde, tendrá un elevado ángulo de incidencia. Esto reducirá la cantidad de radiación solar directa que puede aprovechar".
En su respuesta, Friesth indicó que cada fila de reflectores lineales compactos contaba con su propia compensación del eje de montaje para permitir una mayor precisión en el seguimiento.
"El uso de diseños lineales compactos, que incorporan una segunda fila de dispositivos de absorción, permite un mayor enfoque del reflector y que se reduzca la sombra en un sistema de reflector lineal estándar", comentó.