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Los nuevos rumbos del almacenamiento térmico en las plantas termosolares

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A día de hoy, 3,7 GW de plantas termosolares (CSP) tienen almacenamiento térmico, o bien lo están construyendo. Esto significa que el 59% de la capacidad actualmente en desarrollo contará con este sistema,  que permite prolongar las horas operativas de estas instalaciones más allá de la puesta de sol y ofrecer energía de una forma más gestionable.  Por CSP Today
Los nuevos rumbos del almacenamiento térmico en las plantas termosolares
Valle Sol 1 y 2 (Cádiz), de Torresol Energy-Sener

Una de las primeras plantas en contar con almacenamiento térmico fue la planta SEGS I en California. Este sistema contaba con una capacidad total de tres horas de almacenamiento a plena carga. Funcionó desde 1985 hasta 1999, cuando fue dañado a causa de un incendio y nunca fue reemplazado. Tras ello, hubo que esperar hasta 2009 para volver a ver una planta CSP con almacenamiento de energía, en este caso la española Andasol 1, la primera planta cilindro parabólica de Europa.  Esta planta cuenta con un sistema indirecto de dos tanques, que operan con 28.500 toneladas de sales fundidas que permiten hacer funcionar la turbina a plena carga durante 7 horas y media.

Los últimos proyectos han mostrado que la tendencia en el mercado es incrementar las horas de almacenamiento térmico de energía (excepto en los casos en los que exista una limitación impuesta por la regulación local) con el objetivo de sacar el máximo partido a las ventajas económicas de los sistemas de almacenamiento térmico de gran escala. Como ejemplos de ello, Torresol puso en marcha su planta sevillana Gemasolar de 20MW con 15 horas de almacenamiento, y ACWA está a punto de empezar la construcción de la planta de CAP Bokpoort en Sudáfrica, que aportará más de 9 horas de almacenamiento.

Los últimos anuncios en Chile, como la licitación del Gobierno para la planta de CSP que finamente desarrollará Abengoa y contará con 17,5 horas de almacenamiento térmico en sales fundidas, o la planta Pedro de Valdivia de Ibereólica que está en fase de desarrollo y contará con 10,5 horas de almacenamiento, muestran que los promotores también están optando por sistemas de gran escala de almacenamiento.

Tecnologías
Los tres principales tipos de tecnología empleados actualmente para almacenamiento térmico de energía se podrían clasificar de la siguiente manera:

• Sensible:
- Sales fundidas. Tanque doble
- Sistema termoclina. Hormigón.
- Sistema termoclina. Lecho compacto.
- Sistema intercambio de arena.

• Latente:
- Sales
- Aleaciones mecánicas

• Termoquímico:
- Óxido metálico
- Descomposición amoníaco
- Ciclos con azufre.

La decisión de emplear una u otra tecnología en una planta de CSP está altamente condicionada por el fluido de transmisión térmica que emplea.

A medida que las compañías de CSP vayan incrementando las temperaturas con el fin de aumentar la eficiencia de las plantas, los aceites sintéticos tendrán dificultades serias para mantener la estabilidad. Las sales fundidas pueden operar a temperaturas más elevadas que los aceites, pero en la actualidad están limitados a un máximo de 650°C. El uso de nanopartículas podría prolongar la vida útil de las sales fundidas ampliando este límite en la temperatura máxima, y por otro lado, variaciones de las mezclas básicas usadas en la actualidad podrían disfrutar de una segunda vida como materiales de cambio de fase (PCM por sus siglas en inglés).

Utilizar materiales sólidos para almacenamiento térmico de energía parece una elección lógica dado su bajo precio, su modularidad y escalabilidad, y la relativa simplicidad de la tecnología empleada. Si además le añadimos que el medio de transmisión de calor es el aire, parece que la elección es aún más clara. Pero estas soluciones se ven en parte limitadas por su estabilidad térmica, que no es mucho mayor que la de las sales fundidas.

Máxima atención
La pregunta que debemos hacernos entonces es: si los materiales sólidos para almacenamiento térmico tienen tantas ventajas, ¿qué está frenando su adopción?

El grafito parece haber demostrado ser viable como medio para almacenamiento térmico, no obstante para ser usado como parte de un sistema híbrido, para vapor sobrecalentado, más que como sistema independiente en una planta termosolar de concentración. Por lo tanto, queda por demostrar que el grafito pueda ser utilizado en exclusiva para generación de electricidad. Mientras tanto, el interés que el Departamento de Energía de los Estados Unidos tiene en la actualidad en procesos termoquímicos puede ser un indicador de los nuevos rumbos que el almacenamiento de energía está tomando, aunque es muy pronto para estar seguros.

Además, si la CSP empieza a operar a temperaturas extremadamente altas, podría llegarle el momento a otros procesos más exóticos como la producción de hidrógeno mediante electrólisis a alta temperatura o termólisis directa, abriéndole el camino al hidrógeno o el amoniaco como productos para el almacenamiento de energía. Hoy por hoy esto es altamente especulativo, así como lo es la idea de que estos productos ganen apoyo tanto político como empresarial, además de los fondos necesarios para su financiación.

Lo que está claro es que nunca antes había habido tanta atención puesta en la investigación y desarrollo de los sistemas de almacenamiento térmico de energía. Podemos esperar que las sales fundidas mantengan el dominio del mercado en el futuro próximo, pero hay varios factores que impulsarán la implantación de nuevas tecnologías orientadas a más altas temperaturas. Una expansión de las opciones del almacenamiento de energía solo puede verse como algo muy positivo para la industria.

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