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Energía solar barata, de noche
Cuando se inauguró la planta de energía solar térmica más grande del mundo, en Ivanpah, California, a principios de este año, fue recibida con escepticismo. La planta de energía es indudablemente impresionante. Una colección de 300.000 espejos, cada uno del tamaño de una puerta de garaje, concentra la luz solar en tres torres de 140 metros, generando altas temperaturas. Ese calor produce vapor que impulsa el mismo tipo de turbinas que se utilizan en las plantas de energía de combustibles fósiles. Ese calor puede almacenarse (por ejemplo, calentando sales fundidas) y usarse cuando el sol se pone mucho más barato de lo que cuesta almacenar electricidad en baterías (consulte La energía solar térmica más grande del mundo suministra energía por primera vez).
Sol abrasador : Miles de espejos enfocan la luz solar en una torre para generar altas temperaturas en una planta de energía en Ivanpah, California.
Pero muchos expertos, incluso algunos que invirtieron en la planta, dicen que podría ser la última de su tipo. David Crane , CEO de NRG Energy, una de las tres empresas, incluidas BrightSource Energy y Google, que financió la planta, dice que la economía parecía buena cuando se propuso la planta por primera vez hace seis años. Desde entonces, el precio de los paneles solares fotovoltaicos convencionales se ha desplomado. Ahora apostamos por la energía solar fotovoltaica, dijo a una multitud de investigadores y empresarios en una conferencia a principios de este año.
El encanto de la tecnología solar térmica es simple. A diferencia de los paneles solares convencionales, puede generar energía incluso cuando el sol no brilla. Pero en la práctica, es mucho más caro que la energía de combustibles fósiles y la electricidad de paneles solares. Y esa realidad ha hecho que los investigadores se esfuercen por encontrar formas de hacer que la tecnología sea más competitiva.
Un gran desafío, dice Philip Gleckman, director de tecnología de Areva Solar , es que los conjuntos de espejos, así como los motores y las cajas de cambios que se usan para apuntar al sol, son costosos. Una posible solución, dice, proviene de una startup de San Francisco, Otro laboratorio , que reemplaza los motores con neumáticos y actuadores que se pueden fabricar de forma económica utilizando el equipo de fabricación que se utiliza actualmente para fabricar botellas de agua de plástico.
El jefe de esfuerzos solares de Otherlab, Leila Madrone , dice que la tecnología podría reducir el costo de los campos de espejos para concentrar la luz solar en un 70 por ciento. Pero incluso esta reducción de costos, dice, no será suficiente para hacer que la tecnología sea competitiva con los paneles solares, a pesar de que los espejos representan entre un tercio y la mitad del costo total de una planta termosolar.
Reducir los costos generales requerirá aumentar la cantidad de energía que puede generar una planta termosolar, de modo que pueda vender más energía por la misma cantidad de inversión. Un enfoque para aumentar la producción de energía es aumentar las temperaturas a las que pueden funcionar las plantas de energía solar térmica, lo que las haría más eficientes. Actualmente operan a 650 ° C o menos, pero algunos investigadores están desarrollando formas de aumentar esto a entre 800 ° C y 1200 ° C. Ese enfoque está siendo perseguido por otra startup, Halotécnica , que utiliza procesos de cribado de alto rendimiento para desarrollar nuevos materiales, incluidos nuevos tipos de sal y vidrio, que pueden almacenar calor a estas altas temperaturas (consulte Energía solar barata por la noche).
Otra opción, financiada por un nuevo programa de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Energía de EE. UU., Es hacer plantas de energía que agreguen paneles solares a las plantas de energía solar térmica. La idea básica es que los paneles solares solo pueden convertir de manera eficiente ciertas longitudes de onda de luz en electricidad. Gran parte de la energía de la luz infrarroja y ultravioleta, por ejemplo, no se convierte, sino que se emite en forma de calor. Los nuevos proyectos buscan formas de aprovechar ese calor.
Los sistemas solares que combinan calor y paneles solares no son nuevos. Durante muchos años, las empresas han ofrecido sistemas solares que colocan tuberías de agua detrás de paneles solares; el calor residual de los paneles hace que el agua esté lo suficientemente caliente para las duchas.
El nuevo enfoque, sin embargo, es buscar formas de alcanzar temperaturas mucho más altas, lo suficientemente altas como para usarse para generar electricidad. Dichos métodos generalmente implican concentrar la luz solar para generar altas temperaturas y luego desviar parte de esa luz solar concentrada a los paneles solares.
En un caso, las nanopartículas suspendidas en un fluido absorben longitudes de onda de luz solar que los paneles solares no convierten de manera eficiente. Esas nanopartículas calientan el fluido. La luz que pueden utilizar los paneles solares pasa a través del fluido a un panel solar. Otros investigadores usan espejos que permiten que solo ciertas longitudes de onda pasen a través de ellos.
Howard Branz , el gerente de programa a cargo de estos proyectos en ARPA-E, dice que la esperanza es que el costo adicional de estos sistemas híbridos se compensará con dos cosas. En primer lugar, los sistemas serán más eficientes y convertirán potencialmente más de la mitad de la energía de la luz solar en electricidad, en comparación con el 15 o el 40 por ciento de los paneles solares convencionales existentes.
En segundo lugar, la capacidad de almacenar calor para usarlo cuando sea necesario será más valiosa a medida que se instale más energía solar. Alemania, que tiene mucha más energía solar que cualquier otro país, a veces tiene que pagar a sus vecinos para que tomen el exceso de energía solar generada en algunos días soleados. Este programa mira hacia un futuro que podría ser mañana en Alemania, tres años en California, cinco años en Arizona, dice Branz. Pero eventualmente este futuro llegará a todos los lugares donde la gente quiera generar mucha electricidad con energía solar.