Bienvenidos a la nueva era solar

SEVILLA/GRANADA.-  Sol y nubes en el cielo de Sanlúcar la Mayor (Sevilla), donde a lo lejos se ven ya las dos gigantescas torres de la PS-10 y la PS-20. Estas dos plantas termosolares de 11 y 20 megavatios (MW) forman parte del complejo Solúcar, en el que la empresa Abengoa pretende contar con 303 MW solares en 2013. No muy lejos de allí, en Marquesado de Zenete, en Aldeire (Granada), se encuentra la central termosolar Andasol-1, ésta de 50 MW y de la compañía ACS. Se ha hecho famosa por contar con un novedoso sistema de almacenamiento que le permite producir electricidad a plena carga durante 7,5 horas incluso de noche. Son muchas las ideas que cambian sobre la energía solar cuando se entra en estas dos instalaciones únicas en el mundo.

C. Á.

La torre de la PS-10 (a la izquierda) y la de la PS-20.

La central PS-10 comienza a despertar todavía de noche. Antes del amanecer, sus 624 paneles de espejos (helióstatos) deben ir orientándose todos de forma exacta hacia la torre de 115 metros de alto; cada uno de estos helióstatos de 120 m² se coloca en una posición diferente y una desviación de un solo miliradián en los más alejados, a un kilómetro de distancia, supone una diferencia de un metro en el enfoque. Con todo, la operación no dura más de 15 minutos y cuando aparece el primer rayo de sol del día, los espejos están ya listos para atraparlo y dirigirlo al receptor de la torre, que irá calentándose hasta alcanzar una temperatura de unos 450 grados. Este calor se aprovecha para transformar agua en vapor y mover una turbina con la que generar electricidad. Los que llevan mucho en este sector hablan de la "larga noche termosolar" para referirse a la prolongada interrupción que sufrió el desarrollo de esta tecnología tras muchos años de investigación. La central PS-10 fue la primera planta comercial construida en el mundo tras ese periodo de "oscuridad" y además fue la primera de este tipo con torre. En el amanecer que dejó atrás esa larga noche, España lidera ahora el desarrollo de estas plantas solares.

"Un día de claros y nubes como hoy es complicado operar, pues la planta necesita radiación directa para funcionar", detalla Valerio Fernández, director de Operación y Mantenimiento de Abengoa Solar. Tal es así, que al comienzo de la mañana la planta está parada por las nubes, pero unas horas después, ya hay incluso demasiado sol y aparece entonces junto a la torre un enorme punto de luz suspendido en el aire, a más de 100 metros de altura: es el reflejo de los espejos que han dejado de orientarse hacia la torre para no dañar la instalación. A pesar de todas estas complicaciones, la maquinaria funciona como un reloj. Como explica Fernández, para poder vender en el mercado eléctrico la central está obligada a realizar estimaciones de producción con 30 horas de antelación y el margen de error de estas predicciones es de apenas un 2%. Es más, si quisiera, la planta podría ajustar perfectamente su producción a la estimación avanzada para evitar penalizaciones, pues cuenta con un pequeño sistema de almacenamiento de agua y vapor (con la que se puede producir una hora de electricidad) y con el apoyo de una caldera de gas natural para periodos muy nublados. "Los desajustes de la predicción son tan pequeños que no nos merece la pena", indica.

En la sala de control de la central Andasol-1 tres operarios siguen la evolución de su enorme campo solar bajo un cielo también con sol y nubes. En este caso no se trata de una planta de torre, sino de canales parabólicos (los espejos tienen forma parabólica y no reflejan los rayos de sol hacia una torre lejana, sino a un tubo absorbedor que pasa justo por delante). La gran novedad es su sistema único en el mundo de almacenamiento con sales fundidas, que permite seguir produciendo energía hasta siete horas y media sin sol. "Con este sistema nuestra jornada de operación en un día de verano es de 18-20 horas y en invierno de 8-10 horas", explica el director de la planta, Manuel Cortés, "nosotros buscamos ajustarnos a la curva de la demanda, así que cubrimos el pico de las 20,30 de la noche, cuando más gente hay consumiendo en las casas, hasta las 23 horas, lo que pensamos que no merece la pena es llegar hasta las 4 de la madrugada". Lo cierto es que sería factible y ya hay una planta en construcción en Fuentes de Andalucía (Sevilla) con un sistema de almacenamiento para 15 horas, pero el responsable de Andasol-1 y Andasol-2 asegura que la clave está en el precio de la electricidad, que es mayor en los momentos de mayor consumo y menor cuando no se necesita. "Dependiendo del precio del pool podemos decidir si producir energía o almacenarla para más tarde".

C. Á.

El catedrático Valeriano Ruiz en la central PS-10.

Con este innovador sistema de Andasol-1 se puede ir todavía más lejos y no es raro que de vez en cuando suene el teléfono en la sala de control con una consigna para reducir o aumentar rápidamente la producción. Esto se hace para corregir en tiempo real las desviaciones que ocurren en otros puntos del sistema eléctrico, como cuando empieza a soplar mucho viento y aumenta mucho la generación de los parques eólicos lejos (o al contrario). Son muy pocas las tecnologías que puedan ofrecer este servicio hoy en día en España, y desde luego no lo dan las nucleares, que funcionan siempre a plena potencia. Además, en este caso se puede hasta desconectar de la red la planta solar sin que deje por ello de recolectar energía para más tarde. "Estas plantas termosolares son las mejores para el sistema eléctrico, pues son gestionables y proporcionan estabilidad a todo el conjunto", asegura Luis Crespo, secretario general de Protermosolar, que considera que muchas centrales termosolares que están construyéndose ahora mismo posiblemente realicen cambios para incorporar sistemas de almacenamiento como este.

Para entender las proporciones de gigante de estas centrales basta ver el tiempo que se tarda en limpiar toda esta superficie de espejos. En el caso de Andasol-1, esta operación se realiza con dos camiones que salen el lunes de los dos extremos opuestos del campo solar. Los dos vehículos se cruzan a mitad de semana y terminan su trabajo en los últimos días. Está claro que una de las mayores limitaciones de estas tecnologías está en la gran superficie que ocupan y su impacto en el paisaje. Si desde lejos resultan mucho más impactantes las plantas de torre, de cerca lo son las de cilindros parabólicos. Esto ocurre porque en las centrales como la PS-10 los helióstatos pueden intalarse sin tener que modificar el terreno original, en cambio en las que son como Andasol-1 resulta necesario allanar el suelo, lo que en la central granadina supuso el movimiento de 3 millones de m³ de tierra. ¿Cuánto espacio se necesitaría para generalizar la construcción de este tipo de plantas? Es sólo un ejercicio teórico, pero Valeriano Ruiz, catedrático de Termodinámica de la Universidad de Sevilla y uno de los mayores expertos en estas centrales termoeléctricas, estima que para producir los 300 TWh de electricidad al año que se consumen en España se requeriría una superficie de unos 3.000 km², lo que equivale a un 0,6% del territorio del país. Esta proporción resulta del todo impensable, pero no lo es tanto ya para el catedrático extremeño el alcanzar un 40-50% del consumo total, para lo que habría que construir entre 1.200 y 1.500 plantas como las de 50 MW actuales. ¿Muchas? Ruiz lo tiene claro: "No es lo mismo impactar que contaminar".

C. Á.

Los tanques de almacenamiento de Andasol-1 miden 38 metros de diámetro y 14 de alto.

Desde luego no falta interés por construirlas, pues como explica Crespo, antes de que Industria optara por limitar su expansión había peticiones para instalar en España unos 15.000 MW, que vienen a ser unas 300 plantas termosolares de 50 MW. "El Ministerio de Industria se asustó por la cantidad de peticiones, pero hay capacidad para 15.000 MW sin problemas", asegura el secretario general de Protermosolar, que ve bien otra posibilidad abierta ahora desde Europa para no encarecer demasiado la factura eléctrica por el pago de primas a las instalaciones: ¿Por qué no que sea otro país el que se haga cargo de las ayudas? "El sistema español no puede pagar la fiesta de todas las primas, pero por qué no, por ejemplo, Luxemburgo", incide. Esta opción ha aparecido ahora a raíz de la directiva europea de 23 de abril de 2009 relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, que permite a un país europeo el contabilizarse megavatios renovables instalados en otro estado como propios para cumplir el objetivo del 20% de renovables en 2020. Aunque no está claro que esto pueda hacerse, pues es decisión de cada país el transponer a su legislación esta parte de la directiva. ¿Es que estas centrales son sólo viables con la prima de 27 céntimos de euro? "Esto es cierto para conseguir la financiación del banco para construirlas, pero pasados 17-20 años la instalación ya está pagada y entonces resultará un negocio incluso mayor que la nuclear de Garoña pues el coste de combustible es cero y los únicos gastos son de mantenimiento", recalca el secretario general de esta asociación dedicada a la promoción de la termosolar.

Aparte de las plantas termosolares de torre y de cilindros parabólicos, también existen de otros dos tipos: de concentradores lineales de Fresnel y de disco parabólico con motor Stirling. "Estamos dando los primeros pasos con todas las tecnologías y todavía no sabemos cuál acabará imponiéndose", comenta el director de Operación y Mantenimiento de Abengoa Solar, que reconoce que la tecnología de la PS-10 todavía tiene un enorme margen de mejora para aumentar los rendimientos. De hecho, esta empresa tiene en la plataforma de Sanlúcar la Mayor diversos proyectos de I+D en marcha. "Hay un gran campo para el desarrollo tecnológico". Así insiste también una y otra vez Valeriano Ruiz, que cree que una de las claves ahora está en la hibridación. Tanto la PS-10 como Andasol-1 cuentan como apoyo con una caldera de gas natural, pues la normativa española permite utilizar hasta un 15% de este combustible en las plantas termosolares, pero la legislación también permite una hibridación del 50% con biomasa. "Está bien el utilizar el gas natural como transición, pero el futuro son las plantas híbridas solar-biomasa", comenta el catedrático, que entiende que una planta óptima debe contar ya con un sistema de almacenamiento y ajustar su producción al consumo.

C. Á.

La sala de control de la central de Andasol-1.

Las centrales térmicas tienen un inconveniente. Como explica este catedrático de Termodinámica, "por cada unidad de electricidad producida con el sistema energético actual se tiran otras dos en forma de calor que se mandan a un foco frío para refrigerar" [en el caso de la termosolar, ni siquiera la unidad de electricidad llega todavía a uno]. La solución es lo que se denomina cogeneración y consiste en aprovechar también ese calor para calentar (o incluso enfriar) algún punto cercano, como una fábrica, un hospital, un bloque de casas... Para Ruiz, esta sería otra forma de aumentar de forma considerable la eficiencia de las plantas termosolares, claro que esto parece difícil cuando se trata de centrales gigantescas alejadas de los puntos de consumo. "Nos han convencido que cuanto más grande mejor, pero desde el punto de vista de la Termodinámica esto no es así", comenta el catedrático, "el sector de la termosolar piensa que las plantas tienen que ser grandes, yo creo que hay que hacerlas todavía mucho más pequeñas". ¿Existe la posibilidad de acercar en una escala más pequeña esta tecnología a los centros de consumo tal y como se hace con la solar fotovoltaica? Según Valeriano Ruiz, para esto sería perfecto el disco parabólico con motor Stirling: un reflector que incorpora de forma individual un sistema propio para transformar la energía térmica en electricidad. "Han instalado unas máquinas de 3 kW en Albacete, yo tengo una de 10 kW en la Escuela y las hay de 25 KW en EEUU", cuenta el catedrático, que asegura que se podrían incluso hibridar con biogás.

Una última pregunta:

La anterior vez que escribí sobre esta planta, hubo lectores que protestaron por el título "Cómo producir energía solar también de noche". Antes de dejar la central, le pregunto al propio director de Andasol-1, Manuel Cortés.

Esta es su contestación: "Sí, sí, a mi me parece correcto. Nosotros sabemos lo que se genera con cada sistema, pero en el cómputo final que va a la red no hay diferencias. Está claro que lo de solar se refiere a su origen, pero es energía solar que se almacena en forma de energía térmica para usarla por la noche. Es correcto".