Energia Solar Termoelèctrica: Característiques, Aplicacions i Avanços

La energia solar termoelèctrica o solar tèrmica és una tecnologia prometedora que utilitza la calor provinent del sol per generar electricitat. Aquest procés ocorre en plantes especialitzades denominades centrals termosolars, que han evolucionat des de principis dels anys 80. L'avantatge principal d'aquesta tecnologia és que és una font d'energia neta, abundant i, el més important, renovable.

Una dada interessant és que, cada deu dies, la Terra rep del sol la mateixa quantitat d'energia que hi ha a totes les reserves conegudes de petroli, gas i carbó juntes. Aquest vast potencial fa que lenergia solar termoelèctrica sigui clau per a un futur energètic sostenible. Actualment, coexisteixen diversos tipus de centrals termosolars, cadascuna amb característiques específiques. Espanya ocupa una posició avantatjosa amb diverses plantes en funcionament i un sector industrial consolidat i participa activament en projectes internacionals.

A continuació, detallarem les característiques, aplicacions i la importància de l'energia solar termoelèctrica en el context energètic global.

Què és lenergia solar termoelèctrica?

Una central termosolar funciona de manera semblant a una central tèrmica convencional, però utilitza l'energia solar en lloc d'utilitzar carbó o gas natural. El principi bàsic darrere aquestes centrals és senzill: els raigs del sol són concentrats per una sèrie de miralls cap a un receptor central. En aquest punt és on s'assoleixen temperatures de fins 1.000 º C.

Aquesta calor es transfereix a un fluid (normalment sals foses o olis tèrmics), que en escalfar-se produeix vapor. Aquest vapor mou turbines connectades a generadors que produeixen electricitat. Una de les limitacions inicials principals de les plantes termosolars era que només podien operar durant les hores d'insolació. Tot i això, amb els avenços tecnològics, moltes plantes ara compten amb sistemes d'emmagatzematge de calor, cosa que els permet generar electricitat fins i tot durant la nit.

Tipus de centrals termosolars

Actualment, hi ha tres tipus principals de centrals d'energia solar termoelèctrica. Tot i que totes es basen en la concentració d'energia solar per generar electricitat, difereixen en la manera com concentren la llum solar. Anem a veure cadascuna en detall:

Planta termosolar de torre

Aquest tipus de planta utilitza heliòstats, que són miralls muntats sobre estructures mòbils capaces de seguir el moviment del sol. Aquests miralls concentren els raigs solars en un receptor situat a la part superior duna torre central. L'energia solar concentrada en aquest punt és capaç d'assolir temperatures superiors als 600 º C. A mitjà termini, aquesta tecnologia ha demostrat ser molt eficient i fiable, encara que un dels seus grans reptes continua sent reduir els costos de construcció. A Espanya, la planta Gemasolar, ubicada a Sevilla, és pionera a integrar emmagatzematge tèrmic de llarga durada, cosa que permet generar electricitat les 24 hores del dia.

Planta d'energia solar tèrmica de disc parabòlic o disc Stirling

En aquest tipus de planta, els miralls parabòlics de forma de plat concentren els raigs solars en un punt focal on es troba un motor Stirling, cosa que genera electricitat de manera molt eficient. Les altes temperatures assolides al punt focal del disc accionen el motor, que produeix electricitat en fer girar una turbina. Aquesta tecnologia ha estat favorablement implementada en llocs com el desert de Mojave, als Estats Units.

Central termosolar cilindroparabòlica

Les centrals cilindroparabòliques són les més esteses a nivell comercial a causa de la seva alta eficiència i menors costos dimplementació. Els llargs miralls corbs en forma de cilindre parabòlic capten la llum solar i la concentren en un tub ubicat al llarg del seu eix. Aquest tub conté un fluid de transferència que s'escalfa i, mitjançant un sistema d'intercanvi tèrmic, produeix vapor per accionar una turbina. Diversos països, incloent-hi Espanya, ja tenen plantes operatives d'aquest tipus.

Desenvolupament de l'energia solar termoelèctrica

Els primers fonaments de l'energia solar tèrmica van ser desenvolupats per Augustin Mouchot a finals del segle XIX, però no va ser fins a la dècada del 1980 quan es van començar a demostrar les aplicacions comercials viables. L'avenç tecnològic des de llavors ha estat significatiu, superant diversos obstacles clau:

• Costos inicials elevats: Encara que els costos de materials i construcció eren inicialment prohibitius, el desenvolupament de noves tecnologies ha reduït notablement els costos.
• Emmagatzematge d'energia: El principal desafiament era la incapacitat de generar electricitat durant la nit a causa de la manca d'emmagatzematge tèrmic. Tot i això, plantes com Gemasolar han demostrat que és possible emmagatzemar calor en sals foses i produir electricitat durant 24 hores.
• condicions climàtiques: Es requereixen regions amb alta radiació solar tot l'any, cosa que ha limitat la seva instal·lació en climes més temperats. Projectes com Desertec han estudiat la possibilitat d'instal·lar grans plantes a regions desèrtiques com el Sàhara, utilitzant cables de transport per enviar electricitat a Europa.

Energia solar termoelèctrica a Espanya

Espanya és un país líder a nivell mundial quant a la instal·lació de plantes solars termoelèctriques. Les condicions geogràfiques i climàtiques d'Espanya, amb àmplies àrees desèrtiques i hores de sol abundants, la posicionen com un entorn ideal per al desenvolupament d'aquesta tecnologia. Les primeres plantes pilot es van construir al desert de Tavernes, Almeria, a la dècada dels 80, amb la SSPS/CRS i CESA 1. El 2007, Espanya va ser pionera a nivell comercial amb la planta de torre PS10 a Sanlúcar la Major, Sevilla.

El 2011, ja estaven en funcionament 21 plantes termosolars amb una capacitat total de 852 MW. Segons l'associació Protermosolar, aquesta xifra s'espera que continuï augmentant els propers anys. En conjunt, aquestes plantes faran d'Espanya el productor d'energia solar termoelèctrica més gran a nivell mundial, cosa que la converteix en una referència en energies renovables.

Aplicacions de l'energia solar termoelèctrica

L'energia solar termoelèctrica té múltiples aplicacions tant a nivell domèstic com industrial. Algunes de les més destacades inclouen:

• Aigua calenta sanitària i calefacció: En habitatges unifamiliars, l'energia solar pot cobrir fins al 70% del consum d'aigua calenta sanitària.
• Calefacció de piscines: Aquesta tecnologia permet climatitzar piscines de manera eficient i sostenible durant tot l'any.
• Producció d'electricitat domèstica: Els propietaris d'habitatges poden instal·lar panells solars per autogenerar electricitat i fins i tot revendre els excedents a la xarxa elèctrica general.
• Aplicacions industrials: L'energia solar termoelèctrica també s'utilitza en processos industrials que requereixen grans quantitats de calor, com ara la producció d'electricitat, la cocció d'aliments i la destil·lació d'aigua.

Amb les normatives cada cop més estrictes sobre emissions i l'augment dels preus dels combustibles fòssils, l'energia solar termoelèctrica s'està posicionant com a alternativa atractiva tant en termes de sostenibilitat com d'estalvi econòmic a llarg termini.

L'energia solar termoelèctrica continua avançant i desenvolupant-se, i és probable que exerceixi un paper essencial en el futur de la producció energètica mundial, ajudant a reduir la nostra dependència dels combustibles fòssils i promovent un model més sostenible i ecològic.