Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Fresnel en Calasparra

Fresnel en Calasparra
Ilustración :: ÁLEX

El Sol produce una enorme cantidad de energía. De ella a la superficie terrestre cada segundo llegan unos 0.7 trillones de kw. Esta energía es la que hace funcionar a la Tierra. Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, origina los vientos, genera el ciclo del agua, permite crecer a las plantas y alimentar a los animales, e incluso (en períodos dilatados de tiempo) permite producir los combustibles fósiles. Para ello basta utilizar sólo 1/7.000 parte de la energía solar que incide sobre la superficie de la tierra.

Por tanto es evidente que los grandes problemas energéticos y medioambientales (efecto invernadero) de la humanidad se solucionarían con tan sólo lograr un mejor aprovechamiento de la energía solar, sobre todo con una conversión adecuada de la energía solar en energía eléctrica.

PROBLEMAS
En estas mismas páginas nos hemos referido a las posibilidades y problemas de las diversas tecnologías fotovoltaicas y termosolares. Lo ideal sería poder diseñar sistemas de transformación que produjesen una energía de costo competitivo respecto a la obtenida a partir de los combustibles fósiles pero que, además, tuviese en cuenta las características de los lugares en los que en la insolación es mayor, es decir que su tecnología fuese desarrollable localmente y que no implicase consumos elevados de agua, usualmente escasa en tales lugares.

Existen varias tecnologías solares térmicas. Los reflectores paraboloidales requieren espejos con múltiples curvaturas; en la tecnología de torreta, numerosos espejos independientes móviles montados en dos ejes desvían la luz solar hacia una torre con absorbedores, mientras que las plantas cilindroparabólicas están en su nivel máximo de maduración técnica en comparación con las demás tecnologías, y ya se ha probado su uso comercial, como en una ocasión anterior comentamos respecto a las características de la plataforma Solucar desarrollada por la empresa Abengoa en Sanlúcar la Mayor, en las cercanías de Sevilla que supondrá unos 1200 millones de euros de inversión ocupando una superficie de 800 hectáreas.  Cuando finalice el proyecto contará con 300 Mw, de los que más de un 80% procederá de la energía solar captada por unos eficientes colectores cilíndrico-parabólicos. Esa potencia global de 300 Mw será suficiente para proporcionar energía limpia y ecológica a más de 150.000 hogares así como también evitará la emisión anual de más de 180.000 toneladas de dióxido de carbono. El sistema es relativamente eficiente pero costoso técnica y económicamente.

FRESNEL
221 años después de su nacimiento los estudios del físico francés Augustin Fresnel podrían ayudarnos a encontrar otra solución ideal y más rentable. Fresnel se consagró al estudio de la óptica, demostró experimentalmente la naturaleza ondulatoria de la luz y explicó los fenómenos de polarización y de doble refracción. Inventó el biprisma de franjas (biprisma de Fresnel), con el que se pueden estudiar los fenómenos de interferencia y, sobre todo, el sistema formado por dos espejos planos en ángulo (espejos de Fresnel), con el que se obtienen focos de luz coherente.

El uso de los sistemas Fresnel para aplicaciones termosolares interesó en los años 90 a la compañía Solarmundo en Bélgica y a la Universidad de Sydney en Australia. Diversos diseños buscaron optimizar la relación entre  absorbedores y reflectores. Solarmundo creo, posteriormente, en Munich, la empresa Solar Power Group Gmbh, que construyó un sistema Fresnel con capacidad de generación directa de vapor en colaboración con el Centro Aeroespacial Alemán.

La tecnología Fresnel  aplicada a las plantas termosolares utiliza reflectores planos, simulando un espejo curvo por variación del ángulo ajustable de cada fila individual de espejos, en relación con el absorbedor. Como los reflectores se construyen con  espejos de vidrio normales son baratos y la pérdida de un 15% de eficiencia respecto a cilíndrico-parabólicos queda más que compensada por el ahorro de costes de construcción y diseño se compensa el precio.

Uno de los proyectos recientes es la  planta con un sistema Fresnel  en Almería, España construida por  SGP y por el grupo alemán MAN Ferrostaal.  Consiste principalmente en un campo de espejos primario, un tubo absorbedor y un espejo secundario. El campo primario contiene 25 filas de espejos planos sobre el terreno, cada uno de 100 metros de largo por 60 cm de ancho, que reflejan los rayos del sol en un tubo absorbedor de 100 metros de largo colgado varios metros por encima del campo principal. Por encima del tubo absorbedor hay un espejo secundario que concentra la luz solar restante en el tubo absorbedor lineal.

CALASPARRA
Una visita organizada para sus miembros por la ASOCIACIÓN ACCIÓN SOLAR permitió que conociesen “in situ”, en las cercanías de la localidad de Calasparra, en el Noroeste murciano, la que es denominada como la primera central eléctrica solar Fresnel del mundo en funcionamiento con fines comerciales, con componentes fabricados localmente. Desde marzo del 2009, la planta Puerto Errado 1 construida por el grupo alemán Novatec Biosol comenzó con sus operaciones.

Cuenta con 16 filas paralelas de espejos, situados sobre un terreno plano y tan sólo a 1 metro de altura por lo que la agresión paisajista es mínima y se disponen de forma que la radiación solar queda focalizada sobre un receptor lineal que refleja la radiación entrante hasta el tubo de absorción usando unos reflectores secundarios. Por el tubo de absorción fluye agua que se evapora con la energía absorbida y una vez convertida en vapor a 270 º C de temperatura y 55 bares de presión alimenta la turbina productora de electricidad y retorna al circuito cerrado consiguiendo que el consumo de agua sea mínimo. El de esta planta piloto de 1.4 Mw es igual o menor que el consumo de agua de un hogar y producirá anualmente unos 2Gwh. Por otra parte las necesidades de espacio también son menores que con otras alternativas del orden de una hectárea por Mw producido.

En menos de dos años se abrirá la segunda planta, que producirá 30 MW con rendimientos competitivos respecto a la utilización de gas natural. Hace unos días el ministro español de Industria anunció la aprobación del prerregistro correspondiente un requisito indispensable para su registro que es la condición precisa para que su producción sea adquirida por el sistema eléctrico español durante 25 años con unas tarifas especiales.

La misma compañía tiene programados otros tres nuevos proyectos ubicados cerca de la localidad murciana de Lorca, de los que los dos primeros producirán cerca de 60 MW.

Aunque reciente, la aplicación de la tecnología Fresnel con fines termosolares parece muy prometedora. Estados Unidos también tiene proyectos similares como los de la empresa PG&E que está construyendo una planta en el condado de San Luis Obispo, que generará 177 megavatios de potencia y se espera que en 2010 ya esté operando. Esa compañía pretende construir más plantas hasta llegar a un total de 1000 megavatios de energía solar en los próximos cinco años. Por tanto, ya no estamos tratando de futuribles esperanzas sino de prometedores inicios.