La agencia científica australiana CSIRO anunció que su centro de investigación de concentración solar térmica de Newcastle (Nueva Gales del Sur) había logrado un gran avance en el marco de una investigación sobre el potencial de las «partículas cerámicas descendentes» para captar y almacenar energía solar en forma de calor.
En concreto, el equipo de tecnologías solares dirigido por Jin-Soo Kim logró recientemente por primera vez una temperatura crítica de 803 °C en el receptor de partículas descendentes empleando un concepto nuevo y novedoso.
«Esto es significativo porque crea la oportunidad de un mayor almacenamiento de energía renovable cuando se combina con nuestro intercambiador de calor patentado», dijo Kim. «Esta tecnología es clave para suministrar energía renovable de bajo coste a escala para la descarbonización de la industria pesada australiana».
El núcleo del nuevo proceso es la Concentración Solar Térmica (CST). El concepto consiste en utilizar espejos para concentrar la luz solar y convertirla en calor, que luego puede almacenarse o utilizarse para generar electricidad.
La CST no es totalmente nueva. La idea básica se remonta al siglo XIX, cuando inventores europeos experimentaron con la concentración de la luz solar. En las últimas décadas se han desarrollado varias tecnologías de concentración de energía solar térmica. Van desde un disco parabólico rodeado de espejos hasta sistemas de torre rellenos de sal fundida.
Hoy en día, lo que cambia las reglas del juego son las partículas cerámicas, tan finas como la arena. Capaces de soportar temperaturas increíblemente altas, son ideales para almacenar grandes cantidades de calor.
Estas partículas calientes actúan como una batería, almacenando energía en forma de calor durante 15 horas. Cuando las partículas se enfrían, liberan esta energía. Podrían suministrar energía siempre que fuera necesario, incluso por la noche y en periodos de baja producción solar y eólica.
Las CST tradicionales están limitadas por los fluidos de transferencia de calor que utilizan. Los fluidos habituales, como la sal fundida o el aceite de alta temperatura, sólo pueden soportar hasta 600 °C y 400 °C, respectivamente.
Sin embargo, las partículas cerámicas con las que trabaja el equipo pueden soportar temperaturas superiores a 1.000 °C. Estas partículas no sólo absorben el calor del sol, sino que también lo almacenan, simplificando el sistema y reduciendo costes.
La parte «descendente» de este método utiliza la gravedad para calentar estas diminutas partículas cerámicas de color oscuro. Cada partícula mide menos de medio milímetro. Las partículas se dejan caer desde una tolva situada en la parte superior de la torre y se calientan al pasar por la energía solar focalizada. En un cortocircuito, su temperatura puede dispararse de 500°C a 800°C, y con configuraciones más avanzadas, posiblemente por encima de los 1000°C.
A diferencia de los métodos tradicionales, que se basan en tubos de acero, las partículas caen libremente. Este método evita las limitaciones térmicas del acero. Una vez calentadas, se almacenan en un silo. Cuando se necesitan, se utilizan para producir vapor para la generación de energía u otras tareas industriales.
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Atrapar y soltar
Aunque ha tenido éxito, el desarrollo del proceso no ha estado exento de dificultades. Cuando las partículas caen demasiado rápido, se dispersan. Esto deja pasar la luz solar y reduce la eficacia. La respuesta fue un método de «captura y liberación». Tras caer una corta distancia, las partículas aterrizan en un canal, lo que las ralentiza antes de dejarlas caer en el siguiente canal.
«El CST no compite con la energía solar fotovoltaica», explica Dominic Saal. «La fotovoltaica proporciona energía cuando brilla el sol, mientras que la CST toma la energía del sol, la almacena y permite al usuario utilizarla cuando el sol no brilla, por ejemplo durante la noche o en días nublados».
Es una combinación perfecta. El CST con partículas cerámicas puede ofrecer una fuente de energía fiable y ecológica. Y se necesita con urgencia, ya que se prevé que el 62% de las centrales eléctricas de carbón de Australia cerrarán antes de 2033.
El sistema piloto del CSIRO en Newcastle tiene 400 espejos. Sin embargo, uno a escala real podría utilizar más de 10.000 espejos de mayor tamaño. Estos pueden generar una potencia similar a la de una central de carbón de 100 MW.
«El reto no es tanto recoger la energía del sol, sino convertirla en calor de forma segura y eficiente y almacenarla para su uso posterior», explica el investigador Wes Stein. «La generación de energía a partir de la tecnología CST se asemeja a una central eléctrica de carbón sin el carbón. Utiliza la misma turbina. Las centrales eléctricas de carbón típicas utilizan una turbina de vapor que funciona a 540 grados. En lugar de utilizar carbón para crear el calor necesario para sobrecalentar el vapor, captamos energía del sol y la almacenamos durante 10 o 15 horas.»
Un resumen mundial informa de 6460 megavatios de proyectos de CST actualmente operativos en 18 países diferentes, con otros 3859 MW de proyectos en construcción.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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