Las actividades que desarrolla el equipo perteneciente al Programa de Energía Solar Térmica de Media Temperatura van encaminadas, como el propio nombre indica, al fomento del uso de la energía solar para aplicaciones que demanden energía térmica (calor) dentro del rango de la media temperatura (125ºC – 400 ºC). El primer paso para fomentar este tipo de aplicaciones es disponer de los componentes necesarios desde el punto de vista del campo solar. Dado el rango de temperaturas que se desea abarcar, el tipo de colector solar que resulta más apropiado es el cilindro parabólico, ya que su rango de operación coincide con el deseado. Por este motivo, el objetivo central de las actividades llevadas a cabo dentro de este programa de I+D+I lo constituyen todo aquello que está directamente relacionado con este tipo de colectores solares.
Los colectores cilindro parabólicos (CCP) son captadores solares de concentración con foco lineal, que convierten la radiación solar directa en energía térmica y que resultan idóneos para trabajar dentro del rango de temperaturas 125ºC-400ºC. Gracias a la concentración de la radiación solar directa que incide sobre el plano de apertura del captador, se consigue de forma eficiente elevar la temperatura del fluido de trabajo hasta valores del orden de los 425ºC, pudiendo alimentar procesos industriales dentro del rango de la media temperatura. Estos niveles de temperatura convierten al CCP en un captador ideal para acoplarlo a una gran diversidad de procesos industriales.
Un CCP está compuesto, básicamente, por un espejo cilindro parabólico que refleja la radiación solar directa concentrándola sobre un tubo receptor colocado en la línea focal de la parábola. Esta radiación concentrada provoca que el fluido que circula por el interior del tubo se caliente, transformando así la radiación solar en energía térmica en forma de calor sensible del fluido. La figura adjunta muestra una fotografía de un CCP e ilustra su modo de funcionamiento.
Figura 1. Principio de funcionamiento de un colector cilindroparabólico
En relación con la tecnología de los colectores solares cilindro parabólicos, la PSA está desarrollando un completo programa de I+D+I cuyo objetivo final es el abaratamiento de este tipo de colector y el desarrollo de una nueva generación de plantas termosolares para generar electricidad con colectores solares cilindro parabólicos. Los tres pilares principales en los que se basa esta actividad son los siguientes:
1) Desarrollo e implementación de componentes mejorados para colectores solares cilindro-parabólicos (nuevos tubos absorbedores y espejos, diseños estructurales más ligeros, nuevos sistemas de seguimiento solar, desarrollo de recubrimientos ópticos selectivos y antirreflectantes, etc.).
2) Desarrollo de la tecnología de generación directa de vapor (GDV), con el fin de eliminar el aceite térmico que actualmente se emplea en las plantas solares con colectores cilindro parabólicos como medio de transferencia de calor entre el campo de colectores solares y el proceso industrial que alimenta térmicamente.
3) Optimización global del diseño de sistemas solares con colectores cilindro parabólicos, de modo que se mejore el acoplamiento entre el sistema solar y la parte convencional.
Dada la complejidad y el alcance de cada uno de estos tres puntos, las actividades desarrolladas por la PSA dentro del programa de Energía Solar de Media Temperatura están agrupadas en diversos proyectos que cuentan, cada uno de ellos, con su propio grupo de socios, presupuesto y planificación. El resultado final perseguido por este conjunto de proyectos es el aumento de la competitividad de los sistemas solares con colectores cilindro parabólicos, lo que favorecerá la implantación comercial de esta tecnología y el desarrollo de aplicaciones industriales competitivas. En el caso concreto de la generación de electricidad, se persigue una reducción del 26% en el coste de la electricidad producida con centrales eléctricas termosolares que usen colectores cilindro parabólicos. Adicionalmente, las actividades llevadas a cabo en relación con la obtención de nuevos espejos y recubrimiento ópticos proporcionan una serie de interesantes subproductos, como por ejemplo: espejos selectivos para energía fotovoltaica, recubrimientos anti-difusivos, vidrios coloreados para la edificación, etc.
Dentro de las actividades de este Programa, ocupan un lugar destacado las relacionadas con la generación directa de vapor a alta presión y temperatura dentro de los propios tubos absorbedores de los colectores. Esta nueva tecnología, conocida mediante las siglas GDV (Generación Directa de Vapor), sigue mostrándose como una opción muy interesante para abaratar el coste de la energía térmica suministrada mediante colectores cilindro parabólicos, ya que permite prescindir del aceite térmico y del intercambiador de calor aceite/agua utilizado actualmente en este tipo de instalaciones. La figura 2 muestra claramente la simplificación que introduce la generación directa de vapor en el caso concreto de una planta solar para producción de electricidad mediante un ciclo Rankine de agua/vapor. Esta mayor simplicidad conduce a una menor inversión inical y a un mayor rendimiento global de la planta, ya que se eliminan costosos equipos, como es el caso del intercambiador de calor aceite/agua mostrado en la figura 2.a.
b) sistema basado en la generación directa de vapor en los colectores solares
Por último, también hay que poner de manifiesto que tanto los componentes mejorados que se están desarrollando en la PSA para colectores cilindro parabólicos, como la generación directa de vapor, podrán ser aplicadas no solamente para la generación de electricidad, sino para cualquier otra aplicación industrial térmica de la energía solar en el rango de la media temperatura (125ºC – 400ºC).
