22 de septiembre del 2017
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El Sol es un gigantesco reactor de fusión que emite al espacio energía en forma de ondas electromagnéticas, la energía solar térmica convierte directamente la radiación solar que llega a nosotros (atenuada por la capa de ozono, choques con partículas, etc.) en calor para utilizarlo en diversas aplicaciones, siendo su uso más habitual el calentamiento de agua caliente sanitaria (ACS). Sin embargo existen también sistemas industriales de baja temperatura (hasta 95ºC), de media temperatura (250ºC) o de alta temperatura (hasta 400ºC).

Aplicaciones:

Agua caliente sanitaria, calefacción y piscinas: se trata de sistemas muy extendidos, la energía incidente llega a los captadores en forma de radiación solar, donde se transforma en energía térmica calentando un fluido que circula por su interior y que posteriormente transfiere el calor a otro circuito que consta de un depósito acumulador. Existen muchas tecnologías dentro del sector con distintos grados de implantación y de eficiencia.

Aplicaciones industriales: en la industria tienen lugar multitud de procesos endotérmicos, esta demanda térmica puede ser cubierta mediante la aportación de sistemas solares al menos de forma parcial. Se estima que entre el 2-7,5% de la demanda total de energía a media y baja temperatura en el sector industrial podría ser cubierta de este modo. Sistemas de tubos de vacío (con un tubo de vidrio que evita pérdidas por conducción), con mayores eficiencias que los empleados en el hogar, son cada vez más habituales en este ámbito.

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Refrigeración solar: ¿cómo, puede utilizarse la energía térmica para refrigerar una estancia? La respuesta es sí. Además los meses de mayor irradiancia solar (más horas de sol) coinciden con la punta de demanda energética en este contexto. Nuevamente son diversos los procesos y la maquinaria, desde los sistemas cerrados con máquinas de absorción simple y máquinas de adsorción, a sistemas abiertos como la desecación y refrigeración evaporativa.

Calefacción urbana (district heating): en Europa se emplea en torno a un 14% de energías renovables en este tipo de sistemas, siendo Suecia el país pionero en este ámbito en la década de los 70 y disponiendo hoy de 22 complejos solares de este tipo, pero es Dinamarca la que posee la mayor instalación de este tipo (18300 m2), alimentando el sistema de calefacción urbana de Marstal.

Desalación solar térmica: proporcionando la energía térmica necesaria para la desalación de agua marina.

Situación del sector y perspectivas:

Centrándonos en la energía solar térmica de baja temperatura, la mayoría de la potencia en operación está instalada en China y Europa (83% del total entre ambas regiones), predominando en el país asiático los colectores de tubos de vacío y en Europa los de placa plana. El sector gozó de un crecimiento constante medio del 20% en todo el mundo entre los años 2000-2012 gracias al peso de China, donde ha crecido constantemente frente a las fluctuaciones producidas en Europa, estancada actualmente en este aspecto. Países como EE.UU. y Canadá que tenían un bajo índice de penetración de estas tecnologías en el mercado muestran además una caída.

Si nos centramos en Europa, la contracción a partir de 2013 en términos de potencia instalada es notoria, con una disminución del 11,8% respecto a 2012, además esta recesión afectó a casi todos los países que componen la región. La mayor traba para el sector actualmente es la ausencia de un marco regulatorio estable y eficaz, de programas de ayuda, y de la adecuada inversión en desarrollo tecnológico. La figura siguiente resume la evolución en potencia instalada dentro de los grandes mercados de energía solar térmica en Europa:

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En España, Andalucía es la zona que más está apostando por esta tecnología. Sin embargo la normativa relativa a solar térmica es de aplicación en edificios de nueva construcción y en rehabilitación de edificios, lo que unido a nuestra coyuntura interna de gran stock de viviendas vacías y el freno a la construcción de nueva vivienda, conlleva un frenazo en la instalación de energía solar térmica hasta que no se absorba el stock existente de viviendas. Con todo, el sector residencial será el principal artífice del crecimiento de este sector en nuestro país, y dado que la demanda de climatización en España es significativa, se hace evidente la necesidad de disponer de soluciones competitivas en costes para instalaciones solares destinadas a climatización.

Hay que tener en cuenta que en el año 2010 el 47% del consumo de energía final en la UE-27 se destinaba a calefacción y refrigeración, especialmente en el sector residencial. Para 2020, se espera que esta proporción de demanda se mantenga, los sistemas de ahorro de energía deben suponer un fuerte impacto en la demanda de calor, mientras que la demanda refrigeración se incrementará como resultado de nuevas expectativas en términos de confort económico. En este horizonte 2020, el 21% de la demanda de calefacción y refrigeración deberá ser cubierto con renovables (actualmente se aproxima al 12%) aportando la solar térmica el 6% de esta cuota (Planes Nacionales de Acción para la Energía Renovable, PANER). Todas estas perspectivas se están ralentizando y presumiblemente se verán truncadas debido a la crisis económica y al escaso compromiso de los gobiernos, ya que no existen objetivos vinculantes y las naciones no parecen implicarse seriamente en su consecución, pero este tipo de compromisos si se afrontan con la perspectiva adecuada lejos de suponer “un coste” pueden traducirse en una gran oportunidad de crecimiento y un modelo de negocio dinamizador para las economías del viejo continente. En lo que a energía solar térmica se refiere, la apuesta por esta tecnología potenciaría las economías locales, la creación de empleo, la reducción de emisiones de CO2, la descentralización de la oferta de energía o la reducción de nuestra dependencia de las importaciones de combustibles fósiles.

Solar térmica de media y alta temperatura:

Aunque la solar térmica de baja temperatura es la que dispone de mayor grado de penetración en el mercado, conviene hablar también las tipologías que trabajan con rangos de temperaturas mayores (incluso por encima de los 1000 ºC), especialmente en la casuística de España como veremos a continuación. Citábamos con anterioridad que estos sistemas pueden utilizarse en el aporte de calor necesario para alimentar procesos industriales, pero los sistemas de concentración pueden también aprovecharse en ciclos termodinámicos para producir electricidad, a las instalaciones que operan de este modo se las denomina Centrales Termosolares, y muchos países estudian su viabilidad comercial en este sentido.

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Existen distintas tipologías de sistemas de concentración de la energía solar para su aprovechamiento con este objetivo (principalmente de receptor central, captadores cilindroparabólicos, discos parabólicos y concentradores lineales Fresnel), siendo la industria Europea y España en particular los que ostentan una posición de mayor bagaje en investigación en esta tecnología, de hecho, en Almería contamos con la Plataforma Solar de Almería (PSA) que supone el mayor centro de I+D en sistemas solares térmicos de concentración. Generalmente la radiación solar concentrada calienta un fluido que posteriormente produce vapor en un intercambiador de calor, alimentando así una turbina acoplada a un generador eléctrico.

Actualmente los costes de generación eléctrica mediante esta metodología son ostensiblemente superiores a la electricidad procedente de combustibles fósiles (es decir, a diferencia de otras renovables se halla en una fase incipiente de desarrollo, la generación eléctrica en centrales termosolares aún no puede competir en igualdad de condiciones a precio de mercado con las fuentes convencionales), aunque existe un alto potencial de reducción de costes. Además provee de algunas cualidades muy interesantes, por ejemplo el poder almacenar la energía mediante sistemas de sales fundentes (entre otros), algo vital en un sistema de generación discontinuo y en lo que supera al menos en instalaciones en gran escala a la fotovoltaica (que hace uso de baterías orientadas por lo general a instalaciones de tamaño más reducido); o su potencial de complementariedad con la energía eólica para cubrir un mayor espectro horario de generación, un estudio con datos reales de radiación, viento y consumos estima que durante varios años habría sido posible abastecer el 100% de la demanda eléctrica de toda la UE haciendo uso solamente de parques eólicos y centrales termosolares construidas en el sur de Europa y el norte de África, conectando ambas zonas mediante líneas de corriente continua de alta tensión HVDC de 800 KV (véase iniciativa DESERTEC). Las previsiones estiman que en regiones como África y Oriente Medio donde existen numerosas zonas con valores elevados de radiación directa solar podría convertirse en la principal fuente energética en el futuro.

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Pero lo cierto es que a pesar de sus bondades la energía solar térmica de media y alta temperatura, especialmente la destinada a la generación eléctrica, es ahora mismo el “patito feo” de las renovables. Hay que tener en cuenta que la energía eólica y la fotovoltaica ya han reducido enormemente sus costes (los paneles fotovoltaicos redujeron su coste de 1998 a 2010 un 70%) y aunque las previsiones dictan que lo mismo sucedería con la térmica en caso de apostar por su desarrollo, la actual coyuntura económica y el bajo precio del petróleo han producido una gran desincentivación en la inversión en esta tecnología. A ello debemos unirle en España la situación casi inexistente de interconexiones eléctricas que dificulta enormemente una buena gestionabilidad, para aprovechar al máximo energías renovables de producción discontinua no podemos basarnos en modelos de escala local o regional.

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Mario Siles García

Ingeniero, escritor, pintor por hobbie y activista por necesidad. En definitiva, un hombre renacentista que aúlla desubicado en plena era de la especialización.

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