La torre de energía se queda corta -produce solo el 30% de su capacidad – ¿Qué va con eso?

Torre solar con almacenamiento de energía térmica: una tecnología “consolidada” con una sola planta de tamaño decente construida en la tierra que produce menos del 30% de la electricidad planificada

Ensayo invitado de Albert Parker

Si consideramos los últimos datos (2017) de la línea de base de tecnología anual del Laboratorio Nacional de Energía Renovable, [1] y [2], dicen que la tecnología representativa actual para concentrar la energía solar son las torres de energía de sales fundidas con 10 horas de almacenamiento de energía térmica de dos tanques. Admiten que la primera (y única) gran planta de torre de energía de sales fundidas con 10 horas de almacenamiento es Crescent Dunes, 110 MW, puesta en servicio en 2015.

Su libro de trabajo de energía solar concentrada se basa en torres solares puramente hipotéticas con almacenamiento directo de energía térmica de 10 horas de dos tanques que supuestamente entregan factores de capacidad anual (proporción de electricidad real entregada en un año frente al producto de la capacidad instalada por el número de horas en un año) superando con creces la marca del 50 %, más precisamente el 56 % en una ubicación de aislamiento de clase 3 (Las Vegas, NV) o el 59 % en un aislamiento de clase 5 (Dagget, CA).

Estos factores de capacidad del 56% y 59% corresponden a una producción anual de electricidad por unidad de capacidad (potencia) de 4.906 y 5.168 kWh/kW que no se ven ni siquiera de cerca en las plantas de la Tierra.

Si nos fijamos en las centrales termosolares operativas de capacidad superior incluso a solo 50 MW en todo el mundo, esta lista incluye 34 centrales, 31 de ellas son cilindroparabólicas, una tecnología de energía solar concentrada mucho más consolidada y fiable, 1 es reflector Fresnel , y solo 2 de ellos son de torre solar.

Las 2 centrales eléctricas se encuentran en los Estados Unidos, el sistema de generación eléctrica solar Ivanpah de 377 MW y el proyecto de energía solar Crescent Dunes de 110 MW.

Como la producción de electricidad real de estas plantas está disponible en la Administración de Información de Energía de los Estados Unidos [3]ciertamente podemos verificar si los números de NREL son correctos.

A modo de comparación, también consideramos los datos de una planta cilindroparabólica de energía termosolar más confiable construida recientemente, la Génesis de 250 MW, que no tiene almacenamiento de energía térmica.

Para el Ivanpah de 377 MW, la producción de electricidad planificada fue de 1.079.232 MWh por año, lo que corresponde a un factor de capacidad del 32,68%, con un apoyo mínimo de la quema de gas natural.

Para Crescent Dunes de 110 MW, la producción de electricidad planificada fue de 500.000 MWh por año, lo que corresponde a un factor de capacidad del 51,89%.

Para Génesis, la producción de electricidad prevista era de solo 580.000 MWh por año, lo que corresponde a un factor de capacidad del 26,48%.

La Figura 1 presenta los factores de capacidad mensuales de Ivanpah, Crescent Dunes y Genesis.

Vale la pena mencionar que los factores de capacidad mensuales varían según la temporada.

Para ofrecer un factor de capacidad anual del 56 % o 59 % solo de energía solar, los factores de capacidad de verano deben ser mucho mayores para compensar los factores de capacidad más bajos de primavera/otoño y más que los factores de capacidad de invierno.

Ivanpah no tiene almacenamiento de energía térmica, sino un impulso por combustión de gas natural. Hasta el momento, ha podido alcanzar un factor de capacidad anual del 21,29 % solo que sin tener en cuenta la importante combustión de gas natural. Como el gas natural se puede quemar mejor en una planta de turbina de gas de ciclo combinado, el factor de capacidad anual real se reduce al 14,42% cuando se corrige por el consumo de gas natural en una planta de turbina de gas de ciclo combinado.

Crescent Dunes es la tecnología representativa actual para concentrar energía solar de NREL.

El proyecto ha entregado hasta ahora mucho menos que la producción de electricidad proyectada, un factor de capacidad anual del 13,21% en el mejor año.

La planta tuvo un problema importante en el almacenamiento de energía térmica que impidió la producción de electricidad durante mucho tiempo y aún no se está recuperando.

El Génesis, más confiable, ha sido capaz de producir electricidad alcanzando un factor de capacidad anual de casi el 30% sin ningún impulso por la combustión de gas natural, un valor incluso mejor que el esperado.

No parece adecuado proponer como “tecnología actualuna tecnología que aún no parece madura, mientras se resta importancia a lo que ya funciona mucho mejor.

El almacenamiento de energía térmica no es una tecnología tan probada y madura. De manera similar, pero marginalmente mejor, la tecnología de torre solar es mucho más problemática que la tecnología cilindroparabólica.

Si bien NREL no actualiza los números para que coincidan con la realidad, el gobierno de Australia Meridional y el Gobierno Federal de Australia han decidido recientemente construir (aproximadamente) la misma planta de energía de Crescent Dunes por el mismo desarrollador en Port Augusta, Australia Meridional. [4], [5].

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Fig. 1 – Factores de capacidad mensuales para las centrales termosolares de Ivanpah, Crescent Dunes y Genesis. Los factores de capacidad anual de diseño son 32,68 % para Ivanpah (pero con un apoyo mínimo de la quema de gas natural), 51,89 % para Crescent Dunes y 26,48 % para Genesis. Ivanpah ha podido alcanzar un factor de capacidad anual del 21,29 % en 2016 solo que sin tener en cuenta la importante combustión de gas natural. Crescent Dunes entregó un factor de capacidad anual del 13,21 % en 2016. Genesis ha podido producir electricidad alcanzando un factor de capacidad anual de casi el 30 % en 2006.


Referencias

[1] Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Línea base de tecnología anual de 2017. Golden, CO: Laboratorio Nacional de Energía Renovable. www.nrel.gov/analysis/data_tech_baseline.html

[2] Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Energía solar de concentración. atb.nrel.gov/electricity/2017/index.html?t=sc&s=ov

[3] Administración de Información Energética (EIA). Navegador de datos de electricidad: datos a nivel de planta.

Disponible en linea: www.eia.gov/electricity/data/browser/

[4] ABC News (2017), Planta de energía solar térmica anunciada para Port Augusta como «la más grande de su tipo en el mundo».

www.abc.net.au/news/2017-08-14/solar-thermal-power-plant-announcement-for-port-augusta/8804628

[5] Economía Renovable (2017). Aurora: Lo que debe saber sobre la torre de energía solar de Port Augusta.

reneweconomy.com.au/aurora-lo-que-debe-saber-sobre-port-augustas-solar-power-tower-86715/

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