Cuando la mayor central solar termal del mundo abrió este año en Ivanpah, Califo ia (EEUU) fue recibida con escepticismo. No cabe duda de que la central es impresionante. Una colección de 300.000 espejos, cada uno del tamaño de una puerta de garaje, concentra la luz del sol sobre una de tres torres de 140 metros, generando altas temperaturas. El calor produce vapor que mueve el mismo tipo de turbinas que se usan en las centrales termales que usan combustibles fósiles. Este calor se puede almacenar (calentando sales fundidas) y usarse cuando se pone el sol de forma mucho más barata que si hubiera que almacenar la electricidad generada en baterías.
Pero muchos expertos, entre ellos algunos de los que invirtieron en la central, afirman que podría ser la única central de este tipo que se construya. El director ejecutivo de NRG Energy, una de las tres empresas además de BrightSource Energy y Google que ha financiado la central, David Crane, afirma que los números salían cuando se propuso la planta hace seis años. Desde entonces el precio de los paneles solares fotovoltaicos convencionales ha caído en picado. "Ahora apostamos por la fotovoltaica", mantuvo ante un grupo de investigadores y emprendedores en una conferencia celebrada este año.
El atractivo de la tecnología solar termal está claro. Al contrario que los paneles solares convencionales, puede generar energía incluso cuando no brilla el sol. Pero en la práctica es mucho más caro que la energía generada por combustibles fósiles y que la electricidad generada por los paneles solares. Y esa realidad ha puesto a los investigadores en marcha para encontrar formas de hacer la tecnología más competitiva.
Un gran desafío, según el directo tecnológico de Areva Solar, Philip Gleckman, es que las series de espejos, así como los motores y embragues que se usan para apuntarlos hacia el sol, son caros. Una solución, en su opinión, viene de la mano de la start-up de San Francisco (EEUU) Otherlab, que sustituye los motores por tecnología neumática y actuadores que se pueden producir a bajo coste con los equipos de fabricación que se usan actualmente para fabricar botellas de plástico para agua.
La jefa de proyectos solares de Otherlab, Leila Madrone, afirma que esta tecnología podría reducir el coste de los campos de espejos para concentrar la luz del Sol hasta en un 70%. Pero explica que incluso esta reducción de costes no sería suficiente para que la tecnología fuese competitiva con los paneles solares, a pesar de que los espejos representen de una tercera parte a la mitad del coste total de una planta solar termal.
Para conseguir que los costes generales bajen habrá que aumentar la cantidad de energía que es capaz de generar una central solar termal para que pueda vender más electricidad por la misma inversión. Un método para aumentar la producción eléctrica es aumentar las temperaturas a las que operan las centrales solares termales, lo que las haría más eficientes. Ahora mismo operan a 650 ºC o menos, pero algunos investigadores están desarrollando formas de aumentar esa cifra para que esté entre los 800 ºC y los 1.200 ºC. Este es el objetivo de otra start-up, Halotechnics, que usa procesos de cribado de alto rendimiento para desarrollar nuevos materiales, entre ellos nuevos tipos de sales y de cristales capaces de almacenar calor a estas temperaturas (ver "Energía solar barata durante la noche").
Otra opción, que recibe financiación de la Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación en Energía de Estados Unidos (ARPA-E por sus siglas en inglés), es hacer centrales eléctricas que añadan paneles solares a las centrales solares termales. La idea principal es que los paneles solares sólo son capaces de convertir eficazmente en electricidad determinadas longitudes de onda. Gran parte de la energía de la luz ultravioleta o ultrarroja, por ejemplo, no se convierte sino que se emite como calor. Los nuevos proyectos buscan formas de aprovechar este calor.
Los sistemas solares que combinan el calor y las placas fotovoltáicas no son nuevos. Durante muchos años las empresas han ofrecido sistemas que pasan tuberías de agua detrás de los paneles, haciendo que el calor residual de estos caliente el agua lo suficiente como para poder ducharse.
Sin embargo, el nuevo enfoque consiste en buscar formas de conseguir temperaturas mucho más altas que se puedan usar para generar electricidad. Estos métodos suelen implicar concentrar la luz del sol para generar altas temperaturas y después desviar parte de esa luz concentrada a paneles solares.
En una de las investigaciones, nanopartículas suspendidas en un fluido absorben las longitudes de onda de la luz solar que los paneles no son capaces de convertir eficientemente. Esas nanopartículas calientan el fluido. La luz que los paneles solares sí pueden usar pasa a través del fluido hasta un panel solar. Otros investigadores usan espejos que sólo permiten el paso de determinadas longitudes de onda.
El director de programa encargado de estos proyectos en ARPA-E, Howard Branz, afirma que lo que se espera es que el coste añadido de estos sistemas híbridos se compense de dos maneras. Primero, los sistemas serán más eficaces, convirtiendo potencialmente más de la mitad de la energía de la luz solar en electricidad, comparado con el 15% al 40% que se consigue con los paneles solares convencionales existentes.
En segundo lugar, la capacidad de almacenar calor para cuando sea necesario será más valiosa según se vaya instalando más capacidad solar. Alemania, que tiene más capacidad solar que cualquier otro país, a veces debe pagar a sus habitantes para que almacenen el exceso de energía solar que se genera en algunos días soleados. "Este programa tiene en cuenta un futuro que quizá sea mañana en Alemania, dentro de tres años en Califo ia, dentro de cinco en Arizona", afirma Branz. "Pero ese futuro acabará llegando a todos los sitios donde la gente quiera generar mucha electricidad con energía solar".