Este método, anunciado por Abengoa Solar, con sede en Lakewood, Colorado, y Xcel Energy, la compañía suministradora de energía más grande de Colorado, facilitaría que la compañías suministradoras en los estados más soleados como Califo ia pudiesen cumplir con los inminentes requerimientos estatales en cuanto a energías renovables.
El proyecto incluirá la construcción de una serie de espejos parabólicos diseñados para concentrar el calor del sol, y utilizar ese calor para generar el vapor que pone en funcionamiento las turbinas y generadores de la planta de carbón, y que finalmente producen la electricidad. Este tipo de espejos se han estado usando durante décadas para generar electricidad en plantas exclusivamente solares, también llamadas plantas solares termoeléctricas, y que en la actualidad representan la forma de energía solar más económica. Sin embargo el emparejamiento de los espejos concentradores con la planta de carbón supone un método para hacer que este tipo de energía solar sea aún más barata puesto que gran parte del coste de la planta solar termoeléctrica viene dado por el equipo necesario para convertir el calor en electricidad. El proyecto de Abengoa Solar utilizará las calderas actualmente existentes, así como las turbinas y los generadores, etcétera, para lograr reducir los costes.
“Lo que resulta atractivo de todo esto que sólo hay que comprar la porción de la planta que se vaya a dedicar al campo solar, que supone de un 50 a un 60 por ciento del coste de la planta,” afirma Hank Price, director de tecnología en Abengoa Solar. Esto podría hacer que la energía solar termoeléctrica resultase entre un 30 y un 50 por ciento más barata, según varias estimaciones. Eso sería similar a un rango de entre seis y doce centavos por kilovatio-hora, lo cual resulta competitivo al compararse con muchas de las fuentes de energía convencionales. “En potencia, estamos hablando de la forma más efectiva a nivel de costes para colocar una cantidad de energía solar significativa dentro de la red eléctrica,” señala.
En el nuevo proyecto, y puesto que los cilindros parabólicos no generan temperaturas lo suficientemente altas, el calor que producen no se distribuirá directamente en las turbinas. En vez de eso, se utilizará para precalentar agua que después se pasará a las calderas de la planta de carbón, donde dicho carbón se quema para generar el vapor. Normalmente, este precalentamiento se hace mediante el desvío de parte del vapor generado por el carbón. Con el nuevo diseño, será posible destinar una mayor parte del vapor a las turbinas que generan la electricidad. El efecto neto es que se utiliza menos carbón para generar una cantidad determinada de electricidad, y el sistema aumentado reduce las emisiones de dióxido de carbono tanto como las plantas solares termoeléctricas por sí mismas de igual tamaño, pero a un coste mucho más reducido, afirma Craig Turchi, ingeniero senior del programa de energía solar concentrada en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Golden, Colorado.
Esta no será la primera vez que se emparejan los combustibles fósiles con las fuentes solares-termales. Ya se han construido varias plantas solares termoeléctricas utilizando el gas natural como fuente energética de apoyo para que, entre otras cosas, la producción se pueda mantener al mismo nivel los días nublados. Sin embargo la integración de la energía solar termoeléctrica con las plantas existentes en la actualidad posee un par de ventajas. La primera viene dada por el ahorro que provoca el uso de las turbinas y generadores ya existentes. La segunda ventaja reside en el potencial de poder operar a niveles de eficiencia más altos. Las turbinas y los generadores en las plantas solares termoeléctricas están optimizados para que funcionen a las temperaturas generadas por los espejos parabólicos (al menos en los diseños actuales), que son más bajas que aquellas generadas en las plantas de carbón—unos 400°C en vez de 500°C o más. Al usar las turbinas de mayor temperatura en las plantas de carbón se obtiene una mayor eficiencia—alrededor de un 45 por ciento de la energía en el calor generado por los concentradores de carbón y solares combinados se convierte en electricidad, frente a sólo el 38 por ciento del calor con una planta solar termoeléctrica típica.
En el norte de África se está llevando a cabo otros proyectos para probar método de integración de la energía solar con las plantas de combustibles fósiles. De estos proyectos, dos están siendo construidos por la empresa matriz de Abengoa Solar, Abengoa, con sede en España. En estos proyectos, el calor solar-termal se envía a una plantas de gas natural de ciclo combinado diseñadas teniendo en mente la inclusión del aspecto solar. Una turbina se mueve con los gases que se expanden una vez que el gas natural se quema, y el calor generado por la quema de dicho gas natural se utiliza para generar el vapor que hace que se mueva la segunda turbina. El calor solar-termal se utiliza para ayudar a la generación de este vapor, mejorando con ello la eficiencia general de la planta.
Aunque estos métodos suponen una forma de reducir los costes de la energía solar, su ámbito se verá limitado. Como mucho, la contribución de la energía solar a las plantas actualmente existentes será probablemente no superior al 10 ó 15 por ciento de la electricidad producida, afirma Turchi. Para el proyecto de Colorado, que es un proyecto de demostración tamaño relativamente pequeño, la cuota será aproximadamente del 3 por ciento, aunque esta cifra se puede incrementar mediante la instalación de una mayor cantidad de espejos. Es más, las únicas plantas de carbón que se pueden aumentar con la incorporación de elementos solares son aquellas en las áreas más soleadas y con la suficiente cantidad de terreno colindante como para acomodar las hileras de espejos.