Gemasolar: cómo funciona la tecnología punta solar
La planta de Gemasolar se puso oficialmente en marcha en mayo de 2011, después de dos años de construcción y unos meses de pruebas. A lo largo de todo este tiempo le han llovido premios de todos los colores, en Europa, Estados Unidos y a nivel nacional.
Sin embargo, sobre esta planta planean riesgos de impago tras la demanda de Masdar Solar, firma de inversión estatal de Abu Dabi y una de las propietarias de la planta. Los recortes anunciados por el Gobierno a las renovables cambian las condiciones por las cuales estas inversiones vinieron al país, y ya son al menos 9 las denuncias internacionales por esta decisión del Gobierno.
La ingeniería de la planta ha sido toda una herramienta de promoción para el municipio de Fuentes de Andalucía, cerca de Écija, entre Sevilla y Córdoba, donde se encuentran las instalaciones. Su concepto ha inspirado los megaproyectos de California y Nevada, que cuentan con una inversión milmillonaria.
Pero, ¿en qué se diferencia la tecnología de Gemasolar de otras plantas termosolares o fotovoltaicas? Santiago Arias, director técnico de operaciones y gestión de Torresol Energy, la compañía que opera el complejo, lo tiene claro. “Producimos cuando nosotros queremos y no cuando las condiciones meteorológicas son favorables”, destaca.
Arias alude a la capacidad de la planta para producir energía incluso por la noche. El funcionamiento es distinto al de las centrales fotovoltaicas y al de la mayoría de las termosolares. De hecho, no hay ni una placa solar en toda la instalación. Para producir electricidad se utiliza la técnica de energía solar por concentración, en este caso se usan 2.650 heliostatos desplegados de forma circular alrededor de una torre que concentra la radiación en su parte superior.
Los heliostatos son espejos de “cristal como el del cuarto de baño de tu casa”, tal y como explica Arias, recubiertos con una capa de plata por detrás y un revestimiento del polímero epoxy. Cada uno de ellos, que cuenta con 35 espejos y 110 metros cuadrados, está controlado por un software que lo hace girar para reflejar el sol y concentrar la radiación en la torre de la forma más efectiva posible. En lo alto del receptor se concentran 140 MW de energía térmica, lo que visualmente se traduce en un punto brillante, como una especie de faro que se ve a 50 kilómetros de distancia.
Por el receptor de la torre se pasan unas sales líquidas, que absorben la energía. Se calientan a 565 grados y se almacenan en un tanque, aisladas. La generación de electricidad depende del nivel de sales calientes que haya acumulado, no de la radiación solar. El material se envía a un intercambiador de calor, que hace hervir agua produciendo vapor a 540 grados y más de 100 bares (un bar equivale aproximadamente a una atmósfera). Este vapor se traslada a una turbina, que al rotar produce electricidad.
“La primera parte del proceso es muy compleja, la segunda es idéntica a una planta de carbón, que tuviese una pila de carbón que conviertes en electricidad haciendo vapor”, indica el director técnico de Gemasolar.
La tecnología que mueve Gemasolar
Ahora bien, cada una de las partes de la central tiene detrás una complejidad y una técnica milimétricas. Los espejos se mueven tanto vertical como horizontalmente gracias a dos motorcillos que corrigen su posición, con el fin de ponerse en un ángulo de 45 grados entre el sol y el receptor. “Cada 20 segundos hay un programa que calcula la posición que debe de tener cada uno de los heliostatos en los dos ángulos. No hay ningún aparato en Gemasolar que compruebe dónde está al sol. Está donde decían los fenicios. Es todo matemática, no hay sensores”, confiesa Arias.
Las sales que acumulan la energía son una mezcla de nitrato sódico y nitrato potásico, escogidas porque tienen el punto de fusión adecuado. Permanecen en estado líquido, para lo cual es necesaria una temperatura mínima de 280 grados. Existen sales que se solidifican a menor temperatura, pero son más caras y teniendo en cuenta que la central usa 8.700 toneladas se ha buscado la relación óptima entre el coste y la efectividad.
Esto es una constante en la planta, donde todo se ha medido al detalle desde el principio. Por supuesto también se ha examinado el desajuste entre verano e invierno. “En los días buenos de verano tomamos más del sol de lo que podemos convertir en electricidad. Hay algunos días que nos faltaría sal, a mediodía o a las cuatro la tarde el tanque de sal caliente está lleno”, apunta el director técnico. Estas variables se calcularon en un estudio económico que concluye que no interesaba hacer la planta más grande para esos días del año porque estaría infrautilizada en el resto del año.
La planta, por tanto, produce a ritmo constante, aunque podría generar más electricidad si tuviera otra turbina u otra más grande. Sin embargo, antes de su construcción el proyecto se desplegó en un programa de simulación, como acostumbra a hacer Sener, la empresa responsable de las obras. De esta forma se pudo comprobar cuál era el impacto si se añadían recursos, así hasta optimizar desde el punto de vista económico la planta.
Las sales se cargan de energía en el receptor. “Es un radiador pintado de negro, para que todavía absorba más el calor. Éste negro lo ves como si fuera una estrella cuando la planta está funcionando, como una máquina de soldar”, Arias señala que a través van pasando las sales, que además de calentarse contribuyen a enfriar el receptor para que no se funda.
Una vez caliente la sal líquida se envía a un intercambiador de calor donde aporta su energía al agua. En una instalación de 25 tubos, con unas presiones de más de 100 bares, uno de los líquidos circula por el interior y el otro por el exterior, generándose vapor. “Este proceso es el mismo que tienes en una planta nuclear, en una de biomasa, en una térmica, o en una normal de carbón. El vapor lo metes en una turbina y esta turbina se pone a dar vueltas. El eje de la turbina está unido a un generador, que es un alternador que produce electricidad. El vapor se enfría al expandirse por la turbina”, indica Arias. Para que vuelva a su estado líquido el vapor hay que enfriarlo aún más y esto se hace con agua fresca.
Por qué producir las 24 horas
Cuando se consume más electricidad es durante la primera hora de la noche, ta y como explica Arias. “Los grandes fabricantes industriales trabajan a 24 horas, producen en tres turnos. Es el pequeño consumidor el que marca la diferencia. La máxima demanda se produce una hora después de la puesta de sol, se iluminan las calles, se iluminan los comercios. Además, es la típica ahora que llega la gente a casa y se pone a cocinar, a encender el horno. Es el momento en que más electricidad demanda la red. Si tú no estás produciendo en ese momento, digamos que no sirves para nada”.
En todo momento la energía eléctrica que sale de la red es la misma que la que entra. Hay más capacidad de producción de la que se necesita, motivo por el que resulta más útil generar electricidad en los picos de demanda. Arias afirma que Gemasolar cumple con la misma función que una central térmica o nuclear. Tiene 20 MW de potencia, aunque su aporte a la red está limitado a 17 ó 18 MW. En comparación con una central fotovoltaica tiene una potencia considerable, pero las termosolares suelen ser de 50 MW. Aun así, si éstas no cuentan con almacenamiento la planta de Fuentes de Andalucía genera más electricidad porque produce unas 6.000 horas anuales, mientras que la media de las otras está entre 1.800 a 2.000 horas al año.
Las instalaciones se nutren con la propia energía que generan, sólo en los días con menos sol pierden a veces esta autonomía. “En invierno, no somos capaces de producir las 24 horas, por la noche a veces nos paramos unas horas. El consumo que tienen la planta, que es muy poco, lo importamos”, señala Arias.
En lo que respecta a la modernización de la planta, Torresol Energy cuenta con programas de colaboración con universidades de la zona para incrementar aún más la precisión con que se predice la radiación solar. La información derivada se transmitirá a los 2.650 PLCs (controladores programables) que controlan los motorcillos de los heliostatos. Arias hace hincapié en la combinación de una parte más convencional con tecnología punta. “Aquí hay mucho hormigón, mucho hierro, mucho acero, pero la parte de lógica, de control, es de lo más desarrollado del mundo. Hay más señales de control en Gemasolar que en una planta química”.
La rentabilidad económica
La energía que genera Gemasolar, según las cifras que aporta Torresol Energy en su web, reduce en 30.000 toneladas al año las emisiones de CO2, suministrando electricidad a unos 25.000 hogares. Pero los costes asociados a un proyecto de estas características son grandes. Arias señala que el contrato EPC, mediante el que se les entrega la central fue de alrededor de 200 millones de euros.
La rentabilidad de la planta, en cambio, se alcanza a largo plazo. “Estas plantas no están hechas para durar cuatro ni 20 años. Con un mantenimiento y una reinversión adecuada seguirán produciendo dentro de 100 años”, Arias pone la atención sobre el precio de la energía, que dentro de unas décadas espera que haya subido considerablemente respecto al de hoy, como ha venido ocurriendo en los últimos 20 ó 30 años.
La rentabilidad a largo plazo y, por tanto, la necesidad de subvención en plantas de energía renovable ha generado una polémica que ya dura varios años. El debate se avivó en febrero, cuando el Gobierno reformó la ley sobre renovables con carácter retroactivo, reduciendo las primas. Masdar, una compañía detrás de la cuál está el Gobierno de Abu Dhabi y que posee el 40% de Torresol Energy (el otro 60% lo tiene la constructora, Sener), ha demandado a España a causa de estos recortes. No ha sido la única, el país acumula al menos otras ocho, de diferentes empresas propietarias de las centrales afectadas.
Desde Torresol Energy sostienen que en el futuro no serán necesarias las primas. “En los próximos 70 años vamos a dejar de importar gas de Argelia porque producimos la electricidad con el sol. El efecto sobre la economía española es brutal. Ojalá hiciesen 200 plantas de éstas todos los años”, Arias alude también a cómo la inversión repercute en la economía local, pues los materiales y parte de las obras se encargan a empresas del lugar.
Desde el punto de vista tecnológico, en palabras del director técnico de Gemasolar, el sector termosolar tiene un futuro brillantísimo. En España hay cerca de 60 plantas termosolares y en el resto del mundo sólo 40, de las cuales la mitad están construidas por empresas españolas. “No hay un sector donde tengamos un dominio tan brutal como en éste”, afirma el ingeniero. Resulta inevitable, sin embargo, cuestionarse si los recortes en renovables permitirán mantener una posición de liderazgo en el futuro.
