Un estanque solar puede ser la forma más sencilla, económica y sostenible de almacenar energía solar. También puede ser la más contraintuitiva: No hace falta ser licenciado en física para saber que el calor sube, pero en un estanque solar, la energía térmica se almacena en el fondo del estanque y se aísla con el agua fría que hay encima.
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Cómo funcionan los estanques solares
Aunque sea sorprendente, la física de los estanques solares es en realidad bastante sencilla: El fondo de un estanque está revestido de sales, hasta varios metros de profundidad, que se calientan de forma natural con el sol. Como las sales son más pesadas que el agua, permanecen en el fondo del estanque, mientras que la capa superior de agua, más fría, actúa como aislante del calor de abajo. Mientras la capa superior de agua permanezca limpia y libre de sal, de modo que la luz solar pueda penetrar en el fondo del estanque, las temperaturas en el fondo pueden alcanzar hasta casi la ebullición.
Según el tamaño y la profundidad del estanque solar, se pueden almacenar grandes cantidades de calor. Cuanto más profundo sea el estanque, mayor será la duración del almacenamiento de calor, aunque el área de almacenamiento tarda más en alcanzar la temperatura deseada. Un estanque más ancho y menos profundo se calienta más rápidamente, debido a la mayor exposición a la radiación solar y a las temperaturas más altas, pero no puede almacenar ese calor tan elevado durante tanto tiempo. El tamaño ideal puede depender del uso final del estanque solar.
Las cuencas de agua salada, como el Gran Lago Salado o el Mar Muerto, pueden convertir parte de su superficie en estanques solares. El Mar Salton, en el sur de California, actualmente en desarrollo como extracción de salmuera para litio para vehículos eléctricos, también ha sido estudiado por la NASA y otros como posible lugar de suministro de energía térmica para la generación de electricidad.
Los beneficios medioambientales de los estanques solares
Una de las principales ventajas de los estanques solares es la poca energía y materiales que se necesitan para construirlos y mantenerlos. La excavación es la parte del proceso de instalación que más energía consume. Dependiendo de la compactabilidad del suelo subyacente, puede ser necesario revestir un estanque solar con arcilla u otro material no poroso antes de añadir la sal. Los únicos otros materiales son la sal común de mesa (NaCl) o una solución salobre para llenar el fondo del estanque, y el agua dulce.
El agua dulce se necesita periódicamente para eliminar las sales de la capa superior y reponer las pérdidas de agua por evaporación. Asimismo, hay que añadir sal o salmuera a la capa inferior para compensar las pérdidas naturales al mezclarse las aguas del estanque. Por lo demás, el sistema se mantiene por sí mismo.
Los estanques solares pueden actuar como almacenamiento de energía durante todo el año y no están sujetos a los mismos tipos de variabilidad estacional del almacenamiento hidroeléctrico (presas), otra forma de almacenamiento a largo plazo. Los estanques de almacenamiento de calor también están disponibles para una gran variedad de usos, como la calefacción industrial, la producción química, los usos agrícolas, la desalinización y la producción de electricidad.
Dado el bajo coste y la sencillez de los estanques solares, pueden construirse cerca del punto donde se necesita su energía. Tanto si se utilizan para producir calor como electricidad, esta ventaja reduce la necesidad de transportar o transmitir la energía o sus fuentes a largas distancias mediante tuberías, envíos y camiones, o cables de transmisión. Una vez instalados, los bajos costes de mantenimiento de los estanques solares los hacen casi libres de emisiones, y el carbono incorporado en los materiales también puede ser casi nulo.
Limitaciones e inconvenientes
Los estanques solares se utilizan generalmente para proporcionar directamente calor a los edificios y para fines industriales, ya que la eficiencia de la conversión del calor almacenado en electricidad es muy baja (2%) y generalmente no es económicamente viable. Para generar electricidad a partir de un estanque solar, se suele utilizar un ciclo de motor Rankine, ya que la turbina que utiliza para producir electricidad está impulsada por un fluido con un punto de ebullición inferior al del agua; el calor de un estanque solar es insuficiente para generar vapor a partir de agua corriente.
En lugar de arcilla, puede necesitarse plástico resistente, polietileno u otro material no renovable y potencialmente tóxico para revestir el fondo del estanque. La cantidad de agua dulce necesaria para construir y mantener el estanque podría ser prohibitiva en climas áridos o donde escasea el agua dulce, mientras que lo contrario también podría ser cierto; una zona con un nivel freático alto podría impedir la excavación lo suficientemente profunda para crear un estanque solar. La luz solar adecuada puede no estar disponible en algunas regiones, especialmente en las latitudes más altas donde la insolación solar es más débil, y las fuertes lluvias y monzones regulares pueden penetrar profundamente en un estanque solar y alterar la estabilidad de sus capas separadas.
Lo más importante
La tecnología de los estanques solares es sencilla. Encontrar los casos de uso adecuados para ella en el lugar correcto ha limitado su aplicación. Pero para una fuente de energía sostenible y de bajo coste, hay pocas opciones mejores.