Una torre solar, también conocida como torre de energía solar, es una forma de concentrar la energía solar para convertirla en una fuente de energía más potente. Las torres solares a veces se denominan también centrales eléctricas de heliostatos porque utilizan un conjunto de espejos móviles (heliostatos) dispuestos en un campo para recoger y enfocar el sol en la torre.
Al concentrar y recoger la energía solar, las torres solares se consideran un tipo de energía renovable. Las torres solares son un tipo de tecnología solar (incluyendo los sistemas cilindro-parabólicos o de motor de disco), todos los cuales pueden constituir un sistema de energía solar concentrada (CSP). Según la Asociación de Industrias de la Energía Solar, las plantas de CSP en Estados Unidos tienen unos 1.815 megavatios de capacidad energética.
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Cómo funciona una torre solar
Cuando el sol brilla sobre el campo de helióstatos de una torre solar, cada uno de esos espejos controlados por ordenador sigue la posición del sol en dos ejes. Los helióstatos están configurados para que, a lo largo de un día, enfoquen eficazmente esa luz hacia un receptor situado en la parte superior de la torre.
En su primera versión, las torres solares utilizaban los rayos del sol para calentar el agua, y el vapor resultante accionaba una turbina para crear electricidad. Los modelos más recientes utilizan ahora una combinación de sales líquidas, que incluyen un 60% de nitrato de sodio y un 40% de nitrato de potasio. Estas sales tienen una mayor capacidad calorífica que el agua, por lo que parte de esa energía térmica puede almacenarse antes de utilizarla para hervir el agua, que acciona las turbinas.
Estas temperaturas de funcionamiento más elevadas también permiten una mayor eficiencia y significan que se puede generar algo de energía incluso en días nublados. En combinación con algún tipo de dispositivo de almacenamiento de energía, esto significa que las torres solares pueden producir energía fiable las 24 horas del día.
Impacto medioambiental
Las torres solares tienen algunas ventajas medioambientales evidentes. En comparación con las plantas que queman combustibles fósiles, como las de carbón o gas natural, no hay contaminación del aire, del agua ni de los gases de efecto invernadero que se suelen crear en el proceso de generación de energía. (Hay algunas emisiones creadas en la construcción de una torre solar, al igual que las habría en otro tipo de central eléctrica, ya que hay que trasladar los materiales al lugar y construirlos, todo lo cual requiere energía, normalmente en forma de combustibles fósiles.)
Los impactos ambientales negativos son similares a los de otras centrales eléctricas: Se utilizan algunos materiales tóxicos para fabricar los componentes de la planta (en este caso las células fotovoltaicas). Cuando se desbroza un terreno para construir una nueva planta, los animales y las plantas que viven en él sufren un impacto y se destruye su hábitat, aunque parte de este impacto puede mitigarse eligiendo una ubicación que tenga un impacto mínimo en las plantas y los animales locales. Las torres solares se construyen a menudo en paisajes desérticos, que por su propia naturaleza son algo frágiles, por lo que hay que tener un cuidado especial en el emplazamiento y la construcción.
Algunas torres solares se refrigeran por aire, pero otras utilizan agua subterránea o agua superficial disponible para la refrigeración, por lo que, aunque el agua no está contaminada con residuos tóxicos como puede ocurrir en otras centrales eléctricas, el agua se sigue utilizando, y eso puede afectar al ecosistema local. Algunas torres solares también pueden necesitar agua para limpiar los heliostatos y otros equipos. (Esos espejos funcionan mejor para concentrar y reflejar la luz cuando no están cubiertos de polvo). Según el Centro de Información sobre la Energía de EEUU, «los sistemas térmicos solares utilizan fluidos potencialmente peligrosos para transferir el calor». Es importante asegurarse de que esos productos químicos no lleguen al medio ambiente en caso de tormenta u otra circunstancia inusual.
Un problema medioambiental exclusivo de las torres de energía solar es la muerte de aves e insectos. Debido a la forma en que los helióstatos concentran la luz y el calor, cualquier animal que vuele a través del haz cuando se transmite a la torre se quemará o morirá por las altas temperaturas (hasta 1.000 grados Fahrenheit). Una forma sencilla de minimizar la muerte de las aves es asegurarse de que no haya más de cuatro espejos apuntando a la torre al mismo tiempo.
Historia de las torres solares
La primera torre solar fue la Prueba Térmica Solar Nacional operada por los Laboratorios Nacionales Sandia para el Departamento de Energía de EE.UU. Construida en 1979 como respuesta a la crisis energética, sigue funcionando hoy en día como instalación de pruebas abierta a científicos y universidades para su estudio.
«La Instalación Nacional de Pruebas Térmicas Solares (NSTTF) es la única instalación de pruebas de este tipo en Estados Unidos. El objetivo principal de la NSTTF es proporcionar datos de ingeniería experimental para el diseño, la construcción y el funcionamiento de componentes y sistemas únicos en las plantas eléctricas termosolares propuestas para la generación de energía a gran escala», según la página web de Sandia.
La primera torre de energía solar comercial fue Solar One, que funcionó de 1982 a 1988 en el desierto de Mohave. Aunque era capaz de almacenar algo de energía por la noche (suficiente para ponerla en marcha por la mañana), no era eficiente, por lo que se modificó para convertirla en Solar Dos. Esta segunda iteración cambió el uso del petróleo como material de transferencia de calor por la sal fundida, que también es capaz de almacenar energía térmica y tiene la ventaja añadida de ser no tóxica y no inflamable.
En 2009 se construyó la Sierra Sun Tower en el desierto de Mojave, en California, y su capacidad de 5 megavatios redujo las emisiones de CO2 en 7.000 toneladas al año cuando estaba en funcionamiento. Se construyó como modelo, pero se cerró en 2015 porque se consideró que su funcionamiento era demasiado costoso.
Fuera de Estados Unidos, los proyectos de torres solares incluyen la planta de energía solar PS10, cerca de Sevilla (España), que produce 11 MW de energía y forma parte de un sistema mayor que pretende producir 300 MW. Se construyó en 2007. La torre solar experimental de Jülich, construida en 2008, es la única planta del país que utiliza esta tecnología. Se vendió al Centro Aeroespacial Alemán en 2011 y sigue en uso. A continuación se detallan otros proyectos estadounidenses y europeos.
En 2013, Chile invirtió 1.300 millones de dólares en el proyecto Cerro Dominador CSP, el primer proyecto de torre solar de América Latina. Se inició con la esperanza de eliminar progresivamente la energía de carbón para 2040 y ser completamente neutro en carbono para 2050. Pero los retrasos debidos a la quiebra del financiador del proyecto hicieron que, cuando se reanudó la construcción de la planta, su tecnología ya había sido superada por los paneles solares baratos de China y la adopción generalizada de tecnologías renovables. Los precios que cobraría Cerro Dominador serían ya tres veces superiores a los que podrían ofrecer otras renovables. El proyecto está ahora en suspenso por tiempo indefinido.
Torres solares en el mundo
Las torres solares pueden encontrarse en varios países del mundo.
El emplazamiento ideal para una torre solar es uno que sea plano, seco y que no tenga demasiado viento o tormenta. Los operarios de la planta necesitarán tener acceso a algunos suministros de agua (aunque sólo sea para limpiar los helióstatos) y deben evitarse las zonas que reciban lluvia o nieve en una cantidad significativa. Naturalmente, lo mejor es un gran número de días soleados y la mayor cantidad de radiación solar directa, por lo que el objetivo es una mínima nubosidad. Esto se mide con un número llamado Intensidad Normal Directa (DNI) del sol, y esa información está disponible a través del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.
Cualquier lugar en el que se cumplan estos criterios es una buena ubicación para las torres de energía solar, incluyendo Oriente Medio, el suroeste de EE.UU., Chile, el sur de España, India, Sudáfrica y China.
Desafíos de las torres solares
Se han cancelado o desmantelado varios proyectos de torres solares. Los retos van desde problemas financieros con la inversión, hasta la competencia con otras energías renovables en cuanto al precio, pasando por el tiempo necesario para construir una torre y los problemas medioambientales.
Proyectos de torres solares cancelados
- Cerra Domidor, en Chile, se inició pero no se completó debido a la quiebra del financiero que estaba detrás del proyecto.
- Se ha cancelado el proyecto de las torres solares en Chile.
Se han cerrado proyectos de torres solares en Chile, pero no se han completado debido a la quiebra de la empresa que los financió.
Proyectos de torres solares cerrados
- Eurelios fue una planta piloto de torre solar en Sicilia que funcionó de 1981 a 1987.
- Salud, una planta de torre solar cerrada en Sicilia.
- Sierra Sun Tower, funcionó de 2009 a 2015 en el desierto de Mojave.
- Solares de la Tierra, que funcionó de 2009 a 2015 en el desierto de Mojave.
- Solar Uno y Solar Dos, en el desierto de Mojave, funcionaron de 1982 a 1986, y de 1995 a1999, respectivamente.
- SES-5 operó en el desierto de Mojave
- SES-5 operó en la antigua URSS de 1985 a1989.
- Servicio de Energía Solar (SES) en el desierto de California.
- Maricopa Solar, en Arizona, se construyó en 2010 pero se desmanteló en 2011 y se vendió.
- Se trata de una planta de energía solar que se ha vendido en 2011.