La Agencia Nacional de Ciencias de Australia, CSIRO, ha desarrollado una tecnología innovadora denominada Concentrated Solar Thermal (CST). Esta utiliza espejos y partículas cerámicas para capturar y almacenar energía renovable incluso cuando no brilla el sol.
El concepto original del sistema CST no es nuevo, pues ya en el siglo XIX unos inventores europeos experimentaron con la concentración de luz solar para generar energía.
En las últimas décadas, esta idea se han desarrollado diferentes tecnologías de energía termosolar de concentración, siendo una de las más destacadas la del CSIRO australiano.
Cómo funciona la energía termosolar de concentración (CST)
El objetivo de un sistema CST es generar temperaturas muy elevadas para utilizar el calor directamente en procesos industriales o producir electricidad a través del calentamiento de agua. Esta, a su vez, generará vapor que hará girar una turbina.
El proceso comienza con los helióstatos, unos espejos que siguen en todo momento el movimiento del sol y concentran la luz solar en un punto concreto (receptor) situado en una torre. De este modo, la luz del sol no llega al suelo, sino que es rebotada y magnificada por los helióstatos o espejos. Así, se genera una gran cantidad de calor.
El CST con partículas cerámicas
El CSIRO cuenta con un Centro de Energía en Newcastle (Nueva Gales del Sur), el cual consta de dos campos solares.
El punto de inflexión se produce con la incorporación de partículas cerámicas tan finas como la arena, que son capaces de soportar temperaturas mucho más elevadas. Estas partículas, al calentarse, actúan como una batería y almacenan energía en forma de calor durante un máximo de 15 horas. Esto permite liberar dicha energía durante la noche o en periodos de baja producción solar y eólica.
El científico jefe de tecnologías solares del CSIRO, señala que este innovador método mejora significativamente los sistemas de transferencia de calor convencionales, superando las limitaciones de los fluidos tradicionales.
A diferencia de los fluidos comunes como la sal fundida o el aceite, que tienen un límite de temperatura de 600 °C y 400 °C respectivamente, las partículas cerámicas utilizadas en este enfoque pueden soportar temperaturas superiores a los 1.000 °C.
Así funciona el proceso de producción de energía
La clave de este sistema radica en las partículas cerámicas de tamaño diminuto, con un diámetro inferior a medio milímetro. Estas partículas se dejan caer desde una tolva en la parte superior de la torre, aprovechando la gravedad para calentarlas mientras atraviesan la energía solar concentrada.
Durante este proceso de caída, las partículas experimentan un aumento significativo de temperatura, alcanzando valores entre 500 °C y 800 °C, pudiendo incluso superar los 1.000 °C con configuraciones avanzadas.
A diferencia de los métodos convencionales basados en tubos de acero, donde las partículas se ven limitadas, en este enfoque las partículas caen libremente, eludiendo las restricciones térmicas del acero. Una vez calentadas, se almacenan en un silo para su uso posterior en la generación de vapor o tareas industriales.
Con el objetivo de abordar la dispersión de partículas al caer demasiado rápido, se implementó un ingenioso método de «captura y liberación». Esto mejoró la eficiencia al evitar la pérdida de luz solar.
«La CST no compite con la energía solar fotovoltaica», afirma Dominic Zaal, director del Instituto Australiano de Investigación Solar Térmica (ASTRI). «La fotovoltaica proporciona energía cuando brilla el sol, mientras que la CST toma energía del sol, la almacena y luego permite al usuario usar esa energía cuando el sol no brilla».
El sistema piloto de CSIRO en Newcastle tiene 400 espejos. Sin embargo, uno a gran escala podría utilizar más de 10.000 espejos más grandes. Estos pueden generar energía similar a una planta de carbón de 100 MW.
«Dentro de cinco años, el retorno de la inversión para este tipo de solución de calor renovable será inferior a 10 años. Para 2035, el retorno de la inversión será de menos de cuatro o cinco años», afirma Dominic Zaal.
