Historia de la energía solar térmica

 (Parte II) El Siglo XX y el Siglo XXI.

Ver: historia de la energía solar térmica parte I

El Siglo XX

En los primeros años del SXX se produjo en España una propuesta tan curiosa e interesante como aparentemente intrascendente. Se trata de lo que su inventor Isidoro Cabanyes denominó en la publicación La Energía eléctrica del 25 de Agosto de 1903 el “proyecto de motor solar”. Aún cuando Cabanyes era excesivamente optimista en cuanto a la cantidad de energía que se podría obtener de su ingenio, el principio de funcionamiento era totalmente válido

Este sistema consistía en un invernadero con una chimenea adosada. En los días soleados el aire en su interior se calentaba y por convección tendía a subir. Esta corriente ascendente era canalizada y concentrada por la chimenea en la cual había una pequeña turbina que transformada ese aire en movimiento en electricidad. Pese a lo ingenioso del sistema, la invención no tuvo repercusión en su tiempo y parece que fue olvidada.

chimenea solar antigua Cabanyes

Grabado del proyecto del motor solar

El mismo concepto fue reinventado en los años 70 del SXX en Alemania, no existiendo evidencias de que se basaran en la idea de Cabanyes, y materializado a principios de los años 80, como se verá más adelante, en lo que conocemos hoy como chimenea solar.

Por su parte, en 1911 el inventor estadounidense Frank Shuman fundó la empresa Sun Power Co, que ese mismo año fue la encargada de construir una planta solar de concentración en Tacony EEUU la cual llegó a tener una potencia de 20 KW.

Un año más tarde el gobierno egipcio contrató a la empresa de Shuman para construir una gran planta solar de concentración en Maadi a orillas del río Nilo. Esta central estaba dotada de 5 filas de espejos cilidro-parabólicos de 62 metros de largo y tenia una potencia total de 88 KW . Su función era la de proveer energía para bombear agua desde el Nilo hasta unos campos de algodón adyacentes para regarlos. Esta central era capaz de bombear cerca de 27.000 litros por segundo.

planta solar maadi

Captador cilindro-parabólico en Maadi

El éxito de sus ingenios solares llevó a Shuman a concebir un mega-proyecto solar en el desierto del Sahara el cual fuera capaz de proporcionar 198 MW, lo que equivalía a toda la potencia consumida en el mundo. Su planta ocuparía la basta extensión de 52.600 Km2 en el gran desierto del Sahara. Parece ser que llegó a recibir una primera financiación de 200.000 dólares para iniciar el proyecto por parte del gobierno alemán. Lamentablemente la I Guerra mundial trunco su proyecto y este que quedó paralizado. Sus obreros alemanes en Maadi fueron llevados al frente en Europa y Shuman murió durante la guerra. Nunca se retomó el proyecto.

planta solar del sahara

Concentradores de Shuman

Un hecho trascendental para la industria solar térmica a baja temperatura tuvo lugar a principios del SXX cuando en 1909 William Bailley patentó su modelo de calentador solar para agua.

Este modelo superaba los inconvenientes que ofrecía el Climax (ver parte I), ya que era capaz de mantener el calor ganado durante toda la noche, siendo posible disfrutar del agua caliente solar a la mañana siguiente.

El sistema tenia separado el área de calentamiento solar y el del almacenaje. Consistía en una serie de tuberías adherida a una placa de color negro en el interior de una caja caliente. El agua circulaba por las tuberías y al ser calentada por el sol se movía por convección hacia una depósito termoaislado colocado en la parte alta del calentador. Este mismo esquema es que el hoy día se sigue usando en los calentadores solares termosifónicos. Las claras ventajas que ofrecía el modelo de calentador solar de Bailley acabaron por desbancar al Climax en poco tiempo.

Este nuevo sistema se expandió rápidamente por los soleados estados del sur de Estados Unidos en pocos años. Sin embargo, el descubrimiento de recursos gasísticos entre los años 20 y 40 en el subsuelo de California terminó con la industria solar del calentamiento de agua en ese estado. Por el contrario en Florida, el clima tropical y el “boom” urbanístico propiciaron una gran difusión de este sistema por unos años mas. En 1941 mas de la mitad de la población del estado de Florida calentaba su agua con sistemas solares térmicos.

Lamentablemente tras la II Guerra Mundial la bajada de precios de la electricidad junto a las agresivas campañas de la empresa eléctrica local, en las que se llegaban casi a regalar calentadores eléctricos de agua , propiciaron el colapso de la industria solar también en Florida.

Por otro lado, fuera de los Estados Unidos, se asiste a una expansión de los sistemas solares para el calentamiento del agua. En los países industrializados con buenos niveles de radiación solar, los calentadores solares aparecían como una opción mas para calentar el agua entrando directamente en pugna comercial con los sistemas de calentamiento que empleaban los combustibles fósiles o la electricidad producida por ellos.




El desarrollo de la competencia dependía básicamente del precio de los combustibles fósiles. Cuando el precio de estos era bajo la venta de sistemas solares se detenía y los sistemas fósiles tomaban la delantera ayudados por al mayor poder de las grandes industrias extractoras de recursos energéticos, capaces de emprender agresivas campañas para captar clientes. Sin embargo cuando estallaban crisis políticas que traían aparejadas boicots de suministro de petróleo y gas, las ventas de equipos solares se disparaban. Buena prueba de ello fueron las crisis energéticas de los años 70 donde se asistió a una nueva fase de expansión de los calentadores solares.

Un ejemplo claro de lo expuesto lo supone Japón, que tras la segunda guerra mundial vio florecer también su industria solar térmica para el calentamiento de agua. En los años sesenta imperaba en Japón un modelo de calentador solar de agua que llegó a alcanzar un notable éxito. Consistía en un recipiente grande térmicamente aislado de color negro en su interior el cual se llenaba de agua y que estaba cubierto por una superficie transparente.

El esquema de funcionamiento de estos modelos japoneses era semejante al del Climax estadounidense y como este tenían el defecto de que perdía el calor almacenado durante la noche. Afortunadamente la costumbre japonesa de tomar baños con agua caliente después de una jornada de trabajo al final del día coincidía con el momento óptimo de mayor disponibilidad de agua caliente en este tipo de sistemas solares.

En los años 60 Japón tuvo acceso a los recursos fósiles del oriente medio, lo que hizo colapsar la industria solar. Sin embargo las crisis del 73 y del 79 con la súbita subida de los precios de los combustibles volvió a reactivar el mercado de los calentadores de agua solares cuyos modelos ya eran semejantes a los de William Bailley en EE.UU. Afortunadamente la bajada y estabilización de los precios de los combustibles fósiles en los años 80 no logró esta vez acabar con la industria de los calentadores solares en Japón, que aún se mantiene hasta la fecha.
Un caso particular lo supone Israel que debido a su situación política y a sus múltiples conflictos con las naciones limítrofes suministradores de petróleo, ha basado el calentamiento del agua doméstico en los calentadores solares. Así y sobretodo a raíz de la guerra de Yom Kipur en Octubre de 1973 y del boicot de los países árabes, Israel se volcó en la producción de calentadores solares para uso doméstico. Esto provocó que en 1983 el 60% de la población contara con uno de ellos y que actualmente esta cifra se haya elevado a más del 90%.

CALENTADOR SOLAR

Con las mencionadas crisis energéticas de los años 70 que provocaron alarmantes subidas de costos de los combustibles fósiles, se reavivó el interés de muchos países por las energías renovables también como medio para producir electricidad. Así surgen múltiples programas nacionales que promueven la investigación y el desarrollo de la energía solar térmica y de su conversión en energía eléctrica.

En este contexto y como resultado de los programas de desarrollo iniciados en los años 70 se inauguran a principios de los años 80 varias centrales solares de concentración experimentales de potencias de entre 0.5 y 5 MW. Sin embargo con la estabilización del precio de los combustibles a mediados de los años 80 de nuevo provocó la falta de interés en torno a las energías renovables y que en muchos países los programas se abandonaran o quedarán muy relegados.

Tabla primeras centrales solares concentracionTabla primeras centrales solares concentracion

También en 1981 el Ministerio Alemán de Investigación y Tecnología (BMFT), con la colaboración de la eléctrica española Unión Fenosa, financió y promovió la construcción de la primera Chimenea solar en el mundo. Esta central solar experimental se construyo en Manzanares un municipio de la provincia de Toledo (España) y tenia una potencia eléctrica de 50KW.

Su funcionamiento fue satisfactorio por varios años, sin embargo una tormenta derribó su torre y nunca se volvió a reparar o reconstruir. Esta central se basaba en los mismos principios que a principios del S XX expusiera Cabanyes, aunque no hay evidencia que los constructores se basaran en la idea del español.

Chimenea solar Manzanares

Chimenea solar de Manzanares

En la década de los 90 una nueva conciencia medioambientalistas toma fuerza y diversos organismos locales en diversas partes del mundo subvencionan y ofrecen ayudas para la instalación de sistemas de energías renovables así como de sistemas solares térmicos.

En el año 1999 el ayuntamiento de Barcelona (España) aprobó una iniciativa que obligaba a los edificios nuevos o remodelados a la instalación de sistemas solares térmicos para calentar el agua sanitaria. Se trata esta de la primera iniciativa de estas características aplicada en una gran ciudad europea. Su éxito sirvió de ejemplo a múltiples normativas similares que se aplicaron en Europa y en el mundo y que contribuyeron a que la instalación de sistemas de calentamiento solar siguiera aumentando.

El siglo SXXI

En el S XXI asistimos claramente al despegue definitivo de las energías renovables y de la energía solar térmica que responde a varios factores.

Por un lado los precios de los combustibles fósiles se han vuelto inestables y con una tendencia general al alza. Esta situación contrasta con la constante bajada de costos de las energías renovables. En un futuro no muy lejano se habla de que las energías renovables podrán competir en costos con las fuentes de energías convencionales.

En algunos casos esta competitividad es ya una realidad. En este sentido, la energía solar térmica de baja temperatura para calentar agua es ya claramente más económica que los sistemas a base de gas o de electricidad si consideramos el coste total que tendrá en su vida útil.

Por otro lado también resurge la conciencia de que los combustibles fósiles se agotarán y de que es necesario contar con una alternativa lo suficientemente desarrollada como para poderlos sustituir a corto-medio plazo.

Por ultimo no hay que olvidar el impacto de la contaminación humana y de las emisiones de Co2 a la atmósfera que provocan un aumento del efecto invernadero y de la inestabilidad en los patrones climáticos. Para enfrentar este grave problema surgieron políticas comunes internacionales como el protocolo de kyoto que obligan a la reducción de emisiones de Co2 que favorece la expansión de las energías renovables y de la solar térmica.

Diversos proyectos solares térmicos de concentración de gran embergadura para obtener electricidad han sido inaugurados en los últimos años o lo serán próximamente. Entre ellos destacan las centrales solares de concentración en países como España, Estados Unidos, Marruecos, y Australia entre otros. También hay que destacar la construcción de chimeneas solares que se están llevando a cabo y se inaugurarán en los próximos años en España, Arabia Saudi y Australia

Ver: historia de la energía solar térmica parte I


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