El funcionamiento consiste básicamente en calentar un fluido con la energía del Sol para lograr que este provoque el movimiento de un generador eléctrico.

Dos grandes grupos de tecnologías se emplean para este fin: Las chimeneas solares (también conocidas como torres solares) y las centrales de concentración de los rayos solares (centrales de captadores cilindroparabólicos y de captación en torre)

Las chimeneas solares

Las chimeneas solares son centrales eléctricas consistentes en una gran superficie de terreno cubierta de vidrio o plástico transparente que tiene en el centro una chimenea de gran altura. En la base de la chimenea se disponen unos aerogeneradores.

Chimenea solar de manzanares

 

Funcionamiento- En los días de Sol, los rayos solares atraviesan la superficie de plástico y recalientan el suelo y la masa de aire sobre este. El aire caliente se dilata y se hace más ligero generándose así una brisa en dirección a la chimenea.

Conforme el aire se aproxima a la chimenea aumenta progresivamente su velocidad y su temperatura llegando a ser ambos valores máximos en la base de esta. El aire en movimiento se canaliza entonces por la chimenea en forma de potente chorro y transfiere su energía cinética a los aerogeneradores que la transforman en electricidad.

 

 

Orígenes de la idea- Este modelo de central eólico solar fue concebido por primera vez en 1903 en España, cuando el coronel de artillería Isidoro Cabanyes expuso en la revista “La energía eléctrica” el articulo titulado “Proyecto de motor solar”. El ingenio expuesto se basaba exactamente en este mismo principio.

Sin embargo este proyecto parece que fue olvidado hasta que en 1931 el alemán Hans Gunter (sin que se sepa que tuviera conocimiento del ingenio del español) expuso el primer diseño de una central eléctrica de chimenea solar. El concepto de chimenea solar fue patentado en 1978 y en 1981 por Roberto E. Lucier.

Chimeneas solares en el mundo- La primera planta piloto con esta tecnología se construyó en Manzanares (provincia de Cuidad Real, Castilla la Mancha, España) en 1981 y estuvo operativa hasta 1989 en el que la torre cayó en una tormenta. La chimenea solar de manzanares fue financiada enteramente por el ministerio alemán de investigación y tecnología y ejecutada por la empresa también alemana Schlaich Bergermann en un terreno cedido por la compañía eléctrica Unión Fenosa. La central eólico-solar de manzanares tenia una superficie de captación de 44 000 m2 con una torre de 194.6 m de altura y 10 metros de diámetro. La base de la chimenea estaba dotada de un aerogenerador de 50 Kilowatios de potencia. Esta planta se utilizó para comprobar el desempeño efectivo de la teoría y para experimentar con distintos diseños y materiales.

Actualmente están en desarrollo varios proyectos para explotar esta tecnología a grandes escalas:

Enviro Mission está desarrollando una chimenea solar en Mildura (Australia). En un principio esta central iba a tener una potencia de 200 MW con una torre de 1000 metros de altura. Parece ser que se han rebajado las pretensiones iniciales y que se baraja la posibilidad de que tenga una potencia de 50 MW y la torre una altura de aproximadamente 550 metros. Esta central será capaz de dar electricidad a unos 100 000 hogares australianos de consumo medio.

Otra torre solar esta en proceso de construcción en España en la localidad de Fuente del fresno, Cuidad Real, (Castilla la Mancha). Esta planta tendrá una potencia nominal de 50 MW. Su superficie de captación será de 650 hectáreas (6 500 000 m2) y su torre tendrá una altura de 750 metros lo que la convertirá en la construcción más alta de Europa. En esta central, aparte de la función eléctrica, se pretende aprovechar la estructura periférica del invernadero para instalar cultivos de regadío, energéticos, o de biomasa (la parte próxima a la chimenea sería inadecuada por las altas temperaturas). También se busca darle una finalidad turística instalando un mirador en lo alto de la torre.

Existen noticias de la existencia de otra chimenea solar (o proyecto de chimenea solar) en Arabia Saudita, sin embargo no ha sido posible averiguar más detalles sobre esta central.

En algunos medios se han hecho críticas a este tipo de central solar por lo reducido de su rendimiento, que no supera el 2%. Sin embargo lo sencillo de su tecnología unido a lo relativamente barato de sus componentes lo hace económicamente competitivo frente a otros tipos de energías renovables. Es decir, el costo por KW llega a ser más económico que en otros modelos de aprovechamiento solar más eficientes pero mucho más costosos. Es en relación costo-aporte energético de las energías renovables más rentables que existen.

Adicionalmente es posible aprovechar parte de la estructura del invernadero para cultivos especializados, lo que ayuda a rentabilizar aún más la gran extensión de terreno ocupada.

También tiene la ventaja de que es de los pocos tipos de energía renovable que puede asegurar un funcionamiento relativamente constante, ya que mediante la colocación de contenedores con agua bajo el plástico se consigue acumular la energía calorífica recibida en el día para liberarse durante la noche y mantener en funcionamiento la turbina.

Las centrales solares termoeléctricas de concentración

Esta forma de generación eléctrica solar emplea en buena parte del proceso la misma tecnología que las centrales de combustibles fósiles. Difiere de estas básicamente en la forma de obtener el calor necesario para producir electricidad. Mientras en las centrales de combustibles fósiles se logra quemando carbón o derivados del petróleo, las centrales solares concentran los rayos del Sol para así obtener altas temperaturas.

Existen dos tipos principales de centrales solares termoeléctricas en función del tipo de captador solar que emplean: las centrales con captadores cilindroparabólicas y las centrales solares de concentración en torre.

Centrales con captadores cilindroparabólicos

En este tipo de centrales se emplea un tipo de captadores de forma cilíndrico parabólica recubiertos de material reflectante en su parte interna y en cuyo eje focal esta dispuesto una tubería con fluido caloportador.

Plataforma solar del CIEMAT en Almeria ( España) Foto: © Raúl Bartolome/greenpeace

Esquema de funcionamiento de receptor cilindroparabólico

Esquema de funcionamiento del área de captación de una central solar de concentración en torre