Desde el aire simula una perfecta espiral de círculos concéntricos. Ya en el suelo, un intrincado laberinto de espejos. En el corazón, una majestuosa columna a modo de faro. Es Gemasolar, está en Fuentes de Andalucía (Sevilla) y ocupa una extensión equivalente a 260 campos de fútbol. Ha costado 171 millones de euros y su principal virtud reside en el exclusivo sistema de almacenamiento térmico que incorpora, capaz de suministrar durante 15 horas energía a conveniencia en ausencia de insolación. Lleva dos meses enganchada a la red y los ojos de medio mundo están pendientes de sus prestaciones. Dicen que es el futuro. Y lo parece.
El uno de mayo recibía el decreto de autorización para entrar en operación comercial. Gemasolar ponía el punto y final a más de cuatro años de diseños e investigaciones, de ensayos, fases de construcción y puesta en marcha. Días después, se acoplaba por vez primera a la red mediante una línea de alta tensión de 66 kilovatios que evacúa la energía producida, unos 110 GWh/año, a la vecina subestación de Villanueva del Rey. Desde aquí se inyecta al sistema propiedad de Sevillana de Electricidad (Endesa) para su distribución. Aunque aún está en fase de consolidación y aprendizaje, la primera planta termosolar del mundo de torre central con receptor de sales fundidas y sistema de almacenamiento térmico, construida en la modalidad de contrato llave en mano, es ya una realidad.
Con una superficie de 185 hectáreas y un inmenso campo solar de 2.650 heliostatos, dispone de una tecnología capaz de concentrar la radiación solar en una proporción de mil a uno en el receptor situado en lo alto de la atalaya que se erige en su epicentro. En ese punto, y a 140 metros de altura, se ubica la pieza vital de la central, que da nombre a esta tecnología: concentración de energía solar (concentrating solar power, CSP).
En Gemasolar se sintetizan dos procesos esenciales: la carga del almacenamiento y la generación de electricidad a partir del mismo. El primero se logra concentrando el reflejo de la luz captada por los 300.000 metros cuadrados de espejos sobre el receptor situado en la cúspide, que está preparado para absorber el 95% de esa radiación. Para refrigerar el haz solar se emplean sales fundidas, mezcla de nitratos de sodio y potasio, que son bombeadas desde un tanque frío situado en la base a través de un sistema de tuberías hasta el captador, donde alcanzan temperaturas de 565ºC. Ese fluido circula después en sentido inverso por la torre y se deposita en el tanque caliente. Ahí concluye el proceso de almacenamiento.
Chicharrera garantizada
No es casualidad que la planta se localice en plena comarca sevillana de Écija. Este terruño es conocido popularmente como “la sartén de Andalucía”. Aquí se registran los niveles más elevados de irradiación solar directa anual de nuestro país. El sofoco y la chicharrera están garantizados, así como las mejores condiciones meteorológicas para acreditar la eficiente operatividad de la planta, que ha sido contratada con una garantía de rendimiento de 25 años.
Por si fuera poco, un software desarrollado por el grupo vasco Sener –que aporta el 60% del capital de Torresol Energy, compañía titular de la central nacida de la alianza con Masdar, propiedad del emirato árabe de Abu Dhabi y que tiene el 40% restante–, se encarga de controlar un mecanismo que posiciona con precisión la superficie de los espejos, que se mueven sobre dos ejes de alta gama. El programa informático Sensol orienta, coordina, supervisa y recopila los datos de cada uno de los helióstatos del campo solar, cuyo diámetro es de un kilómetro y medio.
Proceso clásico de ciclo Rankine
Cuando Gemasolar inicia el proceso de generación eléctrica, que incluye la seguridad del suministro y la gestión de la energía producida, deja de comportarse como una central solar y se convierte en una planta térmica. La conversión de la energía térmica en eléctrica sigue un proceso clásico de ciclo Rankine de vapor con extracciones intermedias, similar al empleado en una planta tradicional de carbón o biocombustible. Las sales calientes se envían a una batería de intercambiadores en la que, de forma gradual, se transfiere la energía térmica al agua para producir un vapor sobrecalentado de más de 100 bares de presión.
Siguiendo el proceso en el sentido del agua-vapor, el ciclo se inicia por el precalentado del vapor condensado por la evaporización y se continúa con el aumento de la entalpía hasta obtener el vapor sobrecalentado a muy alta temperatura. Este se manda a la turbina de alta presión, que trabaja a presiones equivalentes a más de 1.000 metros de columna de agua. El escape de la turbina de alta presión se sobrecalienta antes de pasarlo a la turbina de baja presión y, a continuación, se envía al condensador, que es donde se cierra el ciclo. Ese vapor que se turbina en dos etapas es el encargado de producir la electricidad, explican desde Torresol Energy.
Una vez fundidas, las sales se mantienen inalterables durante la vida útil de la planta. De ahí que la compañía propietaria no contemple la necesidad de su reposición. En caso de que se decidiera el desmantelamiento una vez expirado el ciclo vital, su gestión no entrañaría ningún problema. Podrían ser tratadas fácilmente y vendidas como fertilizante. No en vano, la composición de estas sales es similar a la del Nitrato de Chile tradicional.
Sin sol o de noche
Aunque evidentemente sus mejores rendimientos se alcanzarán en época estival –cuando los días son más largos y más son las horas también de máxima insolación–, Gemasolar no requiere de esas condiciones medioambientales favorables para mantener la productividad energética. El innovador sistema de almacenamiento térmico, que es el que marca las diferencias, le permite seguir alimentando la red, tanto durante el invierno como en días nublados, de baja insolación o incluso por la noche, cuando no es posible la generación directa. La autonomía de funcionamiento de este sistema es de 15 horas, lo que evita que se produzcan fluctuaciones de la disponibilidad de energía. Es así como se consigue superar uno de los inconvenientes tecnológicos que históricamente se le han atribuido a la termosolar, que es la obtención de energía durante las 24 horas del día y varios meses al año o en situaciones de nula insolación.
De esta forma, una fuente renovable como la solar se convierte en esta central en energía gestionable al ser capaz de suministrar a la red en función de la demanda y a conveniencia. Con lo que ello supone de “repercusión social”, recuerdan desde Torresol Energy, “porque no hay que olvidar que durante las primeras horas de la noche es cuando se producen los mayores picos en cuanto a consumo”.
Aunque esa reflexión es oportuna, si hablamos en términos de rendimiento y operación no se pueden poner peros a la rentabilidad de Gemasolar. El excedente de calor que aportan las sales fundidas que se almacenan en el tanque, que registran temperaturas superiores a los 500º C y que hacen posible la transferencia térmica, unido a la alta radiación que se alcanza en el receptor y que permite disponer de vapor más presurizado y caliente, lo que incrementa de forma considerable el rendimiento de la turbina de vapor, hacen que la eficiencia energética de la planta asegure una producción eléctrica de unas 6.500 horas al año, que es entre 1,5 y tres veces superior a la de otras fuentes renovables. O lo que es lo mismo, capacitada para abastecer a una ciudad de 25.000 hogares y reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera en más de 30.000 toneladas al año con una turbina cuya potencia nominal es de 19,9 MWe. No en vano, esta fábrica de electricidad ha sido diseñada para almacenar cerca de 800 MWh térmicos de energía.
No quedarse quietos
Durante el proceso de construcción, delegaciones de gobiernos y universidades de países como Estados Unidos o Australia han visitado la planta para conocer de primera mano el proyecto, que ha contado con el apoyo de la Junta de Andalucía. Los planes para construir una planta de torre central de más capacidad en el emirato de Abu Dabi entre los dos socios que han hecho posible la planta sevillana no han cambiado. De hecho, y de la mano de Masdar, se está trabajando de forma activa en algunas de las fases previas al proyecto.
Sener tampoco descarta que, como propietario de la tecnología que se ha implementado en esta instalación, pueda ofertarla a las empresas que considere más apropiadas para que construyan más centrales como esta, “asumiendo que las futuras condiciones de tarifa permitan financiar inversiones en el sector termosolar”. Gemasolar incorpora muchas novedades de I+D a nivel mundial, tanto en aspectos de diseño como de aplicaciones para optimizar la operación y el mantenimiento. Para estos menesteres cuenta con una plantilla de 33 personas altamente cualificadas, en su mayoría distribuidas en turnos rotatorios. Junto con el ayuntamiento de Fuentes de Andalucía, se han organizado una serie de programas para la formación del personal que han tenido como resultado que más de la mitad de los empleos directos se hayan cubierto con residentes en el municipio.
Los trabajos no relacionados de manera específica con el proceso se han delegado en empresas de servicios de la zona, lo que ha supuesto una importante inyección de mano de obra adicional. Sin renunciar a la mejora de los sistemas implantados en la instalación. De hecho, en el propio emplazamiento se ha creado una zona experimental para el ensayo de prototipos y la adquisición de experiencia en el manejo de fluidos térmicos, materiales, sistemas y equipos u otras operaciones, lo que ofrecerá oportunidades de colaboración con centros docentes y otras instituciones.
Enrique Sendagorta está convencido de que la tecnología de torre central con sales fundidas “es la que mayor potencial de desarrollo tiene en el futuro”. El presidente de Torresol Energy afirma categórico que Gemasolar supondrá una revolución en el sector de la energía solar por concentración, “pues la estandarización de esta técnica supondrá una reducción real en los costes de inversión en plantas solares”. Sener ya se ha puesto manos a la obra y está trabajando en posibles soluciones para materializar ese abaratamiento de los costes, que vendría dado por la introducción de un sistema mono-tanque que suprimiría del circuito uno de los depósitos o por un campo solar de nueva composición y de gestión más eficiente. El que no corre, vuela.
Más información:
www.torresolenergy.com
www.sener.es
De premios y didáctica
Sener ha sido seleccionada para representar a España en la categoría de innovación en los prestigiosos premios European Business Awards 2011 que se fallarán en noviembre en Barcelona gracias a Gemasolar. Como proyecto, ha recibido varios reconocimientos como el premio CSP Today en la modalidad de Innovación Tecnológica o el de fomento de la investigación que le otorgó la Universidad de Almería en 2009.
Implicado como está en programas de investigación y desarrollo, Torresol Energy ha establecido una red de colaboraciones para fomentar programas de innovación. No solo en Andalucía sino también con otros organismos e instituciones. Como la Plataforma Solar de Almería, la Universidades de Cádiz, Granada o Almería, o la Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla. Los ingenieros de Sener tienen una estrecha relación con centros tecnológicos como la Corporación Tecnológica de Andalucía y el Centro Tecnológico Andaluz de Energías Renovables, o instituciones como el Ente Vasco de la Energía. El objetivo investigador es común a todos ellos: reducir de forma significativa los costes de generación de la energía de origen termoeléctrico para convertirla en una alternativa competitiva a las energías tradicionales.
Crecer para mejorar
Gemasolar es uno de los 15 proyectos de ingeniería en energía solar por concentración (concentrating solar power, CSP) que Sener ha desarrollado en apenas seis años por toda la geografía española. Desde que Andasol 1, su primer gran proyecto, echara a andar allá por el año 2005, la empresa ha hecho una apuesta por la innovación con un único propósito: hacer plantas más eficientes. Ese reto no solo le ha valido un considerable número de contratos, sino que su tecnología innovadora está siendo incorporada por la competencia.
Recientemente, la compañía se ha adjudicado el contrato para desarrollar la ingeniería y construcción del campo solar de tres nuevas plantas termosolares. Son los proyectos Aste 1 A y Aste 1 B en Alcázar de San Juan (Ciudad Real), y Termosolar Soluz Guzmán en Palma del Río (Córdoba). Estas plantas, con tecnología de colectores cilindro parabólicos y una potencia de 50 MW cada una, podrían estar listas a finales de 2012. Con estos tres acuerdos, el grupo vasco suma una quincena de centrales termosolares, cinco de ellas ya en funcionamiento y dos más que se pondrán en marcha en breve. Son Valle 1 y Valle 2, en San José del Valle (Cádiz), con 50 MW cada una y 7,5 horas de almacenamiento térmico. Juntas supondrán cerca de 1 GWe de potencia instalada, lo que le convierte en líder indiscutible por número de proyectos.
Entrevista a Santiago Árias, director técnico de Torresol Energy O&M
“Podemos liberar la energía que almacena la planta cuando convenga”
Conviene sin inmutarse que Gemasolar supondrá un punto y aparte en la industria termosolar. Porque facilita la generación eléctrica en los momentos del día en los que la demanda y el precio de la electricidad alcanzan los valores máximos. Con independencia de la radiación solar en ese momento. Un alivio para la red. Y, encima, el rendimiento está asegurado por contrato. Santiago Arias (Madrid, 1950) espera que, una vez superada la fase de aprendizaje, la instalación logre valores superiores al mínimo garantizado, más de 110 GWh por año.
– Gemasolar ha necesitado más de cuatro años para estar lista. ¿Qué ha sido lo más complicado en ese tiempo?
Diseñar, especificar, adquirir y construir los componentes de una planta con una torre de hormigón de 140 metros de altura, 2.650 heliostatos móviles de 110 metros cuadrados de vidrio cada uno, 80 kilómetros de carreteras de acceso para el mantenimiento de esos espejos planos, cientos de kilómetros de cableado de potencia y control… Es complejo. Por no hablar de la singularidad de los equipos. Si a todo eso le añadimos que es la primera obra de esta naturaleza a nivel mundial, está todo dicho.
– La planta ha comenzado a operar y a inyectar electricidad a la red. ¿Qué salida se le va a dar a esa producción energética?
En primer lugar, quiero decir que, aunque no hay ninguna razón para alterar nuestras previsiones, es un poco pronto para establecer de forma precisa la producción real de Gemasolar. En todo caso, la instalación está conectada a la red de Endesa, que a su vez está interconectada a la red de distribución que enlaza España, Marruecos, Portugal y Francia. La producción será consumida mayoritariamente en el entorno más cercano pero, de manera eventual, ayudará a satisfacer la demanda de los países mencionados.
– En su día se dijo que Gemasolar sería capaz de triplicar la producción de las plantas termosolares convencionales de similar potencia a esta. ¿Dónde reside el secreto?
La diferencia fundamental está en la gran capacidad de almacenamiento. Durante el día acumulamos más del doble de la energía que estaríamos consumiendo a plena potencia, con la ventaja de que podemos liberar esa energía en el momento más conveniente. Así, nuestro modelo de simulación determina que podríamos operar 6.400 horas equivalentes al año, mientras que una planta convencional, sin almacenamiento y en las condiciones medioambientales de nuestro país, apenas llega a dos mil. Nuestra utilización de la inversión alcanza el 74%, sin contar las ventajas económicas derivadas de la posibilidad de concentrar ese margen de operación en los momentos en los que el precio de la energía resulta más atractivo.
– Los costes han sido muy elevados. ¿Qué plazos de amortización se barajan para hacer de la energía solar por concentración una opción económicamente rentable?
Los plazos para conseguir la grid parity dependen en gran medida de la posibilidad de continuar el camino ya iniciado. Es indudable que con esfuerzo hemos conseguido reducir el coste de una planta de colectores cilindro parabólicos con almacenamiento de energía con respecto a Andasol I, y eso, a pesar de la escalada de los precios de las sales. Ahora necesitamos que haya continuidad en el sector, que construyamos varias plantas de torre para poder aplicar las lecciones aprendidas en Gemasolar. Por otra parte, los precios de la energía convencional seguirán creciendo. En los últimos seis años el coste del barril se ha quintuplicado. ¿Alguien cree que el precio se mantendrá al nivel actual en el próximo lustro? Este tipo de inversiones no se amortizan como una máquina de escribir. Cuarenta años después, las centrales que Sener diseñó en los años 70 se encuentran todavía en funcionamiento. Es indudable que durante la vida útil de la planta se producirá la deseable competitividad de este tipo de soluciones energéticas.
– Sus análisis dicen que la tecnología de torre central será a largo plazo una alternativa tan fiable como sólida. ¿Puede desterrar a los colectores tradicionales?
En Torresol Energy gestionamos ambos tipos de plantas. Gemasolar es una planta de torre con sales fundidas y esperamos que Valle I y II, dos plantas de 50 MW cada una con 7,5 horas de almacenamiento térmico, entren en funcionamiento en breve con un aporte anual de 340 millones de kWh. Mi opinión es que la tecnología de torre presenta ventajas importantes desde el punto de vista de la operación y el mantenimiento, y tiene aún mucho recorrido en el proceso de reducción de costes de inversión. No hay que olvidar que Gemasolar es la primera planta comercial de su categoría y ha sido diseñada atendiendo más a criterios de minimización de la inversión que de rentabilidad. Es evidente que una planta similar con el doble de potencia no requerirá el doble de inversión.
– Enrique Sendagorta dijo en la puesta de largo del proyecto que su tecnología mejorará la “despachabilidad” de la energía eléctrica producida por fuentes de energía renovable. ¿A qué se refería el presidente de la compañía?
La visión hasta ahora mayoritaria del público con respecto a las energías renovables es que son aleatorias. Funcionan solo cuando el viento o las condiciones ambientales lo permiten. Gemasolar es una planta de energía limpia totalmente distinta. Las 15 horas de almacenamiento facilitan la predicción de la energía horaria aportada con la misma precisión que una planta térmica. Permiten además producir el máximo de electricidad en los lapsos de máxima demanda y reducir la potencia en los momentos valle. En pocas palabras, hace posible disponer de una producción de energía renovable operando bajo los parámetros de gestionabilidad de una planta convencional.
