INGENIERIA ECOLOGICA

Las torres solares:

producción de electricidad limpia y de altura

Esta es la imagen de las centrales solares PS10 y PS20, las primeras de las nueve plantas que, hasta 2013 la empresa Abengoa construirá en la plataforma solar instalada en Sanlúcar de Barrameda. Este complejo se convertirá, así en una de las mayores de su tipo a nivel mundial, proporcionando una potencia superior a 300 MW lo que sería suficiente para proporcionar energía a unos 180.000 hogares, el equivalente a la ciudad de Sevilla.
La PS10 se inauguró en 2007 y la PS20 en mayo de 2009. Estas torres solares utilizan el mismo principio que produce el efecto invernadero: una superficie cubierta de material transparente rodea una torre hueca central. El aire se calienta y asciende por la chimenea, generándose vientos artificiales de 50-70 km/h que mueven unas turbinas que se encuentran en su interior, generando electricidad. Es, así, una central eólica que fabrica su propio viento.Este tipo de instalaciones, además, ahorraría la emisión de 600.000 toneladas de CO2. Otros dos proyectos están en desarrollo: uno en Ciudad Real, con una torre de 75 m de altura y 40 MW, y otro en Australia, con 1 km de altura y 100 MW de potencia.

Las torres o chimeneas solares son una tecnología que combina la tecnología solar térmica, eólica y geotérmica para generar electricidad limpia basándose en un fenómeno tan simple como es la convección (el aire caliente pesa menos y tiende a ascender). La planta consta de una superficie circular de terreno que se recubre con un material transparente con una torre hueca central, el aire al calentarse asciende por la chimenea moviendo unas turbinas que se encuentran en su interior. Unas tuberías enterradas en el terreno sirven de almacenamiento térmico garantizando el funcionamiento las 24 horas del día (aún sin sol) y además la superficie acristalada puede utilizarse como invernadero agrícola ya que la temperatura que se alcanza en su interior no supera los 40ºC.
En los años ochenta estuvo en funcionamiento en Manzanares (Ciudad Real) un primer prototipo de 50 KW funcionando durante más de 15.000 horas. Fruto de estos ensayos son varios los proyectos que se están llevando a cabo a nivel mundial entre los que destacan una planta de 40 MW en Ciudad Real y otra de 100 MW en Australia con chimeneas de 750 y 1.000 metros respectivamente.
La energía eólica con sus más de 100 GW instalados en el mundo actualmente y con una previsión de 250 GW en el 2012 es sin duda la más madura y más fiable técnicamente hablando de todas las renovables, a esto hay que añadir emisiones cero de gases efecto invernadero, la menor ocupación de terreno y no suponer consumo alguno de agua. El único inconveniente que tiene es, lógicamente, la necesidad de disponer de viento, recurso que únicamente está disponible en determinadas zonas del planeta.

A principios del los años 80 el ingeniero alemán Jorg Schiach se planteó la posibilidad de utilizar la energía térmica del sol para reproducir los fenómenos que rigen la generación del viento y provocar vientos artificiales de velocidad suficiente para mover una turbina eólica convencional. Para ello se basó en un principio básico de la física de los gases que es que el aire al calentarse disminuye su densidad, tendiendo a ascender hacia zonas superiores de la atmósfera dejando un vacío que será ocupado por aire frío procedente de la parte superior. Así surgió el primer diseño de la “torre solar”, esta construcción consiste simplemente en una superficie de forma circular que es cubierta por un material transparente (plástico o cristal) situado a una cierta altura, constituyendo una especie de invernadero. En la parte central del círculo se construye una torre hueca en cuyo interior se colocan una serie de turbinas eólicas.
La radiación solar atraviesa el recubrimiento transparente chocando contra el suelo y siendo de nuevo re-irradiado hacia el exterior pero en este caso con unas longitudes de onda diferentes (en el rango de los infrarrojos) que no son capaces de atravesar de nuevo el material transparente y calientan el aire que se encuentra en el interior. Éste, al aumentar su temperatura, disminuye su densidad por lo que tiende a ascender siendo dirigido hacia la chimenea en la que alcanza velocidades comprendidas entre 50 y 70 km/h.

Las ventajas de esta tecnología que combina la energía eólica, solar y geotérmica con respecto a cada una de ellas es que se puede utilizar en zonas desérticas de gran irradiación pero que no disponen de viento, que aprovecha toda la radiación solar (difusa y directa) no sólo la directa como hace la solar térmica de concentración y que aprovecha la capacidad de almacenamiento térmico que tiene el terreno bajo el acristalamiento, pudiéndose acumular energía sin necesidad de sistemas especiales para que la torre funcione también durante las 24 horas del día (para ello dispone de un sistema de tubos auxiliares por los que circula un fluido y calienta el aire por la noche). Por otra parte, no hay ningún consumo de agua y la ocupación de terreno es similar a cualquier otro sistema de generación de energía eléctrica con la ventaja de que además el terreno cubierto con el material transparente se puede utilizar como invernadero para producción agrícola. Como principal inconveniente su bajo rendimiento (entorno al 5%), pero como el combustible es gratuito (el sol) y la tecnología utilizada en su construcción es muy simple (plástico o cristal y una simple torre de hormigón), la electricidad generada resultará pronto competitiva.

El primer prototipo de esta tecnología fue ensayado en Manzanares (Ciudad Real), con un campo recolector de 240 metros de diámetro y una torre de 195 metros. Estuvo en funcionamiento durante siete años (1982-1989), en unas instalaciones de Unión Fenosa, donde consiguieron demostrar la viabilidad de la tecnología con una planta que suministraba picos de 50 kW, y que se consiguió hacer funcionar de forma continuada una media de 9 horas al día, acumulando un total de 15000 horas de funcionamiento.