Mercados Emergentes

En un nuevo terreno, donde el polvo puede debilitar la insolación hasta en un 30 %, la planta Shams 1, de Masdar, se vio obligada a enfrentarse a algunos obstáculos. CSP Today investiga qué problemas hubo.

Heba Hashem

El proyecto Shams 1, con sede en Abu Dhabi, es la mayor planta solar de la región que está en fase de desarrollo y, cuando se complete el próximo año, se convertirá en una de las mayores del mundo. Pero el despegue no fue tan sencillo como parecía.

En un principio, Shams 1 salió a concurso en 2008, un año después de que se propusiera el diseño conceptual. Atrajo a ofertas de varios consorcios, incluidos Acwa Power de Arabia Saudí y Solar Millennium de Alemania, pero el consorcio francoespañol formado porTotal y Abengoa finalmente fue el escogido para un contrato de 25 años de diseño, construcción y funcionamiento. Sin embargo, la selección de ofertas se retrasó dos años (de 2008 a 2010).

En julio de 2009, Masdar renunció al proyecto y anunció que se reubicaría y se volvería a presentar a concurso. Aparte de las dificultades de financiación durante la recesión mundial, el proyecto se enfrentó a problemas técnicos imprevisibles, principalmente estimaciones incorrectas de radiación directa normal en la ubicación seleccionada, que podrían haber supuesto una pérdida de eficacia de cerca del 12,5 %.

Masdar había empleado datos obtenidos por satélites para evaluar la radiación solar del emplazamiento, pero no se tuvieron en cuenta algunas partículas de polvo y algunos de estos datos a menudo no son precisos y presentan una probabilidad de errores de un 10 %. Además, no se modificó la radiación normal directa y cuando se midió de nuevo con equipamiento más preciso, aparentemente era menos que las reclamaciones previstas. Masdar pronto se dio cuenta de que la planta recibiría menos energía solar de la esperado, se detuvo la construcción y se reanudó un año después cuando Masdar tuvo una idea mejor de la energía que podría recoger por metro cuadrado.

Sin embargo, "este parámetro no se puede modificar porque no está bajo el control humano, se basa en las características del sitio", explica el dr. Mokhtar Chmeissani, investigador principal para la división de energía e instrumentación del Instituto de investigación medioambiental y energética de Catar (QEERI, por sus siglas en inglés) y catedrático de investigación en el Instituto de Física de Altas Energías.

Masdar también descubrió que la planta necesitaría más espejos para lograr la capacidad que se buscaba, aunque el coste adicional estaba dentro del margen de error y no afectaría al coste total. Para generar electricidad, la planta de CSP de 100 MW ahora empleará más colectores de concentración parabólicos, 768 en total. La tecnología, desarrollada por Abengoa, consiste en hileras de espejos alineados de concentradores parabólicos con rastreo del sol y se basarán en enfriamiento en seco.

No es una planta común

Los sistemas de CSP pueden tener un tamaño adecuado para el suministro para una ciudad (10 kW) o para aplicaciones conectadas a la red (hasta 100 MW) y Masdar ha optado por generar la máxima energía posible con Shams 1.

A diferencia de una planta de CSP habitual, Shams 1 producirá cerca del 18 % de la electricidad con gas natural. Al combinar la hibridación y la reserva, empleará dos quemadores independientes para ayudar a regular la producción y garantizar la capacidad, especialmente en períodos de máxima demanda y de demanda media. Durante un año, el segundo quemador podría añadir un 3 % a la producción energética general, según el CSP Technology Roadmapde la Agencia de energía internacional.

En los Emiratos Árabes Unidos, el polvo reduce la insolación cerca de un 30 %, así que la radiación directa normal media es de solo 1934 kWh/m2 al año. Esto es sorprendentemente inferior a otros lugares soleados, como España, donde la radiación directa normal varía entre los 2000 y los 2300 kWh/m2 al año. Esto indica el significativo impacto de las nubes y tormentas de polvo en la radiación solar.

La ausencia de almacenamiento térmico es otra diferencia en Shams 1, probablemente debida al programa Green Payment, según el cual el Ministerio de Economía de los Emiratos compensará a Abu Dhabi Water and Electricity Co. por la diferencia entre los costes de generación de energía doméstica medios y el coste de generación de la planta, lo que proporciona el apoyo y deseo político del país al proyecto.

Las mediciones precisas son cruciales

Encontrar la ubicación correcta es vital para el éxito de cualquier proyecto de CSP y también lo es el cálculo de mediciones de radiación solar específicas para ese lugar y precisas. Si se considera que Shams 1, en un principio, se presentó a concurso solamente un año después de que se presentara el diseño, es posible que el proyecto comenzara de manera precipitada y que fuera necesario más tiempo para evaluar la radiación solar de llegada.

Había otros lugares que parecían tener más radiación solar, pero finalmente se confirmó que la planta se construiría donde se planeó en un principio, en Madinat Zayed, a120 km al suroeste de Abu Dhabi. La proximidad del emplazamiento a la capital significa que no serán necesarias líneas energéticas de larga distancia, lo que es una ventaja sobre otros sitios con gran radiación normal directa.

Para obtener datos sobre el recurso solar para las evaluaciones específicas del emplazamiento, SOLARMAP, del Laboratorio Nacional de Energías Renovables estadounidense, describió dos sistemas de medición básicos.

El primero son los radiómetros de fotodiodo de silicio, que presentan costes inferiores, requieren menos mantenimiento y proporcionan mayor potencial de incertidumbre de medición. Miden la temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento, y se recomienda su uso en áreas sin red energética fiable.

El segundo son los radiómetros de termopila, que son más caros y requieren más mantenimiento pero suministran las mediciones menos dudosas de radiación directa y radiación solar. Son perfectas para operadores que necesitan las mejores mediciones del recurso solar posibles para evaluar el rendimiento de la planta. Un generador total de imágenes desde el cielo puede complementar a los datos grabados a partir de cualquiera de las dos configuraciones. El instrumento, que funciona independientemente de las condiciones meteorológicas, proporciona imágenes aéreas e información sobre la cantidad de nubes necesaria para interpretar los datos meteorológicos y la radiación solar en tiempo real.

"Hay muchos métodos publicados y herramientas en el mercado que pueden proporcionar una buena medición de radiación directa normal - señaló el dr. Chmeissani a CSP Today-. Incluso se puede contratar a una empresa asesora experta en este terreno para realizar la medición. Lo importante es que uno realmente debería entender los errores que generan los instrumentos que está empleando y, entonces, generar los valores medios y los errores asociados a este valor medio".

En la frontera occidental de los Emiratos Árabes Unidos, Catar también se enfrenta al desafiante clima desértico. En la preparación para un proyecto piloto de desalinización alimentado con solar, QUEERI pidió un dispositivo para el alcance y la detección de luz (LADAR, por sus siglas en inglés), que a menudo se emplea en astrofísica, para comprobar la claridad del cielo. El dispositivo lanza un láser al cielo para ver cuánta luz vuelve después de rebotar en la humedad, el aerosol y otras partículas atmosféricas, lo que ayuda a la hora de seleccionar el emplazamiento.

A pesar del retraso temporal en 2008, Shams 1 recibió un exceso de solicitudes con compromisos financieros que superan los 900 millones de USD desde la triple sociedad conjunta entre Masdar (60 %), Total (20 %) y Abengoa (20 %). Masdar anunció hace poco que Shams 1 estará en marcha en el tercer trimestre de 2012 y se está planeando Shams 2 para cumplir con el objetivo del emirato de obtener el 7 % de su electricidad a partir de energía renovable para 2020.

Para responder a este artículo, escribe a la editora:

Rikki Stancich: rstancich@gmail.com