Consorcio chino-americano trabaja en concepto híbrido CSP-PV para microrredes

Imagen de uno de los módulos híbridos CSP-PV FourFold, creado por Focused Sun. Fotografía cortesía de Focused Sun.

Los inventores estadounidenses y sus socios chinos esperan que una iniciativa de financiación colectiva ofrezca energía para microrredes de todo el mundo, al combinar elementos de la tecnología solar fotovoltaica y la CSP en un único módulo.

Por Jason Deign

Traducido por Alexandra Aretio

Un equipo chino-estadounidense espera que este mes se financie de manera colectiva una nueva tecnología solar que combina CSP con fotovoltaica de concentración (CPV, por sus siglas en inglés) para suministrar energía de bajo coste a microrredes.

Los desarrolladores de Focused Sun de Nuevo México (EE. UU.) y el Instituto Xiang Yang de Hubei (China) están trabajando en un sistema que incorporará almacenamiento de energía térmica y que debería resultar rentable en un plazo de dos años.

La empresa Focused Sun, antiguamente vinculada a la CPV (en inglés), ha creado un modelo híbrido CSP-CPV denominado FourFold para alimentar la microrred. Los módulos son lo bastante pequeños como para construir microrredes de manera modular: desde los 100 kW hasta los 10 MW.

Cada módulo emplea cuatro espejos lineales de Fresnel para enfocar la luz solar en un dispositivo de absorción forrado con una tira de 5 cm de células fotovoltaicas, que convierten en torno al 18 % de la energía entrante en electricidad.

Al mismo tiempo, el líquido de refrigeración de aceite mineral fluye por el interior del dispositivo de absorción, mantiene las células fotovoltaicas frías e incrementa la temperatura de 300 ºC en el proceso. Además, el fluido de transferencia térmica puede almacenarse o utilizarse para que funcione un turbogenerador construido en China.

La combinación de CPV y energía termosolar basada en lineal Fresnel permite que el sistema aproveche hasta cerca de un 75 % de la energía entrante, tal y como afirma Focused Sun. Asimismo, la empresa trata de mantener unos costes reducidos al emplear varias técnicas de fabricación de bajo coste.

Por ejemplo, los espejos están creados por espuma metida entre dos hojas de acero galvanizado. Por su parte, los motores reductores que controlan el ángulo de los espejos están acoplados al marco del módulo mediante solo dos tornillos y se pueden sustituir en cuestión de minutos.

Los procesos de fabricación con tecnologías relativamente sencillas que se utilizan deberían permitir el establecimiento de plantas de producción de FourFold con relativa facilidad en regiones donde son necesarias microrredes, incluidos los mercados emergentes.

Creación de empleo a nivel nacional

De hecho, Focused Sun tiene interés en destacar las oportunidades de empleo nacional que ofrece esta tecnología y ha publicado directrices sobre la planificación de ventas, producción y empresas de instalación con entre cinco y diez empleados. 

Cada pequeña fábrica necesitaría una inversión para la puesta en marcha de 150 000 USD y podría comenzar incluso en unos siete meses, según indica la empresa. No obstante, todavía tienen que terminarse algunos aspectos del diseño del sistema, incluida la tecnología de almacenamiento.

Aunque se podrían emplear baterías para almacenar parte de la producción de CPV, no está previsto que se tome la decisión final acerca del mecanismo de almacenamiento térmico hasta, como mínimo, marzo, a la espera de las consultas entre Focused Sun y sus socios chinos.

Shawn Buckley, fundador de Focused Sun, declara lo siguiente: "Con relación al almacenamiento, estamos analizando tanto almacenamiento térmico razonable en cemento como almacenamiento térmico de cambio de fase en sales fundidas".

Un sistema de almacenamiento en materiales de cambio de fase (MCF) de nitrato de litio podría ayudar a reducir el volumen del almacenamiento. No obstante, Buckley añade: "Me gusta la facilidad de la aplicación del hormigón que se vacía en la obra y todo obrero sabe cómo funciona".

"No necesitamos hormigón a temperaturas elevadas ya que nuestro turbogenerador solo necesita 300 ºC. El hormigón común es bueno a esta temperatura. En cualquier caso, el camino que escojamos se deberá principalmente a una cuestión económica".

El catedrático David Gordon Wilson, experto en turbomaquinaria y almacenamiento térmico del Instituto Tecnológico de Massachusetts, encabeza la investigación en el almacenamiento en materiales de cambio de fase y cree que podría accionar los generadores hasta el día siguiente, ofreciendo energía de manera continua. 

Asimismo, todavía se está debatiendo la naturaleza exacta de los turbogeneradores que se utilizarán. "Creemos que podemos incluir un turbogenerador de bajo coste de producción en serie por menos de 1000 USD/kWe, incluso para unidades pequeñas de 100 kWe", indica Buckley.

“Mitsubishi los fabrica ahora a 2200 USD/kWe para sus unidades italianas Turboden de 100 kWe, pero esos no se fabrican en gran volumen". Analizaremos varios ciclos termodinámicos como el Kalina, el orgánico Rankine y otros".

Ciclo orgánico Rankine

Buckley indica que las empresas chinas ya fabrican motores de ciclo orgánico Rankine, aunque los tamaños más pequeños solo se fabrican en volúmenes pequeños. 

"El Instituto Xiang Yang quiere escoger un tamaño como de 100 kWe o 300 kWe y estandarizarlo para crear un sistema modular —comenta—. Obviamente, también les gusta el aspecto de la creación de puestos de empleo porque nuestros concentradores pueden fabricarse a nivel nacional en pequeñas fábricas".

Asimismo, la respuesta inicial al concepto ha sido variada.

"Parece que se trata de un sistema fotovoltaico que emplea el exceso de calor para producir agua caliente que podría utilizarse para accionar una turbina —declara Jorge Ignacio Andreotti, consultor energético y especialista en CSP con base en Argentina—. Esto podría incrementar el rendimiento del sistema".

"A primera vista, parece interesante. Estos tipos de combinaciones suelen lograr buenos resultados".

No obstante, Madhavan Nampoothiri, fundador y director de RESolve Energy Consultants, en Chennai (India), declara lo siguiente: "Desde una perspectiva tecnológica, el sistema híbrido podría funcionar pero en la India los retos para la adopción siempre han sido comerciales".

"La explotación y el mantenimiento de los sistemas en zonas rurales también plantean desafíos. Ni siquiera los sistemas fotovoltaicos tradicionales han logrado superar estos retos y no creo que un producto nuevo avance en el segmento sin conexión a la red próximamente".

Focused Sun está tratando de financiar la comercialización del sistema mediante una propuesta de obtención de fondos en el sitio de financiación colectiva Indiegogo.  

 

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