Central solar de torre

Una central solar de torre usa un campo de espejos que siguen al sol, los helióstatos, para enviar la luz a un receptor situado en lo alto de una torre. La luz concentrada convierte el agua en vapor, o calienta una sal fundida que se puede almacenar, y ese calor mueve una turbina de vapor. Giovanni Francia construyó la primera central de torre en Sant’Ilario, cerca de Génova, a mediados de los años sesenta.

Qué es

Una central solar de torre, llamada también central de receptor central, recoge la luz del sol de una gran superficie de terreno con cientos o miles de espejos planos, los helióstatos. Cada helióstato gira a lo largo del día para seguir reflejando el sol hacia el mismo blanco: un receptor en lo alto de una torre alta, en el centro o en el borde del campo. La luz concentrada calienta un fluido que circula por el receptor. En unas centrales es agua, que se convierte en vapor; en otras es sal fundida, que baja el calor por la torre.

Al pie de la torre, el calor alimenta una central eléctrica corriente. El vapor, producido directamente en el receptor o en un generador de vapor calentado por la sal caliente, hace girar una turbina de vapor acoplada a un generador. Una célula solar convierte la luz directamente en electricidad; una torre la convierte primero en calor, y el calor guardado en sal caliente permite a la central seguir produciendo después de la puesta del sol o con nubes.

Cómo funciona

El helióstato debe mirar a medio camino entre el sol y el receptor para que la luz caiga en el blanco.

Un espejo devuelve la luz con el mismo ángulo con el que llega. Para mantener el haz reflejado sobre el receptor, un helióstato debe orientarse a medio camino entre el sol y el receptor, y como el sol se mueve por el cielo, esa dirección cambia durante todo el día. Cada helióstato se apoya en un pedestal con motores que lo giran sobre dos ejes, normalmente uno vertical para la dirección y uno horizontal para la inclinación. Como cada helióstato está en un lugar distinto del campo, cada uno sigue su propio recorrido. Un controlador calcula los dos ángulos de cada helióstato a partir de la fecha, la hora y su posición en el campo.

El receptor es una pared de tubos sobre la que convergen todos los haces reflejados.

El receptor es un intercambiador de calor hecho de tubos. En Solar Two, en California, era un cilindro de paneles de tubos alrededor de lo alto de la torre: la sal fundida, bombeada desde un tanque frío, salía a unos 565 °C antes de bajar a un tanque caliente. Desde allí se bombeaba a través del generador de vapor y de vuelta al tanque frío. En este tipo de centrales, la sal suele mantenerse entre unos 290 °C y 565 °C. Las centrales que calientan agua producen el vapor en el propio receptor, como hacía Solar One en California y hace PS10 en España. En ambos casos, el receptor tiene que soportar un flujo de luz intenso y cambiante. Cuando pasa una nube, la luz que recibe cae de golpe, y una central sin almacenamiento pierde potencia con ella.

Cómo hacerlo

Unos espejos de bolsillo y una lata negra forman una pequeña torre cuya temperatura se puede leer.

Unos pocos espejos planos pequeños y una lata oscura bastan para una maqueta que funciona en un día de sol. Pinte de negro mate una lata pequeña vacía, llénela de agua hasta la mitad y meta en ella un termómetro. Fije la lata en lo alto de un palo o de una pila de ladrillos, más o menos a la altura de la rodilla, al aire libre, sobre suelo enlosado o pedregoso. Coloque de cuatro a seis espejos de bolsillo sobre bolitas de plastilina en el suelo a su alrededor, a uno o dos pasos.

Anote la temperatura del agua, gire después un espejo hasta que su mancha de luz caiga sobre la lata y lea el termómetro cada dos minutos. Añada los demás espejos uno a uno, apuntando cada uno a la lata. El agua se calienta más deprisa con cada espejo añadido, y una lata blanca o una a la sombra se calienta más despacio, lo que muestra por qué los receptores son oscuros y los campos grandes.

Aviso de seguridad. No mire nunca al sol ni al reflejo de un espejo, y no dirija nunca una mancha reflejada hacia una persona, un animal, una ventana o un coche: la luz solar concentrada puede dañar los ojos y quemar la piel. Use solo espejos planos pequeños, nunca una lupa ni un espejo curvo, que pueden prender materiales secos, y mantenga el papel, la hierba y la madera lejos de la lata. Cubra los bordes de los espejos con cinta adhesiva y deje enfriar la lata antes de tocarla. Los niños solo deben hacerlo con un adulto, y al terminar la prueba los espejos se dejan boca abajo.

Historia y evolución

El matemático e ingeniero italiano Giovanni Francia buscaba en Génova maneras de recoger el calor del sol a alta temperatura. Se dedicó a espejos que concentraban el sol y, a mediados de los años sesenta, en Sant’Ilario, cerca de Génova, construyó un campo de espejos casi planos que reflejaban la luz sobre una caldera y producían vapor. Los relatos de su trabajo fechan sus primeras pruebas en 1965, mientras que el instituto agrícola en cuyo terreno se levantaba fecha su instalación en 1964. Francia describió sus plantas piloto en la revista Solar Energy en 1968.

Las torres construidas para generar electricidad llegaron a comienzos de los años ochenta. Eurelios, una central de 1 MW en Adrano, Sicilia, entró en servicio en 1981. Solar One, cerca de Barstow, en California, generó 10 MW de 1982 a 1988 con un receptor que convertía el agua en vapor. Después se reconstruyó como Solar Two, que funcionó a finales de los años noventa con un receptor de sal fundida y guardaba su calor en tanques de sal caliente y fría, de modo que podía dar electricidad después de la puesta del sol.

Siguieron torres comerciales en España. PS10, cerca de Sevilla, genera 11 MW con agua y vapor. Gemasolar, puesta en servicio en Andalucía en 2011, produce unos 20 MW y almacena sal caliente suficiente para funcionar unas 15 horas sin sol, lo que le ha permitido suministrar electricidad día y noche.