miércoles, 19 junio 2024

Recubrimientos para reducir los costes de la energía solar más desconocida

La energía solar térmica tiene una ventaja frente a otras tecnologías renovables: puede almacenarse. Pero su crecimiento pasa por encontrar soluciones a algunos obstáculos técnicos que lastran su competitividad. Este fue el objetivo del proyecto Best, cuyos recubrimientos reducen sus costes "en torno a un 10 %". CENER lideró esta iniciativa, coordinada por ADItech, financiada por el Ejecutivo foral y en la que Lurederra y la UPNA trabajaron como entidades socias.


Pamplona - 31 mayo, 2023 - 06:00

Rández (CENER), Berlanga (UPNA) y Salazar (Lurederra) son los investigadores principales del proyecto. (Fotos: Maite H. Mateo)

Cuando hablamos de energía solar, es inevitable pensar en paneles fotovoltaicos. Y es que el importante salto que ha experimentado tras derogarse el impuesto al sol en 2019 le ha llevado a situarse como la tercera tecnología con más implantación en el país, con una potencia instalada de 20.864 MW (un 17,3 % del total), según datos de mayo recogidos por la Red Eléctrica Española (REE). El abaratamiento de sus componentes, su durabilidad y su versatilidad han impulsado su crecimiento, si bien aún se enfrenta a un gran obstáculo: almacenar la energía que genera para poder ser utilizada a demanda.

Este problema también se extiende a otros tipos de energía renovable. Pero existe una excepción a la regla que ha quedado a la sombra del auge de la fotovoltaica: la energía térmica solar. Existen distintas aplicaciones de esta tecnología dependiendo de su uso. Pero la más importante para la generación eléctrica son las centrales termosolares. Estas instalaciones generan calor a partir de un gran terreno lleno de espejos con orientación automática, que concentran la radiación solar en un receptor situado en lo alto de una torre. Este calor puede también almacenarse en sales fundidas de nitrato.

En la actualidad, España cuenta con 49 instalaciones de este tipo en operación que, según la REE, suponen un 1,9 % de la potencia instalada. “Aun cuando nuestro país es el que más ha implantado esta fuente energética en el mundo, estamos muy lejos de igualar la potencia que tienen las demás fuentes renovables”, señala Xabier Rández, ingeniero investigador en el Departamento de Tecnologías y Almacenamiento de la Energía Solar de CENER (Centro Nacional de Energías Renovables).

Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace

Así sucede porque, a pesar de poseer la ventaja del almacenamiento, estas centrales se enfrentan a importantes desafíos tecnológicos. Entre otros, conseguir materiales que aprovechen mejor la radiación solar o que soporten los ambientes altamente corrosivos que las sales fundidas generan en los tanques de acero inoxidable: “Y hablamos de tanques de 40 metros de diámetro por 15 de altura, que cuestan unos millones de euros. Cuando se estropean, no solo se detiene toda la planta, sino que además se eleva mucho el coste si hay que sustituir este componente cada cierto tiempo”.

De ahí que CENER contactase con el Centro Tecnológico Lurederra y la Universidad Pública de Navarra (UPNA) para poner en marcha Best, una iniciativa que busca resolver estos retos a través del desarrollo de recubrimientos. ¿Su objetivo? Elevar la competitividad de las centrales termosolares. La iniciativa está coordinada por ADItech, a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiada por el Ejecutivo foral en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.

MAYOR ABSORTIVIDAD

CENER se encargó de recabar el contexto tecnológico y de conceptualizar los desafíos para la UPNA y Lurederra, que se centraron en concebir estrategias para resolverlos a través de la ciencia de materiales. Por un lado, el proyecto se centró en desarrollar un recubrimiento de “alta absortividad, barato, de fácil aplicación” y que fuese capaz de aguantar las “exigentes condiciones” de trabajo de un receptor solar.

Best ha desarrollado recubrimientos para optimizar los costes de las centrales termosolares.

Best ha desarrollado recubrimientos para optimizar los costes de las centrales termosolares.

Queríamos mejorar la característica principal de esta tecnología: la captación de la radiación. Al mismo tiempo, la idea también era elevar su durabilidad ante temperaturas por encima de los 600ºC y flujos solares 800 veces superiores a la radiación solar en la superficie”, incide Cristina Salazar, líder de grupo en la Unidad de Investigación Avanzada en el centro tecnológico de Los ArcosEn esta línea, se llegaron a probar “hasta ocho soluciones distintas” con el objetivo de conseguir la mejor pigmentación y la textura más efectiva posible. Unas soluciones que fueron caracterizadas por la UPNA y probadas por CENER.

“Hemos conseguido absortividades superiores a productos comerciales, llegando a medir valores por encima del 96 %. Con las matrices y pigmentos de Lurederra buscamos conseguir un recubrimiento de fácil aplicación, con un pulverizado sencillo y que no tengan excesivo espesor. Al final, queremos reducir esos costes de aplicación y mantenimiento”, desgrana Salazar.

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

Al mismo tiempo, el proyecto permitió a las entidades participantes profundizar en nuevos materiales para reducir o eliminar los problemas de corrosión frecuentes en los tanques de almacenamiento de sales fundidas. En esta línea, la universidad y el centro tecnológico usaron distintas estrategias. Desde la UPNA aplicaron materiales a través de la proyección térmica, una técnica que consiste en rociar pequeñas partículas fundidas que se unen sucesivamente a una superficie. Mientras tanto, el grupo de Lurederra estudió el uso de formulaciones base ajustadas al ambiente del tanque.

Todos los productos del proyecto se han puesto a prueba en las instalaciones de CENER.

En este sentido, los recubrimientos desarrollados por ambos centros logran soportar las condiciones actuales de los tanques, cuyas temperaturas rondan los 560ºC. Y, para dar un paso “hacia el futuro de la tecnología”, probaron ambos materiales a un ambiente de 700ºC.

“Los resultados han abierto una línea de investigación, en la que continuar para seguir su desarrollo. Como desarrollamos en paralelo las dos estrategias y vimos que iba a ser un reto muy grande, hicimos una sinergia entre las dos estrategias, que parece tener mucho futuro”, apostilla Carlos Berlanga, investigador del Institute for Advanced Materials and Mathematics (INAMAT) en la UPNA.

De esta forma, CENER calcula que los recubrimientos pueden lograr una reducción en el coste de la energía térmica solar “de en torno a un 10 %”. De manera que los productos son aplicables, a falta de estudiar su escalado a la industria. “Pero, además, este proyecto nos ha permitido a los socios colaborar y conocer a otras entidades del espacio investigador de Navarra, que seguro se traducirán en futuros desarrollos conjuntos y proyectos colaborativos, reforzando el entramado de la I+D”, concluye Rández.

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