Los costes de CSP se reducirían un 50% con un respaldo normativo estable
Los promotores de electricidad y calor industrial están adaptando sus diseños a fin de minimizar los costes de construcción y los plazos de amortización, de modo que un mayor respaldo financiero propiciar una reducción a la mitad de los costes, según dijeron los expertos a New Energy Update.
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La caída de los costes de la tecnología y el aumento de las restricciones en los objetivos de reducción de las emisiones de carbono han obligado a las empresas industriales a orientarse hacia soluciones de energía renovable.
Varios promotores de CSP están especializándose en configuraciones de centrales combinadas CSP-CSH (calor solar concentrado, por sus siglas en inglés) con objeto de aprovechar la demanda cada vez mayor de aplicaciones de calor industrial.
El calor industrial representa dos tercios de la demanda de energía industrial y es responsable de la mayoría de las emisiones de CO2 de los distintos sectores, ya que este se genera principalmente a partir de la combustión de combustibles fósiles.
Entre los diversos segmentos industriales que pueden servirse de los sistemas de calefacción por CSP se incluyen los productos químicos, los plásticos, los alimentos y bebidas, la maquinaria, la minería y las industrias papelera, textil y de tratamiento de superficies metálicas.
Los costes de la CSP han disminuido drásticamente en los últimos años y se han logrado nuevas ventajas en términos de innovación, que permitirán abrir nuevos mercados a dicha tecnología.
Las centrales combinadas CSP-CSH requieren de configuraciones más personalizadas, lo que merma las posibilidades de establecer economías de escala y en serie.
A fin de maximizar la competitividad de estas centrales, los promotores necesitarán respaldo político con las aplicaciones duales de calor y electricidad para poder asegurar una cartera de proyectos sólida en los próximos años, según dijo Svante Bundgaard, director general de Aalborg, un promotor especializado en centrales de CSP y CSH, a New Energy Update.
Las políticas de apoyo y los planes de financiación permitirán a los promotores de CSP-CSH aumentar los volúmenes y reducir los costes, fenómeno que ya se ha observado en los mercados de la CSP independiente en Sudáfrica, Marruecos y los Emiratos Árabes Unidos, según explicó Bundgaard.
"Un marco político estable podría servir de base para reducir los costes en más de un 50 % a lo largo de un periodo de cinco o seis años", aseguró.
Proyectos a medida
El calor de baja y media temperatura (por debajo de 400 grados C) representará las tres cuartas partes del crecimiento total de la demanda de calor industrial de aquí a 2040, lo que equivale a más de 16,5 billones de MWt hora, según afirma la Agencia Internacional de la Energía (IEA).
Demanda global de calor industrial por nivel de temperatura
(Haga clic en la imagen para ampliar)
Los diseños actuales de CSP a menudo funcionan a temperaturas por debajo de los 400 grados C, lo cual los hace muy adecuados para suministrar servicios de calefacción de baja a media temperatura.
En 2016, Aalborg puso en servicio su central de CSP de torre de 36 MW junto con un sistema de energía integrada con objeto de dar servicio a un complejo de cultivo de tomates de Sundrop Farms en el desierto de Australia Meridional.
La central integra un sistema de torre CSP que permite prestar servicios de electricidad, calefacción y desalación a 200.000 metros cuadrados de invernaderos de última generación. El agua dulce proviene de la desalinización del agua marina transportada 5 km desde la costa del Golfo de Spencer.
La CSP con almacenamiento también permite a los clientes industriales operar las 24 horas del día.
Aalborg colaboró con el promotor noruego de baterías térmicas EnergyNest en el desarrollo de sistemas de colectores cilindro-parabólicos y torres solares capaces de suministrar energía de forma gestionable y predecible durante el día y la noche. El sistema incorpora el sistema modular de almacenamiento de vapor directo Heatcrete de EnergyNest, una alternativa a los sistemas de sales fundidas que ofrece costes competitivos y escalabilidad, según asegura el promotor.
Barreras de amortización
Un desafío clave para los promotores de CSP-CSH es reducir los plazos de amortización de la inversión inicial.
Los niveles de gastos de capital dependen del ámbito de aplicación y de la ubicación. Por ejemplo, la central de producción combinada de calor y electricidad (CHP, pos sus siglas en inglés) Bronderslev Forsyning de Aalborg, con una potencia de 16,6 Mwt, en Dinamarca, costó alrededor de 50 millones de dólares. La central combinaba energía solar y biomasa mediante una turbina de ciclo Rankine con fluido orgánico destinada a alimentar la red eléctrica del distrito.
Proyectos de CSP y CSH para servicios públicos de Aalborg
Nota: Aalborg anunció un nuevo proyecto de calefacción urbana de 2,6 MWT en Egedal, Dinamarca, el 27 de febrero.
Los plazos de amortización de las centrales CSP-CSH suelen ser superiores a los 3-5 años, lo que a menudo supone un obstáculo para los umbrales de inversión industrial. Hasta la fecha, esto ha limitado el desarrollo en el mercado de los operadores industriales con demandas específicas de emplazamiento o con costes de combustibles fósiles particularmente elevados, como es el caso de los emplazamientos industriales remotos.
"Por desgracia, los plazos de amortización siguen siendo los principales criterios de inversión", dijo Christian Zahler, director general de Industrial Solar, una promotora alemana de sistemas solares térmicos destinados a zonas industriales remotas y regiones con altos costes de combustible.
"Cuando empezamos, hace casi 10 años, la expectativa era de un máximo de 2 años, preferiblemente por debajo de 1 año. Hoy en día, nuestros clientes están dispuestos a aceptar períodos más largos de entre 4 y 7 años", aseguró Zahler.
"Si los clientes se centraran en las TIR (tasas internas de rentabilidad) en lugar de en los períodos de amortización, definitivamente habría más proyectos... pero las empresas suelen pensar en un plazo de 5 años", dijo.
Los modelos de financiación de proyectos utilizados para otros tipos de tecnología energética, como los de construcción, operación y transferencia, construcción, posesión y explotación o arrendamiento operativo de activos, podrían fomentar el desarrollo de proyectos, según dijo Bundgaard.
La tecnología CSP ya se ha probado en numerosas aplicaciones a escala industrial y de servicios públicos y ofrece una vida útil de más de 25 años, destacó.
Para lograr un despliegue más amplio, se requiere de una reducción de costes que permita mejorar la competitividad frente a los sistemas de generación mediante combustibles fósiles y los fotovoltaicos.
En el sector de la CSP independiente, muchos promotores han utilizado economías de escala y en serie con el fin de disminuir los costes.
Las aplicaciones de CSP-CSH son pequeñas y más personalizadas y, por tanto, ofrecen menos margen para la normalización de la fabricación. Los promotores deben mejorar sus diseños y centrarse en reducir los costes de instalación, si pretenden disminuir el coste medio teórico de la energía, dijo Bundgaard.
"Habida cuenta del tamaño inferior de los campos solares, los costes no pueden reducirse en función exclusiva de la escala y el volumen", dijo
Aalborg y sus proveedores están trabajando en varias áreas clave con el objetivo de reducir el coste de las aplicaciones a escala industrial.
El promotor ha desarrollado su diseño con el propósito de minimizar el trabajo sobre el terreno, simplificando el montaje y la instalación y sin necesidad de grúas puente ni fábricas de montaje in situ, dijo Bundgaard.
Aalborg también se está centrando en el "valor añadido de la ingeniería", y trata de evitar las repeticiones y de optimizar las interfaces entre piezas para reducir los costes, dijo.
Oportunidades menores
Dirigirse a clientes más modestos con altos costes de combustible podría permitir una mayor normalización, según dijo Miguel Frasquet, director ejecutivo de Solatom, una empresa emergente de CSH, a New Energy Update.
Solatom ha desarrollado un diseño Fresnel CSH lineal de uso fácil e inmediato de 14,5 kW y se dirige a los clientes españoles del sector de la alimentación y las bebidas, como puedan ser las centrales de procesamiento cárnico y las fábricas de queso.
A finales del tercer trimestre de 2018, la empresa había vendido dos proyectos a industrias y tenía otros cinco proyectos en fase de preparación.
"Nuestro diseño es de uso fácil e inmediato y, en función del tamaño requerido, se pueden conectar más módulos previamente calibrados", dijo Frasquet.
Muchas de las empresas industriales españolas tienen acceso al gas a precios subvencionados, pero los clientes que no pueden acceder a la red de gas dependen del diésel y de gasóleos mucho más caros.
Solatom ha observado que hay 7,1 GW de demanda de calefacción de las pequeñas y medianas empresas españolas con altos costes de calefacción, dijo Frasquet.
El plazo de amortización para estos clientes podría ser de "entre tres y siete años", explicó.
Temperaturas más altas
Los avances en curso sobre la tecnología CSP también podrían abrir nuevas oportunidades en los mercados de la calefacción de alta temperatura (más de 400 grados centígrados).
Hasta la fecha, las centrales de CSP han utilizado por lo común aceite o sales fundida como fluido de transferencia de calor, lo que limitaba las temperaturas a menos de 550 grados C. Las centrales de mayor temperatura podrían aumentar la eficiencia de las soluciones de electricidad y calor de alta temperatura.
En Estados Unidos, Brayton Energy, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL, por sus siglas en inglés) y Sandia Laboratories están desarrollando nuevos diseños de centrales CSP que puedan calentar fluidos de transferencia a más de 700 grados C en virtud de una subvención del Departamento de Energía (DE) de 25 millones de dólares.
Los investigadores prevén que estas centrales podrían estar comercialmente disponibles entre 2025 y 2030, lo que desbloqueará las nuevas aplicaciones del mercado para el calor de alta temperatura.
El acceso a clientes con aplicaciones de alta temperatura podría duplicar las posibilidades de mercado de las aplicaciones de CSP-CSH, hasta unos 33 billones de MWt, según muestran las cifras de la IEA.
Por Kerry Chamberlain
Traducido por Vicente Abella