SolarReserve prevé una bajada del coste de los helióstatos del 40%
Los nuevos diseños de helióstatos, que combinan una mayor automatización con mejores eficiencias de fabricación e instalación, estarán comercialmente disponibles en tres años, dijo David Haas, director de desarrollo en SolarReserve e investigador principal de HelioSR3, a New Energy Update.
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En octubre, el Departamento de Energía (DE) de los Estados Unidos concedió a SolarReserve unos 2 millones de dólares para desarrollar y probar diseños de helióstatos de próxima generación a través de su proyecto HelioSR3. En total, el Departamento de Energía (DE) de los Estados Unidos ha asignado 12 millones de dólares a 15 proyectos que investigarán componentes y sistemas de CSP para altas temperaturas.
Durante los próximos tres años, SolarReserve trabajará con los socios del proyecto, Sandia National Laboratories y la Universidad de Stellenbosch de Sudáfrica, para mejorar el rendimiento de los helióstatos y reducir los costes. Los nuevos diseños de helióstatos se probarán en el Centro Nacional de Pruebas Termosolares (NSTTF, por sus siglas en inglés) en Albuquerque, Nuevo México.
El equipo impulsará la tecnología de helióstatos a través de un enfoque"holístico", que abarcará áreas como el control y la automatización, el rendimiento estructural y el consumo de energía, según dijo Haas a New Energy Update.
La investigación podría reducir los costes de los helióstatos en un 40 %, gracias a la reducción de los costes de instalación y de requerimientos de personal y a un rendimiento energético superior, dijo.
Esta reducción de costes disminuiría significativamente los gastos de capital de las centrales de CSP, ya que los helióstatos representan hasta el 50 % de los costes de inversión.
La investigación ayudará a impulsar los costes de la CSP hacia los objetivos del DE de 50 $/MWh para las centrales de CSP de carga base y de 100 $/MWh para las centrales de CSP de mayor producción antes del año 2030.
"La reducción de costes del campo de helióstatos gracias al proyecto HelioSR3 ayudará en gran medida a alcanzar o superar dichos objetivos", dijo Haas.
Coste medio teórico de generación y precios de las subastas
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Fuente: Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), enero de 2018.
Ahorros operativos
La automatización de las tareas de los trabajadores y la mejora de los diagnósticos planificados en el marco del proyecto HelioSR3 "reducirán significativamente los costes generales de operación y mantenimiento", dijo Haas.
Los helióstatos de CSP actualmente en funcionamiento ya integran algunas operaciones automatizadas, como el seguimiento solar y la calibración inicial.
El sistema HelioSR3 incorporará la calibración y alineación automatizada del heliostato durante la instalación y las operaciones, lo que puede reducir significativamente los requisitos de mano de obra y otros costes asociados.
Las centrales de torre en funcionamiento utilizan un número relativamente pequeño de helióstatos, lo que permite la calibración de las unidades de forma individual durante la fase de instalación. Sin embargo, a medida que aumenta la capacidad de la central y surgen helióstatos más pequeños de bajo coste, el número requerido de helióstatos aumentará, lo cual presenta un mayor desafío en términos de calibración. Se espera que la tendencia hacia procesos de fabricación en masa y superficies de helióstatos más pequeñas requiera de una calibración más frecuente, según un informe del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) y del centro tecnológico español sin ánimo de lucro IK4 TEKNIKER, publicado en 2016.
CENER e IK4 TEKNIKER también han desarrollado una solución que permite calibrar simultáneamente todos los helióstatos de la central. Según los investigadores, la calibración de todo un campo de helióstatos operativos puede completarse en cuestión de horas.
Las otras funciones autónomas del diseño de HelioSR3 serán el diagnóstico automático y la corrección de errores de seguimiento.
Plan de desarrollo de CSP de SolarReserve
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Fuente: CSP Global Tracker de New Energy Update, diciembre de 2018.
Los investigadores de HelioSR3 también tratarán de aumentar el uso de las últimas tecnologías inalámbricas para establecer las comunicaciones con los heliostatos, lo que propiciará economías de escala en el seguimiento y en el resto de actividades operativas, dijo Haas.
"La comunicación inalámbrica es un área que brinda la posibilidad de reducir radicalmente los costes del sistema de control", dijo.
La reducción de los requisitos de cableado conllevará un importante ahorro de costes, pero requerirá de una nueva estrategia para la alimentación a bordo del helióstato, señaló Haas.
El equipo investigará varias opciones de suministro de energía, como los sistemas basados en la energía fotovoltaica, dijo.
Más pequeño y robusto
El equipo de HelioSR3 también tratará de reducir el tamaño de los helióstatos y la complejidad de la fabricación al tiempo que aumenta el rendimiento estructural, dijo Haas.
Las mejoras en el diseño modular reducirán los gastos de capital y aumentarán la eficiencia de la instalación, por ejemplo, a través de unos tamaños de los helióstatos más pequeños que se puedan utilizar en centrales de varios tamaños, dijo.
La Universidad de Stellenbosch ya ha desarrollado un prototipo de sistema de helióstatos de calibración automática con un diseño modular que aprovecha las economías de escala obtenidas gracias a los altos volúmenes de producción y a la reducción de las cargas de viento.
El Grupo de Investigación de Energía Solar Térmica (STERG, por sus siglas en inglés) de la universidad ha desarrollado un prototipo experimental de segunda generación cuyo objeto es proporcionar información sobre el desarrollo de los primeros helióstatos comerciales. Compuesto por seis pequeños helióstatos montados sobre un pedestal de rejilla y dispuestos en formación de triángulo equilátero, el diseño no requiere de cimientos, puede instalarse en terrenos irregulares y ha sido diseñado para facilitar la fabricación y el montaje.
La tecnología desarrollada a través del proyecto HelioSR3 podría estar disponible comercialmente a partir de 2021.
Durante el primer año del proyecto HelioSR3, los investigadores se centrarán en las actividades de I+D del NSTTF. A continuación, se realizarán pruebas de prototipos que permitirán a los socios perfeccionar y validar la tecnología.
"La evolución del proyecto de tres años dará como resultado un prototipo preparado para su despliegue comercial", dijo Haas.
Por Kerry Chamberlain
Traducido por Vicente Abella