Un proyecto de energía termosolar concentrada (CSP) con una innovadora tecnología de canal parabólico y un sistema de almacenamiento de sales fundidas ha revitalizado una región remota. Pero el proyecto también es loable por su compromiso social, económico y ambiental con la región.

El sol es característico de todo en Kathu, una aldea polvorienta en el corazón del desierto de Kalahari, en la provincia del Cabo Norte de Sudáfrica. La ciudad surgió en la remota región asolada por el sol en la década de 1970 alrededor de una enorme mina de hierro a cielo abierto, ahora una de las más grandes del mundo. Hoy en día, es conocida como «la ciudad bajo los árboles», un apodo que saluda a un bosque cercano; solo dos de su tipo existen en el mundo, de espinos que sobresalen del matorral en su arena oxidada. La región también es conocida por sus pozos de agua, impresionantes puestas de sol, noches estrelladas y espectaculares tormentas eléctricas.

En enero de 2019, la región a operar un proyecto de energía termosolar concentrada (CSP) de 100 MW. El Parque Solar Kathu se extiende sobre 4,5 kilómetros cuadrados de un sitio de 10 km2, absorbiendo los rayos del sol a través de 384.000 espejos que son parte de un sistema de tecnología de canal parabólico de última generación. Más notable es que el proyecto también está equipado con un sistema de sales fundidas de 1.550 MWth capaz de almacenar 4,5 horas de energía térmica.

Significa que el proyecto puede proporcionar «electricidad confiable en ausencia de radiación solar y durante la demanda máxima» a la comunidad local del Municipio del Distrito John Taolo Gaetsewe, el Cabo Norte y Sudáfrica en su conjunto, dicen sus propietarios y operadores, un consorcio liderado por la multinacional francesa ENGIE (que posee el 48,5%). El consorcio también incluye un grupo de inversionistas sudafricanos que comprende el SIOC Community Development Trust, Investec Bank, Lereko Metier Sustainable Capital Fund y sus coinversores FMO, un banco de desarrollo holandés; DEG, la empresa alemana de inversión y desarrollo; y la Corporación de Inversión Pública de Sudáfrica.

El proyecto termosolar comenzó en 2010, cuando Sudáfrica estaba emergiendo de un debilitamiento de la capacidad de energía debilitadora, exacerbada en parte por una inversión insuficiente en infraestructura de energía por parte de Eskom, la empresa estatal que poseía un monopolio formidable de la generación, transmisión y generación del país. y activos de distribución. Originalmente se imaginó como un proyecto fotovoltaico que se construiría en dos fases entre 2012 y 2014, pero nunca comenzó, debido a contratiempos de financiación.

En 2011, preparándose para otra escasez crítica de energía, el gobierno publicó regulaciones de nueva generación que exigían casi 7 GW de nueva capacidad de energía renovable. (El último plan de recursos integrados del país adoptado en 2018 requiere 11,5 GW de energía eólica en tierra, 8 GW de energía solar fotovoltaica y 600 MW de CSP para 2030). También estableció un programa de adquisición de productor de energía independiente (IPP) para ayudar a los nuevos participantes en el mercado. En una nación rica en carbón es todo un desafío superar las barreras políticas y financieras, y las incertidumbres asociadas con el desarrollo del proyecto. El gobierno finalmente realizó varias rondas de licitación bajo el Programa de Adquisición de Energía Independiente de Energía Renovable (REIPPP), y después de su cuarta licitación (BW 3.5), seleccionó el consorcio liderado por ENGIE para construir el proyecto CSP de 100 MW en diciembre de 2014.

Entre las primeras acciones del consorcio estuvieron elegir un contratista de ingeniería, construcción y adquisición (EPC). En julio de 2015, finalmente adjudicó el contrato de 500 millones de euros a Liciastar, una empresa conjunta compuesta por SENER, un grupo empresarial privado de ingeniería y tecnología español y un jugador notable en el mercado de energía solar térmica, y ACCIONA, otra empresa española, que tiene participaciones en toda la cadena de valor de las energías renovables, desde el diseño y la construcción hasta la operación y el mantenimiento. Una de las razones por las que se eligió la empresa conjunta para el proyecto llave en mano fue porque acababa de concluir otro proyecto termosolar en Sudáfrica: la central Bokpoort de 55 MW en la Provincia del Cabo Norte, un proyecto que incorporó canales parabólicos con sal fundida de 1.300 MWth de almacenamiento de energía.

Según ENGIE y sus socios, Kathu Solar Park logró un cierre financiero en mayo de 2016, y la construcción comenzó casi de inmediato. SENER señala que un enfoque clave durante la construcción fue asegurar que el proyecto lograra «una diferencia positiva y duradera a través de la innovación y la tecnología, con alta eficiencia y rendimiento para entregar energía a la red sudafricana, particularmente durante el pico de la tarde». Los promotores optaron por instalar la tecnología de canal parabólico de segunda generación de SENER, SENERtrough-2, en los 250 bucles del proyecto, diferente al diseño de primera generación instalado en Bokpoort.

«La tecnología de los colectores cilíndricos-parabólicos SENERtrough permite la concentración de la radiación solar en un tubo absorbente central a través del cual el aceite térmico está funcionando continuamente», explicó SENER. “Un sistema de conducción de alta precisión sigue al sol durante el día de este a oeste utilizando un software adecuado y diferentes sensores (térmicos, ópticos, de flujo, etc.). El aceite caliente, con un aumento de temperatura de 100 grados, se usa para vaporizar agua que, mediante la expansión en una turbina de vapor, finalmente acciona un generador eléctrico que inyecta la energía en la red [Eskom] «.

Pero en comparación con su canal de primera generación, SENERtrough-2, que fue validado en las centrales de energía termosolar concentrada Valle 1 y 2 en Cádiz, España, es más grande. Tiene una estructura de acero al carbono que es similar a la tecnología de colector original de SENER, que comprende un cuerpo central (el tubo de torsión), brazos que conectan el tubo de torsión a los espejos y elementos para conectar los elementos del colector de calor al tubo de torsión. Sin embargo, mide casi 13 metros (m) de largo y tiene una abertura de 6,87 m, casi un 25% más grande que el diseño original. Esto permite que los proyectos usen menos canales para recolectar la misma cantidad de energía.

«Una reducción en el número total de colectores da lugar a una reducción global en el coste total del campo solar, ya que el tamaño se ha optimizado desde la perspectiva de las características y la fabricación», señaló SENER. La tecnología también utiliza tecnología de estampado para proporcionar alta precisión y repetibilidad, lo que también reduce los costes, dijo.

La instalación de almacenamiento de sales fundidas, también elegida como «una alternativa eficiente y rentable» a otros sistemas de almacenamiento de calor a gran escala, está diseñada para ampliar la capacidad operativa de la planta después del atardecer. SENER, que ha desarrollado y probado el concepto en varias centrales de CSP, dijo que la instalación de Kathu esencialmente absorbe el exceso de calor del sistema utilizando dos tanques que contienen sales de nitrato fundido. La clave del sistema es un intercambiador de calor, donde se bombea parte del fluido de transferencia de calor calentado, y donde entra en contacto con la sal fría que se ha bombeado desde el tanque de sal fría. La sal calentada se almacena en el tanque de sal caliente. Durante la descarga, la sal caliente almacenada se bombea al mismo intercambiador de calor para calentar el fluido de transferencia de calor y continuar generando energía durante hasta 4,5 horas. Las compañías marcaron un hito importante en el proyecto en octubre de 2018 con la finalización del proceso de fusión de sal de aproximadamente 45.000 toneladas de sal, señaló.
La central se sincronizó con la red el 18 de noviembre de 2018. Mientras las empresas celebraban ese hito, Francisco García Bueno, director de proyectos de ACCIONA Industrial, señaló que se logró «con éxito y las mayores garantías». Pero haciéndose eco de ENGIE y sus socios del consorcio, señaló que los logros técnicos del proyecto eran solo una parte del proyecto. “El principio que rige todo el proyecto es el de la sostenibilidad en todas las áreas: económica, social y ambiental. Es por eso que todas las actividades se planifican con el rigor y el detalle que tanto el Parque Solar Kathu como la comunidad del Municipio del Distrito John Taole nos exigen ”, dijo.

Una de las prioridades del proyecto era «traer una especie de reactivación económica a la región, donde las comunidades están actualmente sumidas en la depresión debido a la enorme caída en las actividades mineras en el área», señaló Kathu Solar Park Ltd. en un comunicado. La construcción en su apogeo creó 1.200 empleos, y alrededor de 81 trabajadores gestionan la central hoy, dijo. SENER, ACCIONA y Kathu Solar Park también dedicaron una inversión global en iniciativas sociales, esfuerzos «que han dado sus frutos en los últimos tres años en las comunidades aledañas a Kathu, mejorando los niveles de educación en la comunidad e impulsando a las pequeñas y medianas empresas en el región”, dijo la empresa conjunta SENER-ACCIONA en un comunicado. «Los resultados de estas iniciativas incluyen la creación de más de 5.000 empleos directos, indirectos e inducidos durante la fase de construcción de Kathu».

Como loable, Kathu Solar Park se ha comprometido a compartir el 1% de los ingresos operativos (en forma de dividendos) con comunidades desfavorecidas, fondos que se destinarán a proyectos de educación, atención médica y bienestar social en el distrito John Taolo Gaetsewe, con el objetivo de fomentar aún más el progreso local y rural.