Un par de investigadores de políticas del Instituto de Estudios Avanzados de Sostenibilidad de la Universidad de Potsdam en Alemania tienen una sugerencia de política para avanzar en las tecnologías de energía solar térmica concentrada (CST) de alta temperatura.
IMAGE@R.Thonig, J.Lilliestam de su presentación en la Conferencia SolarPACES 2021
La energía solar concentrada (CSP) que opera comercialmente en la actualidad funciona a las temperaturas que se utilizan en la producción de electricidad térmica y en los procesos industriales de temperatura media; 400 ° C a 600 ° C.
Pero los investigadores de políticas Richard Thonig y Johan Lilliestam defienden la necesidad de moverse más rápido para comercializar tecnologías solares a temperaturas mucho más altas, hasta 1500 ° C.
“La descarbonización completa de la economía es uno de los grandes desafíos de nuestro tiempo. Si bien el sector de la energía está liderando el camino, otros sectores como los procesos industriales y la aviación se quedan atrás y necesitan implementar tecnologías precomerciales a gran escala en los próximos 30 años para alcanzar la neutralidad climática ”, señala su documento.
Ya existe un enorme tesoro de investigación actual en termoquímica solar a temperaturas de hasta 1500 ° C. Científicos de todo el mundo están avanzando en CSP y CST de muy alta temperatura para combustibles solares y térmicos industriales: en Sandia en los EE . UU. , DLR en Alemania , ETH en Suiza , la Universidad King Saud en Arabia Saudita y ASU en Australia , entre otros.
Pero, ¿cómo lograr esta realización más rápida para impulsar la comercialización de «la energía solar caliente» para completar el futuro libre de carbono? El nuevo documento propone que; La política de concentración de tecnología solar debe fomentar las altas temperaturas y la modularidad para permitir los efectos de desbordamiento
¿Qué son los efectos de contagio?
“Los efectos de contagio crean un mercado más grande”, explicó Thonig. “Si diseñamos una política para permitir que una tecnología CST o CSP se expanda o se desarrolle, ¿podemos hacerlo de manera que también beneficie la aplicación de CST en otros sectores? Para construir química solar o para construir aplicaciones de calor de alta temperatura; es muy probable que el progreso en cualquiera de esas aplicaciones también permita el progreso en la otra. Por tanto, la mejora de una aplicación también beneficiará a la otra «.
Un ejemplo de desbordamiento es el almacenamiento de energía térmica en CSP, que ya se está «desbordando» a una aplicación independiente separada que comienza a comercializar empresas de CST como Malta. Las aplicaciones industriales de calor para colectores solares son otro ejemplo:
“Ya hemos visto cómo el desarrollo de colectores cilindro-parabólicos para CSP ha dado lugar a muy buenos espejos en el calor de procesos industriales solares y muy buenos productos que ya están disponibles allí”, señaló.
Estos efectos secundarios involucraron las tecnologías actuales y las temperaturas medias. El CST de cilindro parabólico puede reemplazar los combustibles fósiles con calor solar en calefacción urbana, secado industrial y calentar hasta aproximadamente 400 C.
Pero para que sea posible reemplazar los combustibles fósiles para procesos de alta temperatura, como la fabricación de acero y cemento, o para la termoquímica, como la fabricación de hidrógeno y combustible de aviación, necesitamos acelerar el desarrollo más rápido de la energía solar de alta temperatura, hasta 1500 ° C.
Thonig y Lilliestam argumentan que las RFP solares deberían incentivar las tecnologías CST y CSP de mayor temperatura, porque esto también ayudará a impulsar las aplicaciones CST de muy alta temperatura, como los combustibles solares.
IMAGE@R.Thonig, J.Lilliestam de su presentación en la Conferencia SolarPACES 2021
Las subastas deben remunerar el CST de alta temperatura
“Por lo tanto, si desea habilitar los derrames para aplicaciones CST de alta temperatura, sus RFP para nuevas plantas de CSP deben incluir alguna provisión de calor en su llamada”, dijo Thonig. “El calor es el punto crítico y debe ser la temperatura de salida del receptor. Porque esta es la parte solar crucial. No se trata solo de la temperatura que llega a la turbina ”.
Esta temperatura del receptor es importante porque en CST, el calor se extrae directamente del campo solar para catalizar reacciones químicas o reorganizar las moléculas para producir nuevos materiales.
A diferencia de la CSP que produce electricidad térmicamente a temperaturas de 400 ° C a 600 ° C, no hay un bloque de energía de turbinas y generadores involucrados en la termoquímica (cuando no funciona como una planta combinada de calor y energía).
En cambio, para CST de alta temperatura, el campo solar debe lograr una mayor precisión, como receptor, y potencialmente el almacenamiento térmico debe operar a temperaturas más altas; desde 700 ° C hasta 1500 ° C.
Aunque esta tecnología CST de alta temperatura está en su infancia, con solo los primeros proyectos en la etapa piloto, de empresas emergentes como Synhelion y Helioheat y Heliogen ; En el futuro, la termoquímica solar tiene el potencial de satisfacer todas nuestras necesidades globales de hidrógeno verde y combustible de aviación solar. Pero, ¿cómo lo ampliamos en poco tiempo?
“Entonces, la pregunta es, ¿cómo podemos otorgar a estas novedosas torres de alta temperatura algún tipo de prima de innovación, porque la tecnología no es tan madura como otras tecnologías de CSP o alternativas fósiles? Para que esto suceda, debemos cambiar la percepción de los responsables de la formulación de políticas en la mayoría de los lugares, que en su mayoría se preocupan por cuál es la vía más barata para obtener, por ejemplo, hidrógeno verde en este momento ”, comentó, y agregó que los mandatos y las cuotas renovables o Los impuestos al carbono no ayudarán a la innovación en tecnologías aún costosas.
Una coalición de dispuestos
Thonig considera que China y España están bien posicionados para impulsar una nueva industria de CST de alta temperatura, ya que han invertido en la creación de una cadena de suministro duradera protegiendo a sus pioneros en CSP.
Pero muchas regiones soleadas a nivel mundial se beneficiarían de esta tecnología futura que requiere un buen DNI. Estos incluyen Chile, Australia , el suroeste de EE. UU., Medio Oriente y África del Norte. En particular , Texas , Australia Occidental y Arabia Saudita, con su acceso a la infraestructura portuaria existente para el envío de combustibles, darían un impulso a cualquier nueva industria de combustibles solares.
Él cree que existe la mejor posibilidad de éxito si una coalición de países trabaja en conjunto para hacer avanzar la CST de alta temperatura de los programas piloto precomerciales a las aplicaciones a gran escala. “Necesitamos una nueva“ coalición de dispuestos ”, dijo.
Con un nuevo presidente de SolarPACES que ha sido pionero en la investigación de termoquímica solar de alta temperatura y un nuevo vicepresidente que ha informado al IPCC sobre el estado de la tecnología CST de Australia, tal vez sea el momento adecuado para que una coalición internacional de este tipo se reúna para centrarse en el despliegue en la etapa inicial de tecnologías CST de alta temperatura en la Conferencia SolarPACES 2022 que se celebrará en el suroeste de EE. UU.
, solarpaces.org
