Cerro Dominador, una subsidiaria de EIG Partners, acaba de ofertar por la planta CSP de torre Likana de 450 MW que adquirió de SolarReserve hace varios años por menos de 4 centavos / kWh. ¿La oferta récord más baja fue posible gracias a la reducción de costos en los campos solares de helióstatos de CSP de torre?
En la torre CSP, un campo solar de espejos o heliostatos concentra y refleja la luz solar a un receptor de torre IMAGEN @ Cerro Dominador
Para conocer el estado actual de la tecnología de helióstatos, que ya ha arrojado PPA bajos récord en Marruecos y Dubai, a principios de este año habíamos consultado con Gregor Bern, quien dirige el grupo Concentrating Collectors and Optics en Fraunhofer ISE.
SK: Recuerdo que los helióstatos cuestan $ 125 por metro cuadrado y escuché que ahora son más bajos. ¿Dónde están ellos hoy?
GB: El precio de los heliostatos se ha reducido mucho en los últimos 10 años. Creo que ahora rondan los 80 dólares por metro cuadrado.
SK: ¿Por qué los helióstatos siguen costando más que los colectores solares cilindro-parabólicos?
GB: La tecnología de los sistemas cilindroparabólicos está más madura. Tienen un diseño más estandarizado ya que hay más implementados en el mundo. Hasta ahora solo hay algunos sistemas de torre instalados. Por lo tanto, cada proyecto de torre contribuye más a la curva de aprendizaje sobre cómo diseñarlo mejor. Cada proyecto de sistema de torre instalado hasta ahora tiene su propio diseño muy específico que es particular para esa planta.
SK: ¿Hubo igualmente más variedad en los diseños de artesas en sus primeros años?
GB: Al principio, había algunos diseños bastante diferentes. Pero luego, con el inicio de la construcción en España, digamos la primera ola entre 2006 y 2014, hubo un diseño bien optimizado, por ejemplo, el “Eurotrough” desarrollado por un consorcio que incluye a sbp sonne gmbh, que también forma parte del consorcio que ha desarrollado el Stellio-helióstato pentagonal. Este diseño “Eurotrough” se implementó en varias plantas. Se estableció un diseño base que podría reutilizarse una y otra vez. En este caso, el recaudador fue sublicenciado a los diferentes EPC. Al aplicarlo, también se optimizó aún más para sitios específicos y condiciones locales.
Hubo diseños similares que fueron introducidos en el mismo período de tiempo por otros fabricantes de colectores, que difieren principalmente con respecto a la estructura del respaldo, pero todos son relativamente similares en tamaño. Eso significaba que al menos en el lado óptico podían usar los mismos tipos de espejos, la misma forma y los mismos tamaños, lo que permitía a las empresas de producción de espejos concentrarse en un determinado diseño y los diferentes EPC podían comprarlos para su coleccionista específico. estructura. El tamaño y la forma de los espejos eran prácticamente los mismos y se podían usar los mismos tubos receptores en todas las variantes de diseño. Así que teníamos una especie de tamaño estandarizado en colectores de artesas.
La spb. De EuroTrough fue seleccionada para el campo solar en el proyecto CSP a través de Delingha de 50 MW en China. IMAGEN@spb.de
SK: ¿La repetición del mismo tamaño de planta de CSP también redujo los costos de la artesa?
GB: Las primeras plantas de canalización en España siempre fueron de unos 50 MW. Después de una buena experiencia con las primeras plantas de ese tamaño, fue necesario. debido a que se requería ese tamaño, por lo tanto, las primeras plantas se construyeron en ese tamaño. En pocas palabras, el gobierno de España dijo que tenemos experiencia con este tamaño, así que hagámoslo una y otra vez.
Esto ayudó a que la tecnología alcanzara la madurez rápidamente. Cuantas más plantas se construyan, más rápido aprenderá y creará nuevas experiencias. Por lo tanto, más barato puede organizar y diseñar toda la planta. Por otro lado, las innovaciones no se incluyeron tan rápido como hubiera sido posible sin el límite de 50MW.
SK: ¿Cuáles son las formas en que los helióstatos están reduciendo costos?
GB: Lo más importante es reducir los costes de los propios recolectores. Esto se puede hacer mejorando el control, por un lado, de modo que se puedan utilizar piezas más baratas, como por ejemplo, accionamientos más baratos.
También puede reducir el material en la estructura del helióstato. Esto se puede lograr mediante un diseño inteligente. Por ejemplo, puede reducir el material en el Stellio reduciendo las cargas o la robustez que debe proporcionar la estructura. Esto se puede hacer reduciendo la distancia entre el borde más alejado del colector y el centro donde se lleva el peso. Esto da como resultado el diseño casi circular del helióstato, combinado con una forma inteligente de usar las láminas de espejo.
Esta sería una forma de hacerlo. La otra forma estaría en producción. Necesitas tener una producción en masa. También necesita utilizar un enfoque inteligente para construir el colector, tal vez tener una línea de montaje barata, por ejemplo. La mayoría de los coleccionistas tienen solo unas pocas piezas diferentes. La fabricación premontada debe realizarse tanto como sea posible.
Si puede crear helióstatos que se autoalimenten con su propio pequeño panel fotovoltaico en lugar de una fuente de alimentación central y si tiene transmisión de control inalámbrico, entonces puede reducir los costos de cableado. Esta es la estrategia que sigue BrightSource para sus helióstatos. Creo que esto se seguirá cada vez más en el futuro.
Reducir los costos de cableado es muy importante cuando se utilizan heliostatos pequeños porque hay muchos, muchos helióstatos para conectar. Con los helióstatos más grandes, esto puede jugar un papel menor. Sin embargo, la comunicación inalámbrica y los helióstatos autoalimentados siguen siendo una oportunidad para reducir costos.
Heliostatos Stellio en el proyecto CSP de torre Hami de 50 MW en China IMAGE@spb.de
SK: ¿Crees que los helióstatos más grandes o más pequeños serán los ganadores?
GB: Ha habido bastante debate sobre esto. Hay dos filosofías diferentes: una es la construcción de helióstatos realmente grandes con cimientos y propulsores muy sólidos. La otra estrategia es apostar por pequeños helióstatos con un diseño más ligero. Para el primero, necesitará menos helióstatos, para el segundo, más helióstatos para hacer funcionar la misma planta. Actualmente ambos caminos aún se encuentran emprendidos y ambos siguen siendo viables. Hay algunas empresas que se concentran en los helióstatos muy, muy grandes y otras optan por los más pequeños. Por eso tenemos una variedad de tamaños disponibles. Digamos desde unos 15 metros cuadrados hasta 140 metros cuadrados.
Pero esta divergencia es una gran responsabilidad. Un gran desafío es mantener alta la reflectividad cuando la planta está en funcionamiento. Entonces, dependiendo de la ubicación, debe invertir mucho en limpiar los helióstatos con regularidad porque cada polvo en la superficie reducirá la luz que se puede enfocar en el receptor. Por tanto, un gran desafío es optimizar la maquinaria de limpieza. Pero eso no es fácil de estandarizar, ya que existen todas estas diferentes tecnologías de helióstatos.
Grandes heliostatos en la planta CSP de torre Ivanpah de 392 MW en California IMAGE @ NREL
SK: ¿Existe algún desafío en la integración de helióstatos con receptores?
GB: Si se concentra demasiada radiación en el receptor, el receptor se sobrecalentará. Esto puede dañarlo y provocar el cierre de la planta. Por lo tanto, debe tener mucho cuidado, no concentrar demasiada energía solar en un solo lugar, sino distribuirla con una estrategia de puntería. Por lo tanto, los helióstatos deben controlarse con una precisión muy alta. Necesita una tecnología de control muy fiable.
Los campos de helióstatos están optimizados para un determinado escenario meteorológico y cierta irradiancia, y casi siempre hay un grupo de helióstatos que no refleja la luz hacia el receptor. Por ejemplo, si pasa una nube, se pueden apuntar más helióstatos al receptor para mantener la temperatura alta. Y cuando la nube desaparece, se puede reducir la cantidad de helióstatos que se enfocan en el receptor, para evitar el sobrecalentamiento.
En este momento, el desafío de la restricción de flujo y temperatura está en el lado del receptor. Pero una vez que tengamos materiales adecuados en los receptores que puedan soportar temperaturas mucho más altas, esto ayudará a evitar el problema y permitirá una mayor eficiencia. Creo que este será un tema de investigación importante en un futuro próximo.
SK: ¿Qué todavía necesita trabajo?
GB: Creo que siempre se trabajará en nuevas mejoras. Estos se harán más pequeños a medida que pase el tiempo. Se necesitan mejoras en la producción pero sobre todo en los controles. Estas mejoras deberán ir acompañadas de un mayor despliegue. Podemos optimizar y optimizar, pero sobre todo necesitamos ganar experiencia operativa y demostrar las plantas. Para que esta tecnología sea tan rentable como las plantas colectoras de canal, es necesario instalar más plantas que demuestren que la tecnología ya funciona de manera confiable.
Necesitaremos estas plantas no solo para la producción de energía, sino también para producir calor a alta temperatura, por ejemplo, en aplicaciones industriales que necesitan calor para reacciones químicas. También la producción de hidrógeno es otra aplicación potencial. Esta será una aplicación que veremos cada vez más en el futuro.
Esto presentará un nuevo desafío en el que necesitaríamos helióstatos aún más precisos, con una mejor precisión de apuntado para generar calor con temperaturas aún más altas. Todavía tenemos que trabajar mucho en estos procesos de muy alta temperatura. Pero para la producción de energía, la tecnología está ahí y está implementada y en funcionamiento, como se muestra en las plantas de CSP de todo el mundo.
SK: ¿ Como la torre CSP de bajo coste que batió récords construidos en Marruecos y Dubai?
GB: Los costos de los componentes no están disponibles públicamente. Pero sí conocemos los cálculos de otros investigadores o desarrolladores cuando presentan sus diseños que pueden ser sublicenciados. Esta es información pública. Todavía no tengo certeza de si este es exactamente el precio que se alcanza al final de la producción. Pero da al menos la dirección.
SK: ¿Entonces los heliostatos ya están contribuyendo a reducir el costo de la CSP comercialmente?
GB: ¡ Sí, definitivamente! Ya no es un tema de investigación científica únicamente. Más bien, ahora es un tema industrial. La tecnología está ahí y se puede utilizar. Pero lo más importante, también debe implementarse. Lo que ahora se necesita es un verdadero despliegue de la tecnología.
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