Abengoa estudia el almacenamiento CSP en centrales de carbón
La tecnología CSP y las sales fundidas podrían permitir a los generadores de carbón descarbonizar sin necesidad de cerrar las centrales, pero se necesita ayuda con los precios, según explicaron los expertos a New Energy Update.
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Si bien numerosos promotores de CSP tratan de competir directamente con la generación de electricidad a partir del carbón, un reducido grupo de interlocutores ve una buena oportunidad en colaborar con los operadores de las centrales de carbón.
Muchos gobiernos han obviado las preocupaciones cada vez mayores sobre el cambio climático y han decidido apoyar la generación de energía a partir de carbón, ya sea por razones financieras o políticas.
La integración de la CSP con el almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés) mediante sales fundidas en las centrales de carbón existentes ofrece una forma de reducir el uso de carbón y al mismo tiempo preservar la posibilidad de gestionar la energía.
Las centrales de carbón solar integrado (ISCoal, por sus siglas en inglés) permiten a los generadores de electricidad por carbón cumplir con las normas de emisiones y reducir los costes del combustible. El diseño y la instalación de los proyectos propician sinergias en la infraestructura compartida de las centrales eléctricas.
El proveedor líder de tecnología CSP Abengoa ve grandes oportunidades de despliegue para las soluciones de CSP con almacenamiento y de solo almacenamiento en los yacimientos de carbón.
Los proyectos de ISCoal contribuyen a prolongar la vida útil de las instalaciones de generación por carbón, según dijo Miguel Méndez Trigo, director del departamento de tecnología solar de Abengoa, a New Energy Update.
Al adaptar el diseño a las necesidades del mercado, el almacenamiento en sales fundidas "podría infundir una nueva vida a las centrales eléctricas de combustibles fósiles que, de otro modo, acabarían por ser desmanteladas definitivamente", dijo Méndez.
Más allá del carbón
Abengoa trabaja en la actualidad con otros interlocutores en una nueva ruta de desarrollo para las centrales de ISCoal en Australia, donde el apoyo a la minería de carbón nacional y a las centrales eléctricas de carbón sigue siendo importante.
Las centrales de carbón suministran en estos momentos hasta el 75 % de la electricidad de Australia, pero muchas están envejeciendo, por lo que el suministro de energía eólica y fotovoltaica intermitente aumentará en los próximos años.
Algunas regiones necesitan con urgencia una nueva capacidad energética. En los últimos años, Australia Meridional ha experimentado numerosos apagones durante el verano debido a la demanda cada vez mayor de aire acondicionado y a la escasez de suministro energético.
Abengoa pretende demostrar que los proyectos de ISCoal pueden ayudar a los generadores de electricidad mediante carbón a seguir siendo competitivos a medida que aumenta la capacidad de energía renovable, dijo Méndez.
Capacidad de generación de Australia en 2019
(Haga clic en la imagen para ampliar)
NEM=Mercado Nacional de Electricidad
Fuente: Regulador Australiano de Energía (AER), enero
Adaptar las nuevas ISCoal podría facilitar a Australia una transición más paulatina hacia los objetivos de descarbonización y contribuir a preservar las comunidades dependientes del carbón, según dijo George Brakmann, director gerente de la consultora de ingeniería SolEngCo, a New Energy Update. Radicada en Alemania, SolEngCo ha trabajado con numerosas empresas de servicios públicos en proyectos de ISCoal.
"Las centrales de carbón convertidas en centrales de almacenamiento ofrecen la ventaja social de garantizar empleos e inversiones en los emplazamientos ya existentes", señaló Brakmann.
Centrado en el mercado
Un posible modelo de funcionamiento para las ISCoal sería utilizar la CSP para cargar el TES durante el día, mientras el operador se sirve de la energía fotovoltaica o eólica de coste competitivo, y gestionar la energía almacenada durante los períodos de pico de demanda vespertinos o nocturnos.
Esta estrategia permite disponer de una central flexible con capacidad para adaptar los perfiles de generación a la demanda real de energía y reducir los costes operativos, dijo Méndez.
En algunos mercados, como los que tienen niveles más bajos de radiación directa normal (DNI, por sus siglas en inglés), resulta más rentable utilizar en su lugar la electricidad de la red para cargar el sistema de TES, dijo Méndez.
"El uso de la electricidad para calentar el sistema de almacenamiento térmico puede no ser una estrategia idónea en términos de ingeniería, pero ofrece en realidad la solución más ventajosa para una determinada necesidad del mercado", dijo.
Según Abengoa, esta solución podría resultar atractiva en cualquier mercado energético dependiente del carbón.
Alemania podría presentar un mercado viable para semejantes proyectos, gracias a su amplia experiencia en generación de energía a partir de carbón procedente de las minas nacionales.
"Hemos hablado con todos los operadores alemanes de centrales eléctricas de carbón y les hemos informado de los numerosos beneficios", dijo Brakmann.
Diseño probado
En 2010, Abengoa concluyó la primera central ISCoal del mundo en la Estación Generadora Cameo de Xcel's Energy en Colorado, EE. UU.
El proyecto, de 4,5 millones de dólares estadounidenses, recibió apoyo del Programa de Tecnología Limpia Innovadora de Colorado. El sistema de CSP constaba de ocho hileras de 150 metros de longitud con sistemas cilíndrico-parabólicos, conectadas a una de las dos unidades de carbón de 49 MW de la central de Cameo. El sistema, que estuvo en funcionamiento durante varios meses, mantuvo su capacidad de gestión de carga base, aumentó la eficiencia de la central y redujo las emisiones.
A pesar de haberse probado el diseño, el despliegue comercial de los sistemas ISCoal ha sido escaso.
En julio de 2019, el generador de energía indio NTPC conectó a la red el primer complejo termosolar comercial de ISCoal del mundo en su complejo de generación de energía Dadri, en el estado de Uttar Pradesh.
El proyecto costó 690 millones de rupias (10,2 millones de dólares estadounidenses) e incluye un campo solar Fresnel que alimenta con 14 GWh de energía el ciclo agua-vapor de una unidad de carbón de 210 MW. El complejo termosolar contribuye a acelerar la puesta en marcha de las turbinas de vapor, además de que el tamaño limitado de la tecnología Fresnel se adaptó a la perfección a las limitaciones del terreno local, según explicó el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los EE. UU. (NREL) en un informe de 2019.
Sumado a todo esto, se dio carpetazo a otro proyecto para integrar un sistema Fresnel de 5 MW en una unidad de carbón de 150 MW en la central Mejillones de 320 MW en el norte de Chile.
Hasta la fecha, no ha habido despliegue comercial alguno de los sistemas ISCoal con TES. La caída de los costes de la CSP y el almacenamiento en sales fundidas mejorará la economía, pero se necesitará cierto apoyo normativo, advirtió Brakmann.
Coste del almacenamiento
El TES aumenta el factor de carga de la central, pero los costes superan con mucho los beneficios.
Cuando se integra con una central de carbón existente, el TES supone una parte mucho más elevada del coste del proyecto que con una central de CSP independiente con TES, ya que el bloque de potencia se comparte con la central de carbón, según explicó Stephen Mills, miembro del Centro de Carbón Limpio de la Agencia Internacional de la Energía, en un informe de 2017.
"La conversión no es viable en términos financieros para el inversor o el operador de las centrales eléctricas de carbón", aseguró Brakmann.
Si la normativa recompensara la disponibilidad de las centrales, los proyectos serían viables en términos económicos, destacó Brakmann. Se podría llevar a cabo en forma de pagos garantizados para ofrecer capacidad de almacenamiento renovable, dijo.
"Es la pieza que falta y solo se puede aplacar con voluntad política", dijo Brackmann.
"Nuestros objetivos son trabajar en estrecha colaboración con todos los interlocutores y presionar para que se apruebe semejante legislación política", dijo.
Por Kerry Chamberlain
Traducido por Vicente Abella