El concepto es sencillo. Una chimenea solar es una construcción que aprovecha la energía solar para calentar el aire en su interior, y crear una corriente ascendente dentro de la misma que facilita la ventilación o el enfriamiento en la base. Este concepto se ha trasladado para la construcción de la torre solar, cuyo objetivo es producir electricidad generada con el movimiento de unas turbinas como consecuencia de las corriente de aire generada ¿Es efectivo?¿Es rentable?¿es eficiente?
07-02-14
Torre Solar en Fuente el Fresno, Ciudad Real
En el año 2006 se dio a conocer el proyecto cuya construcción estaba prevista para 2007: La torre solar de Fuente el Fresno en Ciudad Real. Se trataba de un proyecto de una gran torre solar que alcanzaría los 750 metros del altura. La fecha prevista para finalizar la obra sería en 2010. A pesar de todo en Agosto de 2011 aún no se había empezado la obra.
Los beneficios de construir esta torre solar son:
– Torre con capacidad para generar 40 MW.
– Cubriría la demanda de unas 120.000 personas, es decir, el equivalente aproximado a 140.000 barriles de petróleo ó 78.000 toneladas de dióxido de carbono emitido a la atmósfera.
– Creación de 500 empleos directos.
– Aprovechamiento de fuente limpia para la generación de energía.
El coste de su construcción asciende a la cantidad de 240 millones de euros, y la superficie de ocupación de la torre completa, alcanza las 350 hectáreas. Estaría vigilada continuamente como medida de seguridad en caso de incendio. Los componentes principales serían: Hormigón, acero y cristal, formando una superficie circular de 1,5 Km de radio a modo de base, y donde se calienta el aire que asciende por los 750 metros de altura de la torre, hasta alcanzar las turbinas que generan la energía.
Funcionamiento de la torre solar
El funcionamiento se basa en el concepto de chimenea solar, en el que el aire que se caliente en una chimenea pintada de negro por el exterior, asciende mediante el calor aportado por la radiación solar, creando un flujo que al ascender, produce un vacío en la base, que permite mediante el efecto de succión, ventilar y enfriar el espacio existente en la base de la chimenea.
En el caso de la torre solar el funcionamiento varía ligeramente, cuando se calienta la base en lugar de calentar únicamente la chimenea. El calor acumulado en la parte inferior, que funciona como un gran invernadero, es dirigido por la chimenea en dirección ascendente haciendo mover las turbinas en la base. El mayor handicap consiste en garantizar una diferencia de temperatura suficiente entre las más alta y la más baja. Por otro lado, se estima que para que una instalación de este tipo sea rentable, la torre debe alcanzar el kilómetro.
La torre funciona las 24 horas del día: noche y día. Aprovecha la energía solar mediante la convección del aire. Durante el día, acumula el calor al incidir la radiación solar sobre la base, y durante la noche, lo emite hacia el exterior.
La Historia de la Torre Solar
En España existen precedentes como la Torre Solar de Manzanares, también en Ciudad Real, y desaparecida a causa de su derrumbe en 1989, durante una tormenta. Fue construida en 1982 y financiada por el gobierno Alemán. La escala era más modesta: 10 metros de diámetro y 195 metros de altura, producía únicamente 50 kilovatios y contaba con 46.000 m² de recolección en su invernadero. Además no se utilizó cristal en el invernadero, sino plástico. En este vídeo, se explica in situ, el funcionamiento de la torre, y se puede observar el impacto en el entorno:
La primera Torre Solar fue diseñada en 1903 por el coronel Isidoro Cabanyes, mientras que no fue hasta 1931, cuando se diseñó la primera central eléctrica basada en este concepto por el alemán Hanns Günther. La patente no fue solicitada hasta 1975, en este caso, por Roberto E. Lucier, para ser más tarde concedida a los EEUU, Canadá, Australia e Israel. La torre de Manzanares fue un modelo de trabajo a pequeña escala bajo la dirección del Profesor Ingeniero Doctor Jörg Schlaich de orígen aleman.
Posteriormente se ha presentado otra patente que modifica relativamente el funcionamiento de la torre solar al introducir otro tipo de mecanismos, en 2006-07 de la mano de Jonás Villarubia y denominada JVR. En este caso la variación se encuentra en el uso de heliostatos, que no son sino espejos orientables, que se mueven sobre sus dos ejes. Tienen que ser orientables para mantener el reflejo de los rayos solares que inciden sobre él en todo momento. Se podría definir como un “seguidor solar”. Dichos espejos focalizan sobre la torre en su parte transparente y que coincide con el quemador de la turbina instalada. En esta imagen se muestra la instalación de dichos heliostatos:
Construcción de Torre Solar en otros países
China también se une a la construcción la Torre Solar: combinando energía solar y eólica producirá energía no contaminante 24 horas al día:
La torre solar de Manzanares apenas funcionó 8 años, pero se recogieron datos segundo a segundo para optimizar su funcionamiento, y se registraron en una base de datos. Estos datos han sido cedidos a EnvironMission y a SolarMission Technologies Inc, ya que pretenden desarrollar el concepto en sí bajo el nombre Solar Tower.
¿Hasta que punto son eficientes estas construcciones?
Parece ser que la máxima potencia eléctrica que se puede generar sería de hasta 200 MW, y sus dimensiones colosales alcanzarían el kilómetro de altura, y una base de 7 km de diámetro (38 Km²). Con estas dimensiones, la chimenea extraería cerca del 0,5% de la energía solar que fuese irradiada en el área cubierta. Estudios posteriores informan, que las mejoras en los materiales respecto de su capacidad de absorber calor, permitiría reducir la altura de la torre y el diámetro de la base.
Por otro lado, se pueden generar subproductos generados en los diseños propuestos:
– Agua destilada a partir del agua del océano o del agua del subsuelo
– Productos agrícolas en el perímetro externo del área del invernadero de la central eléctrica.
– Explotaciones agrícolas de frutas, verduras, aceites esenciales medicinales y aromáticos hechos de hierbas y flores, algas marinas y plancton.
– Uso del calor generado por la biomasa residual durante el abono, o bien algunas destilaciones, transformación de alimentos y operaciones de fabricación.
– Otros subproductos como etano, metano, biodiésel y toda clase de derivadosd e plantas y vegetales.
Ya para terminar os dejamos una comparativa de diferentes torres solares, donde se indica su altura y capacidad de generar energía:
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Excelente alternativa para promover las energías renovables. Sin embargo, si podemos aplicar el concepto de TORRE SOLAR a menor escala y proporciones para su aprovechamiento en poblaciones de cinco a diez mil personas, por ende los costos de inversión serían menores y más accesibles para este tipo de poblaciones, manteniendo el principio de torre solar, así como se hace por ejemplo con la mini hidráulica.
Busco alianza con empresas de energias alternativas para desarrollar nuevos prototipos sin intermitencia 100% ecológico que capturan CO2.
Creo que la torre puede adaptarse fácilmente para la captura de CO2 directamente del aire que circula por la chimenea.