En medio del paisaje árido de Dunhuang, en el noroeste de China, se encuentra una de las principales plantas solares generadoras de energía. Diario La R recorrió esta central solar termoeléctrica de torre de sales fundidas, ubicada en el Parque Industrial de Energía Solar de la ciudad de Dunhuang, en la provincia de Gansu. Se trata de una instalación de 100 megavatios que utiliza más de 12.000 heliostatos para concentrar la energía del Sol en un receptor situado en lo alto de la torre.
A diferencia de una planta fotovoltaica convencional, donde los paneles transforman directamente la luz solar en electricidad, esta instalación sigue un proceso basado en la concentración del calor. La radiación es dirigida hacia la torre, donde se utiliza para elevar la temperatura de sales fundidas que posteriormente permiten mantener la generación eléctrica.
Campo de espejos que sigue al Sol
El elemento más visible de la central es el enorme campo de heliostatos. Los más de 12.000 espejos están distribuidos en círculos concéntricos y ocupan una superficie de aproximadamente 7,8 kilómetros cuadrados.
Cada heliostato está compuesto por 35 subespejos de precisión y cuenta con un sistema automatizado que permite seguir el desplazamiento del Sol. De esta manera, las superficies reflectantes modifican su orientación para dirigir la radiación hacia un mismo punto: el receptor situado en la parte superior de la torre.
El campo de espejos alcanza una superficie total de reflexión de alrededor de 1,4 millones de metros cuadrados. La disposición permite concentrar grandes cantidades de radiación solar sobre el receptor ubicado a 260 metros de altura.
El sistema de seguimiento está diseñado para trabajar con un elevado nivel de precisión y monitoreo utilizando la inteligencia artificial
La dimensión del conjunto permite observar desde el terreno cómo los espejos se extienden en todas las direcciones alrededor de la torre.
La característica que diferencia a esta tecnología de los sistemas fotovoltaicos es que la energía solar no se transforma directamente en electricidad.
Sino queLos heliostatos concentran la radiación en el receptor de la torre. Allí, el calor generado permite elevar la temperatura de una mezcla de sales fundidas, compuesta por nitrato de sodio y nitrato de potasio.
Estas sales alcanzan temperaturas superiores a los 565 grados Celsius y, de acuerdo con la información de la central, pueden superar los 600 grados Celsius durante el proceso de absorción térmica.
Esta característica resulta especialmente importante porque permite prolongar la generación eléctrica después de la puesta del sol.
Uno de los principales desafíos de las fuentes solares es la variación de la radiación disponible a lo largo del día. Cuando desaparece el Sol, una instalación fotovoltaica deja de producir electricidad directamente a partir de sus paneles.
La central de Dunhuang incorpora un sistema de almacenamiento de sales fundidas diseñado para mantener la generación durante hasta 11 horas sin recibir radiación solar directa.
Cuando se necesita producir electricidad, las sales calientes son conducidas hacia un intercambiador de calor. Allí transfieren su energía térmica al agua, que se convierte en vapor a alta presión.
El vapor mueve entonces una turbina conectada a un generador eléctrico. De esta manera, la central puede continuar generando electricidad a partir del calor almacenado incluso después de que haya terminado la jornada solar.
El proceso permite separar en cierta medida el momento en que se capta la energía solar del momento en que se genera la electricidad. Durante las horas de mayor radiación se acumula calor y, posteriormente, ese calor puede utilizarse para mantener en funcionamiento el sistema de generación.
La central cuenta con una potencia instalada de 100 megavatios y fue diseñada para alcanzar una producción anual de aproximadamente 390 millones de kilovatios-hora.
El proyecto fue seleccionado en 2016 como uno de los primeros proyectos nacionales de demostración de energía solar termoeléctrica. Su puesta en marcha comenzó en diciembre de 2017 y la instalación se conectó oficialmente a la red y entró en operación a finales de diciembre de 2018.
Su desarrollo fue realizado de manera independiente por empresas chinas, desde el diseño y la financiación hasta la construcción de la instalación. La central alcanzó la generación a plena carga en junio de 2019.
La tecnología empleada convirtió al proyecto en una de las primeras centrales de demostración de energía solar termoeléctrica de China y en una instalación de referencia dentro del desarrollo de centrales de torre de sales fundidas de 100 megavatios.
El desafío de construir en el desierto
Dunhuang se encuentra en una región caracterizada por extensos terrenos áridos y una elevada disponibilidad de radiación solar directa.
Precisamente esas condiciones permiten aprovechar grandes superficies para instalar el campo de heliostatos. Los espejos necesitan espacio para distribuirse alrededor de la torre y mantener las condiciones necesarias para orientar la radiación hacia el receptor.
El desarrollo de una infraestructura de estas dimensiones también implica resolver problemas operativos específicos. El polvo y la arena pueden afectar el rendimiento de las superficies reflectantes, por lo que mantener limpios los espejos forma parte del funcionamiento de la planta.
Para esta tarea, la central emplea un vehículo de limpieza inteligente desarrollado específicamente para la instalación. También utiliza el material de aleación de níquel de fabricación nacional denominado SHBG-2, destinado a mejorar la estabilidad del sistema.
Así, el paisaje desértico que rodea Dunhuang no es únicamente el escenario de la central. Es parte de las condiciones que hacen posible el proyecto y, al mismo tiempo, uno de los factores que exige soluciones técnicas para mantener su funcionamiento. La posibilidad de conservar energía térmica durante horas amplía las posibilidades de utilización de la energía solar concentrada.
En la central de Dunhuang, la radiación solar se convierte primero en calor, ese calor se almacena y posteriormente se utiliza para producir vapor y mover una turbina. El proceso permite mantener la generación eléctrica durante las horas posteriores a la puesta del sol.
La central puede reducir anualmente las emisiones de dióxido de carbono en unas 350.000 toneladas. También se señala una reducción del consumo de carbón superior a 100.000 toneladas anuales. Estas cifras forman parte de los resultados atribuidos al funcionamiento de la planta y reflejan el papel que las autoridades y empresas chinas asignan a este tipo de tecnología dentro de la transición hacia fuentes de generación con menores emisiones.
El funcionamiento de la planta puede resumirse en una cadena de cinco etapas: los heliostatos captan y concentran la radiación solar; el receptor ubicado en la torre transforma esa radiación en energía térmica; las sales fundidas absorben y almacenan el calor; posteriormente ese calor se transfiere al agua para producir vapor; y finalmente el vapor mueve una turbina conectada a un generador eléctrico.
La diferencia fundamental respecto a una instalación fotovoltaica está precisamente en ese recorrido. Los paneles fotovoltaicos convierten directamente la radiación solar en electricidad. La central de Dunhuang, en cambio, utiliza la radiación como fuente de calor y conserva parte de esa energía para utilizarla posteriormente.
El almacenamiento térmico se convierte así en uno de los componentes centrales de la instalación. La posibilidad de conservar el calor durante horas permite prolongar la producción eléctrica y afrontar una de las principales limitaciones de las fuentes solares: su dependencia de la disponibilidad inmediata de radiación.
La central de Dunhuang ocupa un lugar particular dentro de ese proceso por su escala y por la incorporación del almacenamiento mediante sales fundidas.
Su construcción también muestra la combinación de diferentes áreas tecnológicas: sistemas de seguimiento solar, óptica de precisión, materiales resistentes a altas temperaturas, almacenamiento térmico, generación mediante vapor y sistemas automatizados de mantenimiento.
