Las torres solares: una tecnología de producción de electricidad limpia y de altura

Las torres o chimeneas solares son una tecnología que combina la tecnología solar térmica, eólica y geotérmica para generar electricidad limpia basándose en un fenómeno tan simple como es la convección (el aire caliente pesa menos y tiende a ascender). La planta consta de una superficie circular de terreno que se recubre con un material transparente con una torre hueca central, el aire al calentarse asciende por la chimenea moviendo unas turbinas que se encuentran en su interior. Unas tuberías enterradas en el terreno sirven de almacenamiento térmico garantizando el funcionamiento las 24 horas del día (aún sin sol) y además la superficie acristalada puede utilizarse como invernadero agrícola ya que la temperatura que se alcanza en su interior no supera los 40ºC.

En los años ochenta estuvo en funcionamiento en Manzanares (Ciudad Real) un primer prototipo de 50 KW funcionando durante más de 15.000 horas. Fruto de estos ensayos son varios los proyectos que se están llevando a cabo a nivel mundial entre los que destacan una planta de 40 MW en Ciudad Real  y otra de 100 MW en Australia con chimeneas de 750 y 1.000 metros respectivamente

[Mª Jesús Marcos Crespo]

La energía eólica con sus más de 100 GW instalados en el mundo actualmente y con una previsión de 250 GW en el 2012 es sin duda la más madura y más fiable técnicamente hablando de todas las renovables, a esto hay que añadir emisiones cero de gases efecto invernadero, la menor ocupación de terreno y no suponer consumo alguno de agua. El único inconveniente que tiene es, lógicamente, la necesidad de disponer de viento, recurso que únicamente está disponible en determinadas zonas del planeta.

 

A principios del los años 80 el ingeniero alemán Jorg Schiach se planteó la posibilidad de utilizar la energía térmica del sol para reproducir los fenómenos que rigen la generación del viento y provocar  vientos artificiales de velocidad suficiente para mover una turbina eólica convencional. Para ello se basó en un principio básico de la física de los gases que es que el aire al calentarse disminuye su densidad, tendiendo a ascender hacia zonas superiores de la atmósfera dejando un vacío que será ocupado por aire frío procedente de la parte superior. Así surgió el primer diseño de la “torre solar”, esta construcción consiste simplemente en una superficie de forma circular que es cubierta por un material transparente (plástico o cristal) situado a una cierta altura, constituyendo una especie de invernadero. En la parte central del círculo se construye una torre hueca en cuyo interior se colocan una serie de turbinas eólicas.

La radiación solar atraviesa el recubrimiento transparente chocando contra el suelo y siendo de nuevo re-irradiado hacia el exterior pero en este caso con unas longitudes de onda diferentes (en el rango de los infrarrojos) que no son capaces de atravesar de nuevo el material transparente y calientan el aire que se encuentra en el interior. Éste, al aumentar su temperatura, disminuye su densidad por lo que tiende a ascender siendo dirigido hacia la chimenea en la que alcanza velocidades comprendidas entre 50 y 70 km/h.

Funcionamiento de una torre solar

 

Las ventajas de esta tecnología que combina la energía eólica, solar y geotérmica con respecto a cada una de ellas es que se puede utilizar en zonas desérticas de gran irradiación pero que no disponen de viento, que aprovecha toda la radiación solar (difusa y directa) no sólo la directa como hace la solar térmica de concentración y que aprovecha la capacidad de almacenamiento térmico que tiene el terreno bajo el acristalamiento, pudiéndose acumular energía sin necesidad de sistemas especiales para que la torre funcione también durante las 24 horas del día (para ello dispone de un sistema de tubos auxiliares por los que circula un fluido y calienta el aire por la noche). Por otra parte, no hay ningún consumo de agua  y la ocupación de terreno es similar a cualquier otro sistema de generación de energía eléctrica con la ventaja de que además el terreno cubierto con el material transparente se puede utilizar como invernadero para producción agrícola. Como principal inconveniente su bajo rendimiento (entorno al 5%), pero como el combustible es gratuito (el sol) y la tecnología utilizada en su construcción es muy simple (plástico o cristal y una simple torre de hormigón), la electricidad generada resultará pronto competitiva.

 

El primer prototipo de esta tecnología fue ensayado en Manzanares (Ciudad Real), con un campo recolector de 240 metros de diámetro y una torre de 195 metros. Estuvo en funcionamiento durante siete años (1982-1989), en unas instalaciones de Unión Fenosa, donde consiguieron demostrar la viabilidad de la tecnología con una planta que suministraba picos de 50 kW, y que se consiguió hacer funcionar de forma continuada una media de 9 horas al día, acumulando un total de 15000 horas de funcionamiento.

 

En la actualidad hay dos proyectos en marcha a nivel mundial, uno de 40 MW también en España, concretamente en Fuente del Fresno  (Ciudad Real) que con un presupuesto de 240 millones de euros será construido por la empresa Campo 3 en colaboración con la empresa alemana  Schlaich Bergermann y la participación de la Universidad de Castilla-La Mancha y el Ministerio de Medioambiente español. Es un proyecto novedoso en Europa que tiene prevista la construcción de una torre de 750 metros de altura, un campo de 350 hectáreas de las cuales 250 podrán ser utilizadas como invernaderos horto-frutículas y un coste de 250 millones de euros que proporcionará la energía que anualmente consumen 1.200.000 personas.

El segundo proyecto en marcha es una planta de 200 MW de potencia y 700 GWh de producción anual que se construirá en el desierto de Nuevo Gales en Australia, dará electricidad para 200.000 hogares suponiendo un ahorro de emisiones de dióxido de carbono equivalente al ahorro de 700.000 barriles de petróleo y, por lo tanto, una reducción de emisiones de dióxido de carbono de 900.000 toneladas. El coste estimado de esta planta es de 380 millones de euros y la superficie acristalada será de 20 km2 con un diámetro de 5 km. La torre tendrá un kilómetro de diámetro en su base con un espesor de pared de 1 metro, la altura total será de 1 km y un espesor en la parte superior de 25 cm (el edificio más alto actualmente  es la torre de comunicaciones de Toronto con 553 m). El sol calentará el aire y provocará viento con velocidades de 56 km/h que pasará a través de 32 turbinas situadas en la base de la torre con una potencia de 6,5 MW. El proyecto será llevado a cabo por la empresa  Solarmissions Technologies y para la construcción serán necesarios 20 km2 de plástico o cristal y  400.000 metros cúbicos de hormigón. En la red podemos encontrar un video 3D muy indicativo del funcionamiento de la torre solar. El coste estimado de la electricidad generada es de 0,32 c€/kWh suponiendo una vida útil de la planta de 20 años y un interés del 12%, coste que se rebajaría a la 0,06c€/kWh con un tiempo de amortización de 40 años a un interés del 6%.

Aunque la tecnología aparentemente es simple y los proyectos maduros la realidad es que el proyecto de Australia debería haber entrado en funcionamiento en 2005 y el de Ciudad Real en 2007 pero en ninguno de los dos casos tenemos constancia de que las obras se hayan empezado, probablemente aún haya ciertos problemas de diseño o de financiación. Esperemos que pronto podamos tener noticias de su puesta en funcionamiento

Proyecto de torre solar en Fuente del Fresno. (Ciudad Real, España)

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Comentarios

Algo antiguo, las mayores torres estan en sevilla la PS10 que podra abastecer a toda sevilla:

http://es.wikipedia.org/wiki/PS10

Las torres solares serán competitivas si se recupera el 80% de la energía térmica. En la actualidad existe una patente cuya memoria describe varias tuberias de gran diametro dispuestas en serie donde la presión de un gas previamente presurizado (CO2 Ó Nitrógeno)va aumentando progresivamente hasta que es expansionado en el tramo final. El rendimiento en relación a la energía aportada- trabajo obtenido puede superar el 80%.

Dirigido a paulino me podrias pasar elguna pagina o donde puedo ver bien como es esto ultimo que decis de poder aumentar el rendimiento ya que me pico la curiosidad.

ante todo es bueno pesar un poco mas en como viviremos en el futuro y el como nos seguiremos llevando con la naturaleza

no solo es interesante, yo lo veo como una necesidad de plantearnos el hecho de la cultura del ahorro energetico, despertar la conciencia de los consumidores de que hay alternativas, a la crisis energeticas, soy ingeniero y estoy avocado a la difusion del ahorro de energia en mi region y siento que un proyecto de este tipo podria ser viable, durante 10 0 11 meses el año tenemos temperaturas cuya media son de 36º C y en los meses de seca hasta 45º C hsata por dos o tres dias continuos, y con el calentamiento global esto esta cambiando,

me gustaria encontrar la informacionb tecnica de la construccion de la torre solar para un prototipo en menor escala; gracias.

La chimenea solar es un sistema simple y se basa en la variación de la densidad del aire con la temperatura, su construcción es sencilla, no requiere materiales especiales y utiliza toda la radiación solar porque no es un sistema de concentración

Para encontrar información técnica sobre estos sistemas lo mejor sería ponerte en contacto con fabricantes, como por ejemplo el que citamos en el artículo.

De todas formas en la página siguiente puedes encontrar el principio de funcionamiento de las chimeneas solares, creo que es interesante

http://www.sbp.de/de/html/contact/download/The_Solar_Updraft.pdf

En el ultimo comentario, hecho en 2008, se confunde la chimenea solar con las torres de las centrales termosolares.

La primera chimenea solar comenzó a operar en el desierto de China en Jinshawan, ciudad de Wuhai interior del norte de China en la región autónoma de Mongolia.
(Fuente: Xinhua, 27/12/2010)
http://www.torre-solar.es/noticias-informacion.php
http://source.takungpao.com/news/10/12/28/ZM-1335069.htm
http://www.ccchina.gov.cn/en/NewsInfo.asp?NewsId=26743
http://www.tour-solaire.fr/nouvelles-infos.php
La operación fue iniciada el 10 de diciembre 2010, y la potencia actual es de 200 kilovatios, la unidad generadora puede suministrar 400.000 kWh de electricidad al año, ahorrando el equivalente de 100 toneladas de carbón y 900 toneladas de agua, en comparación con la generación de energía por una planta térmica.
Financiado por una empresa local, en Mongolia Interior con 1,38 millones de yuanes ($ 208 millones, o 160 millones €), la construcción del proyecto comenzó en mayo de 2009. Constará en tres fases y cubrirá un área combinada de 277 hectáreas y su capacidad de generación total alcanzará los 27,5 MW después de la fase final que se completara en 2013.
http://www.solar-tower.org.uk/news-informations-en.php

La primera chimenea solar comenzó a operar en un desierto de China (en Jinshawan, Wuhai, Mongolia).
(Fuente: Xinhua 27/12/2010)
http://www.torre-solar.es/noticias-informacion.php
Por el momento es un prototipo de 200 kW de potencia (cuatro veces más que la “torre solar” de Manzanares), que lleva funcionando desde el 10 de diciembre 2010. La construcción del proyecto comenzó en mayo de 2009 y el invernadero ya abarca una superficie de 4 hectáreas.
La unidad generadora actual puede suministrar 400.000 kWh de electricidad al año, ahorrando el equivalente de 100 toneladas de carbón y 900 toneladas de agua, en comparación con la generación de energía por una planta térmica.

Financiado por una empresa local, en Mongolia Interior con 1,38 millones de yuanes ($ 208 millones, o 160 millones €), la construcción consistirá en tres fases y cubrirá un área combinada de 277 hectáreas y su capacidad de generación total alcanzará los 27,5 MW tras el final de la última fase que se completara en 2013.
Fuentes CHINAS: el sitio Internet Gov.cn es la Web Oficial del Gobierno Central de China)
http://www.gov.cn/english/2010-12/28/content_1773883.htm
http://www.ccchina.gov.cn/en/NewsInfo.asp?NewsId=26743
http://english.hebei.gov.cn/2010-12/29/content_11772297.htm
En Chino
http://www.takungpao.com/news/china/2010-12-28/382785.html
http://source.takungpao.com/news/10/12/28/ZM-1335069.htm
http://jzjn.sun0769.com/view.asp?id=1862
En Inglés
http://www.solar-tower.org.uk/news-informations-en.php
En Español
http://www.torre-solar.es/noticias-informacion.php
En Francés
http://www.cheminee-solaire.net/nouvelles-infos.php
http://www.tour-solaire.fr/nouvelles-infos.php

Puedo ser contactado en http://www.chimenea-solar.info/juntarnos.php (abajo de la página).

El prototipo de chimenea solar con corriente de aire ascendente en funcionamiento en Mongolia, con sus 200 kW es cuatro veces más potente que el de los años 1982 a 1989 construido por la empresa alemana SBP (Schlaich – Bergermann y Asociados) en Manzanares, España.
EN 2013, cuando la construcción de la chimenea solar China se completará, su poder será ligeramente inferior (-30%) que el proyecto de empresa Española Ingenería Campo3 en Ciudad Real, Fuente el Fresno, (27,5 MW y 40 MW) y cercas de 7 veces menos potente que las torres solares con viento artificial propuestas por la sociedad Enviromission en Buronga, Mildura Australia (200 MW) y en La Paz, Arizona, EE.UU. (2 x 200 MW).

En la zona norte del Perú, seria un excelente oportunidad para aprovechar la energía solar, asimismo con la torre solar no dependeríamos únicamente de los vientos. Quisiera armar una pequeña torre para generar unos 25 kw , alguien me puede dar algunos consejos

produciría más electricidad si se pusieran lonas de color negro en el suelo ya que capta mas calor y lo absorbe

El Sistema fotovoltaico tridimensional ya está a la venta, es hasta 20 veces más eficiente que un panel solar convencional. Una gran revolución en la producción de energía solar, principalmente para los que no tienen mucha superficie disponible.
El primer fabricante en vender este sistema se llama Sun-Säule.
Más información en http://www.sunsaule.com

Buenos días,
Me gustaría saber cuáles son las fuentes de dicho texto.

(requerido)

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