Archivo de octubre, 2010

La Iniciativa Industrial Europea en Bioenergía (EIBI, European Industry Bioenergy Initiative) tiene la intención de acelerar el desarrollo comercial de tecnologías avanzadas para aumentar la contribución de la bioenergía al desarrollo sostenible en la UE para 2020

El pasado mes de junio, dentro de la Conferencia Set-Plan 2010 celebrada en Madrid, la Comisión Europea, la Presidencia de la Unión Europea, los Copresidentes y miembros del Grupo Supervisor (“Steering Group”) del SET-Plan y representantes de alto nivel de la industria, discutieron la importancia  de las iniciativas industriales del Plan Estratégico Europeo de Tecnología Energética (SET-Plan). Entre estas iniciativas se encuentra la Iniciativa Industrial Europea en Bioenergía (EIBI).

 Autores: [Ignacio Ballesteros y Paloma Manzanares. Unidad de Biocarburantes. Ciemat]

 En Noviembre de 2007, la Comisión Europea propuso un plan para acelerar las tecnologías energéticas con el fin de llegar a un futuro “bajo en carbono”, el denominado SET Plan. Para desarrollarlo, se propusieron varias Iniciativas Industriales Europeas en varias tecnologías energéticas, incluyendo la bioenergía, con el objetivo de fortalecer la innovación e investigación en este campo, poniendo juntos a los recursos y actores adecuados en un sector industrial concreto. Estas iniciativas se deben enfocar en tecnologías para las cuales las barreras, la escala de inversión y el riesgo se pueden  enfrentar mejor de forma colectiva por la UE, los Estados miembros y la industria. Las iniciativas también deben demostrar objetivos medibles en términos de reducción de costes o mejoras de funcionamiento.

 La bioenergía ya está contribuyendo en una proporción muy significativa al conjunto de las renovables en la UE. Alcanzar los objetivos previstos para 2020 (20% de las necesidades energéticas a partir de renovables, incluyendo biomasa, eólica y solar), requerirá triplicar el nivel actual de contribución y multiplicar por diez la tasa actual de biocombustibles. Los desafíos para los Estados miembros en la consecución de estos objetivos bajo las condiciones actuales de mercado y de regulación medioambiental son considerables debido a la magnitud de la tasa de crecimiento y a la inversión necesaria, en un contexto de incertidumbre sobre el marco económico y político, así como sobre la disponibilidad sostenible de materias primas.

 El propósito de la EIBI es potenciar la contribución de una bioenergía sostenible a los objetivos energéticos y de lucha contra el cambio climático de la UE, con un enfoque centrado en aprovechar la colaboración público-privada para gestionar los riesgos y compartir la financiación. Esto implica una aceleración de los esfuerzos actuales en  investigación, desarrollo y demostración, con el fin de implementar tecnologías eficientes en el mercado de la UE para el año 2020, así como un marco regulatorio fiable y armonizado entre todos los Estados Miembros para asegurar un suministro competitivo y sostenible de materias primas y para identificar a los mercados finales que son políticamente relevantes y económicamente atractivos.

 Los objetivos concretos de la EIBI son:

  • Posibilitar la disponibilidad comercial de la bioenergía avanzada a gran escala para el 2020, con el objetivo se conseguir unos costes de producción que permitan la competitividad con los combustibles fósiles, y que los biocombustibles cubran el 4% de las necesidades energéticas de la UE para 2020.
  • Fortalecer a nivel mundial el liderazgo tecnológico de la UE en combustibles renovables para el transporte.
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Producción de biodiesel utilizando el hongo Mucor circinelloides

En la actualidad, la mayor parte del biodiésel se produce a partir de aceites vegetales de distinta procedencia. Debido al coste de producción a partir de estos aceites y a la necesidad de grandes extensiones de cultivo, se están investigando nuevas materias primas para sustituir a los aceites convencionales. En este contexto, los microorganismos oleaginosos constituyen una fuente de lípidos para la producción de biodiesel, que ha sido muy poco explorada.

 Autores: [Gemma Vicente Crespo-Departamento de Tecnología Química y Energética, Universidad Rey Juan Carlos. Victoriano Garre Mula-Departamento de Genética y Microbiología, Universidad de Murcia]

 Los microorganismos que acumulan más de 20-25 % de lípidos se denominan microorganismos oleaginosos (1). En la mayor parte de los casos, el aceite extraído de los microorganismos está en forma de triglicéridos como en los aceites vegetales y las grasas animales. En este sentido, los lípidos de los microorganismos podrían utilizarse en el proceso convencional de producción de biodiésel en la industria.

 Los principales microorganismos oleaginosos son las microalgas, las bacterias, los hongos y las levaduras. La mayor parte de las investigaciones actuales estudian la viabilidad de la utilización de microalgas como materia prima en la producción de este biocarburante. Las microalgas, que utilizan dióxido de carbono y luz solar para la producción de lípidos, presentan rendimientos de producción y velocidades de crecimiento superiores a los cultivos tradicionales de aceites vegetales (2, 3). Sin embargo, estos microorganismos fotosintéticos presentan algunas desventajas. Su crecimiento en biorreactores está limitado por las necesidades de luz y de grandes extensiones de terreno. Además, los costes de producción con las tecnologías existentes en la actualidad son todavía muy elevados en comparación con la producción de gasóleo (2).

 Sin embargo, existe un reducido número de trabajos en bibliografía que describan la producción de biodiésel utilizando hongos, bacterias o levaduras. No obstante, dos revisiones recientes consideran ya las posibilidades futuras de estos microorganismos en la producción de biodiésel (4, 5). En comparación con las microalgas, el crecimiento de estos microorganismos puede llevarse a cabo en biorreactores convencionales, lo que mejoraría el rendimiento en biomasa y reduciría los costes de producción de los microorganismos y de sus lípidos. Además, muchos de estos microorganismos acumulan cantidades muy significativas de lípidos, pueden utilizar un amplio abanico de materias primas como fuente de carbono durante su crecimiento, incluyendo residuos y subproductos biomásicos, y pueden manipularse genéticamente para mejorar u optimizar la acumulación de lípidos. Basándose en esta idea, el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) lleva ya algún tiempo financiando distintos programas, entre lo que se encuentra “Genomics to Life”, que se dedica a secuenciar genomas de organismos que pudieran ser importantes en la producción de biocarburantes. Dentro de este programa, el DOE ha seleccionado al hongo Mucor circinelloides.

 El Departamento de Tecnología Química y Energética de la Universidad Rey Juan Carlos y el Departamento de Genética y Microbiología de la Universidad de Murcia llevan 5 años explorando esta alternativa, lo que ha permitido desarrollar una estrategia para producir biodiésel de alta calidad en un solo paso, realizando la transformación directa de los lípidos presentes en el micelio del hongo Mucor circinelloides sin previa extracción de los mismos (6,7). En la producción se utilizó micelio procedente de cultivos del hongo crecidos en glucosa y con una concentración en lípidos totales del 23%, obteniéndose un rendimiento de biodiésel del 18% con respecto al peso seco del micelio. Este biodiesel tiene una pureza del 99%, siendo la concentración de todos los contaminantes analizados inferior a los máximos establecidos por las normativas europeas (UNE-EN 14214) y americanas (ASTM D6751-08). La disponibilidad de la secuencia del genoma de Mucor, y de herramientas para su manipulación genética, permitirán generar en el futuro estirpes que acumulen mayores cantidades de lípidos y que crezcan sobre residuos agrícolas o industriales.

 (1)   Ratledge C. Microorganisms for lipids. Acta Biotechnol. 11(5), 429 (1991).

 (2)   Chisti Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Adv. 25 (3), 294 (2007).

 (3)   Li Y., Horsman M., Wu N., Lan C.Q., Dubois-Calero N. Biofuels from microalgae. Biotechnol. Prog. 24(4), 815 (2008).

 (4)   Li Q., Du W., Liu D. Perspectives of microbial oils for biodiesel production. Appl. Microbiol. Biot. 80(5), 749 (2008).

 (5)   Meng X., Yang J., Xu X., Zhang L., Nie Q., Xian M. Biodiesel production from oleaginous microorganisms. Renew. Energ. 34, 1 (2009).

 (6)   Vicente, G., Bautista, L. F., Rodríguez, R., Gutiérrez, F. J., Sadaba, I., Ruiz-Vázquez, R. M., Torres-Martínez, S., Garre, V. Biodiesel production from biomass of an oleaginous fungus. Biochem. Eng. J. 48, 22-27 (2009).

 (7)   Vicente, G., Bautista, L. F., Rodríguez, R., Gutiérrez, F. J., Martínez, V., Rodríguez-Frometa, R., Ruiz-Vázquez, R. M., Torres-Martínez, S., Garre, V. Direct Transformation of Fungal Biomass from Submerged Cultures into Biodiesel. Energy Fuels 24, 3173–3178 (2010).

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Una Nueva Oportunidad. “El Disco Stirling”

El disco Stirling es un sistema de producción de energía renovable. Su funcionamiento se basa en concentrar la radiación solar mediante un disco parabólico en un punto, obteniendo el foco caliente del motor. Así, si se estudian los avatares de la Historia de la tecnología del disco y por ende del motor Stirling, se puede descubrir su paralelismo con la historia de los recursos energéticos y la oportunidad que se le presenta al mundo con esta tecnología.

Autor: [Guillermo Gómez Prada-INTA]

Uno de los principales retos a los que se tendrá que enfrentar el mundo, en un futuro no muy lejano, es el cambio de modelo energético.  Si repasamos brevemente la historia de la humanidad desde la revolución industrial, nos daremos cuenta que el modelo de vida que llevamos se debe en gran medida, por no decir en su totalidad, al hecho de tener fuentes de alta densidad de energía y de fácil acceso, pero fuentes no renovables, es decir fuentes de energía cuya capacidad de regeneración es muy lenta comparada con la velocidad de consumo, por lo que se corre el riesgo de agotarlas. Este fácil acceso a fuentes de energía abundantes, ha permitido la implantación de un modelo energético no basado en la eficiencia energética o en sistemas de energía renovables, es decir fuentes cuya velocidad de regeneración es superior a la de consumo, pero tienen fundamentalmente dos grandes inconvenientes son menos competitivas y más incómodas dada su alta aleatoriedad pues dependen de si hay viento, o de si hay sol,…, pero debido a su alta velocidad de regeneración serán las que nos queden cuando las fuentes de energía no renovables se nos agoten, o dejen de tener un precio competitivo.

A partir de los años 70 del siglo pasado, el mundo se ha empezado a dar cuenta, en gran medida a partir de la crisis del petróleo, de que el modelo energético basado en fuentes no renovables es inviable a largo plazo, tal vez dos o tres generaciones como máximo. Por lo que en esa época se dio un paso más allá, y el mundo empezó a fijarse en otras fuentes de energía como son las procedentes del Sol (la eólica, la mareomotriz son efectos del Sol) y del calor del interior de la Tierra,  empezándose a desarrollar sistemas que pudieran aprovechar esta energía, sistemas tales como la fotovoltaica, la eólica, la geotérmica, el disco Stirling,… todas estas tecnologías ya existían previamente pero eran pura anécdota, es a partir de esta fecha cuando se empiezan a plantear su producción masiva. Así de este cambio de mentalidad surge la actual industria fotovoltaica y eólica, que aunque generalmente con ciertas medidas proteccionistas, es una industria rentable. Otras tecnologías tuvieron menos suerte, o mejor dicho no era su momento, ya que desarrollarlas a un nivel industrial exigía un desembolso inicial que no las hacía competitivas. A partir de los años 90  el mundo ha ido adquiriendo una conciencia más ecológica. Problemas como el agujero de ozono, el incremento de los desastres naturales, el deterioro visible de ecosistemas con la reducción de la calidad de vida,… ha hecho que tecnologías que se dejaron en barbecho, no porque fueran malas sino porque el mercado apostó por otras, tengan una nueva oportunidad. Entre estas tecnologías se encuentra el disco Stirling.

La historia del disco Stirling, comienza en el año 1816 cuando el reverendo escocés Robert Stirling inventa el susodicho motor que presenta una serie de ventajas frente al motor de gasolina y al motor diesel, entre esta ventajas están su eficiencia, su falta de ruido,…. Pero será el hecho de que el motor Stirling sea un motor de combustión externa, lo que permita utilizar la radiación solar como fuente de calor para hacer que el motor funcione. Es decir, todo motor para que funcione necesita de dos focos, uno caliente y otro más frío, generalmente el foco caliente se consigue quemando algún combustible, pero el hecho de que la cámara de combustión del Stirling sea externa permite que se pueda conseguir el foco caliente concentrando la radiación solar en un punto, por ejemplo con un disco parabólico. Pero en el siglo XIX y principios y mediados del XX, los continuos descubrimientos de nuevos yacimientos de recursos fósiles hacían que estos aumentaran más rápidamente que el consumo, con la consiguiente disminución de precios, lo que hizo que no hubiera ningún interés en desarrollar una industria de fuentes de energías renovables y por lo tanto de discos Stirling.

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Motor solar de Augustin

Mouchot en la exposición de Paris de 1861 Paris

 Otra industria que podría haber impulsado el desarrollo de los motores Stirling, podría haber sido la automovilística. Pero el motor Stirling necesita de precalentamiento para funcionar, y no está pensado para trabajar a velocidades variables, hechos que hicieron que la industria del automóvil mayormente lo rechazara. Así se llega a principios de los setenta del siglo pasado, sin que nadie hubiera invertido, de una manera seria, recursos en desarrollar la tecnología del motor Stirling y por lo tanto en la del disco Stirling.

Pero en los años 70, y con la crisis del petróleo, se retoman viejas ideas. Así, a finales de los 70 y principios de los 80 se desarrolló la tecnología moderna de los discos Stirling. Empresas como United Stirling AB, Advanco Corporation, McDonnell Douglas Aerospace Corporation (MDA), NASA´s Jet Propulsion Laboratory, y DOE, desarrollaron en ese periodo una serie de tecnologías como recibidores directamente iluminados, recibidores solares tubulares, el motor United Stirling 4-95 Kinematic Stirling para aplicaciones automovilísticas, espejos,…. Pero era una tecnología demasiado cara como para dar el paso y empezar su fabricación en masa. Aunque el mundo en los 70 y 80, ya se empezaba a dar cuenta que había que cambiar el modelo energético, pero industrias como la fotovoltaica y la eólica necesitaban menos inversión inicial para su industrialización que la tecnología del disco Stirling. En esas décadas, no había producción en masa de motores Stirling ni posibilidad de crearla, y por otro lado el disco Stirling exige una óptica de precisión que no necesita la fotovoltaica, estos hechos entre otros, hizo que el disco Stirling no pasara a ser un bien de consumo, ya que no era competitivo si se lo comparaba con la fotovoltaica o la eólica. Lo que si se logró en esas décadas fue resolver muchos de los retos técnicos que presenta esta tecnología.

Así, actualmente el mundo con una conciencia ecológica más desarrollada, y con un mayor conocimiento de los problemas energéticos a los que se va a tener que enfrentar, empieza a estar preparado para dar una nueva oportunidad a esta tecnología, capaz de lograr eficiencias mayores del 30%,  de aprovechar todo el espectro de radiación y que presenta una gran modularidad y facilidad de instalación en el lugar del recurso. Luego demostremos que la oportunidad no siempre se ha de pintar calva y  que a la tercera va la vencida.

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Segunda conferencia sobre los versátiles materiales tipo MOF

Autor: [Mª Gisela Orcajo-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

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 La “Sociedad para la Ingeniería Química y la Biotecnología Alemana” (DECHEMA) y la “Asociación Internacional de Zeolitas” (IZA) organizaron en Marsella del 4 al 8 de septiembre la segunda conferencia sobre materiales tipo MOF, MOF2010 – “Metal Organic Frameworks”, dado el gran éxito que tuvo la primera en Augsburgo en 2008. Este foro reunió a gran parte de la comunidad científica que apuesta actualmente por este tipo de materiales porosos.

 Al igual que en Augsburgo en 2008, hubo una única sesión de presentaciones plenarias y orales estrictamente seleccionadas, donde se desarrolló un gran abanico de temas relacionados con estos materiales.

En esta interesante jornada monográfica se trataron cuestiones referidas a los materiales metal-orgánicos MOF y compuestos de coordinación, desde la síntesis y caracterización de nuevas estructuras hasta sus propiedades dirigidas a posibles aplicaciones industriales concernientes al desarrollo sostenible y a cuestiones energéticas, especialmente al almacenamiento de hidrógeno mediante procesos de adsorción. Uno de las intervenciones referidas a este tema fue realizada por la empresa General Motors, en la que se afirmó que estos materiales han mostrado progresos importantes durante los últimos años en el almacenamiento de hidrógeno como combustible para aplicaciones móviles y que siguen apostando fuertemente por el desarrollo de este tipo de materiales dirigidos a aumentar la capacidad de adsorción de este gas bajo condiciones moderadas de presión (< 60 bar) y temperatura (cercana a la ambiente).

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Solar Termoeléctrica de receptor central (RC), lento pero prometedor despliegue comercial

Autor: [Félix Téllez Sufrategui-SSC-CIEMAT]

Los sistemas de receptor central, después de la fase de escalado y demostración del concepto, se encuentran hoy en día en su primera etapa de explotación comercial, con las dos primeras plantas operando en España desde 2007-2009. Aunque esta opción tecnológica es actualmente menos elegida para su implementación dentro del RD 661/2007 español que la de Canales Parabólicos (CP), con solo una planta en construcción, los proyectos internacionales (principalmente en EE.UU.) en contratación si equiparan ambas tecnologías (con alrededor de 5.5 Gwe en proyectos de CP y unos 3.5 en proyectos de RC). La razón principal es la mayor percepción de riesgo tecnológico asociada a la menor experiencia comercial de los RC frente a los CP. Este aspecto se compensa con el mayor potencial de reducción de costes y la mayor eficiencia global de planta de RC frente a CP.

 El ensayo de más de 10 pequeñas instalaciones experimentales de este tipo (0,5‑10 MW), principalmente en los años 80 del pasado siglo, sirvió para demostrar la viabilidad técnica del concepto y su capacidad para operar con grandes sistemas de almacenamiento térmico.

Los distintos proyectos de desarrollo tecnológico que han tenido lugar desde entonces han permitido mejorar progresivamente componentes y procedimientos, y con ellos el rendimiento de la conversión de energía solar a eléctrica. Esto ha permitido la reciente puesta en marcha de las primeras plantas comerciales conectadas a red, competitivas en las condiciones del mercado energético actual, así como la construcción y próxima explotación de nuevas plantas principalmente en España y Estados Unidos.

1.1. PROYECTOS EXPERIMENTALES

A finales de los años 70 y principio de los 80 tuvo lugar la construcción de un total de ocho centrales solares de torre distribuidas en distintos países, con potencias en el rango de 0,5 a 10 MWe y cuyo fin primordial fue la experimentación. Estas plantas fueron ensayadas a comienzos de los años 80 (Tabla 1). Cinco de ellas utilizaban sistemas agua/vapor, dos sales fundidas, y una utilizaba sodio. Si bien dichas centrales demostraron la viabilidad del proceso para la producción de electricidad, se trataba de plantas pequeñas, los rendimientos obtenidos en todos los casos estuvieron por debajo de las expectativas de diseño y los costes fueron superiores al umbral de comercialidad. De estas centrales, la planta Solar One ha sido la única que consiguió completar campañas anuales de producción con resultados fiables aunque inferiores a los esperados.

Tras la finalización de los primeros proyectos de ensayo entre 1986 y 1988, varias de estas plantas fueron desmanteladas mientras que otras permanecen todavía activas como centros de experimentación, siendo las instalaciones de la Plataforma Solar de Almería las que más actividad han desarrollado desde entonces.

A mediados de los 90, y después de un periodo de más de 10 años sin que entrase en funcionamiento ninguna nueva planta experimental, comenzó a operar la planta Solar Two sobre el mismo campo de helióstatos y torre de Solar One, hasta que fue paralizada en 1999.

A partir del año 2000, coincidiendo con el renovado interés por las tecnologías de generación  eléctrica mediante energías renovables, se han puesto en marcha numerosas plantas en varios países distintos. De ellas, hay cuatro de que son instalaciones experimentales pertenecientes a centros de investigación (Weizmann, Jülich, CSIRO y Dahan). El resto son o bien plantas comerciales o bien plantas de demostración que sirven como paso previo a la instalación de centrales comerciales a mayor escala.

En la Tabla 1 se presenta el listado de todas las centrales de torre que han existido hasta la fecha a nivel experimental, para posteriormente detallar en profundidad cada uno de estos proyectos. 

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1.2. PROYECTOS COMERCIALES O PRECOMERCIALES

La experiencia acumulada en los distintos proyectos de desarrollo tecnológico que han tenido lugar en los últimos años, junto con los sistemas de incentivos y otras medidas de fomentos de las energías renovables en los mercados eléctricos internacionales, ha permitido que por primera vez en la historia se plantee la construcción de las plantas comerciales de receptor central. En la Tabla 2 se enumeran los proyectos de centrales de torre comerciales o precomerciales que existen en la actualidad en el mundo, tanto en operación como en construcción.

Tabla 2. Centrales de torre operativas, en construcción y en proyecto en España.

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1.2.1.   PS10 y PS20

La PS10 es la primera planta solar térmica de torre a escala mundial que produce electricidad de una forma estable y comercial. La empresa Solúcar del Grupo Abengoa es la promotora y propietaria de esta central que se encuentra operativa desde Marzo del 2007, en Sanlúcar la Mayor, Sevilla.

Es destacable la eficiencia total anual esperada de la central, cuyo cálculo aproximado resulta en un 16,30%.

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La central solar PS10, tiene un sistema de almacenamiento de 30 minutos y está preparada para quemar entre un 12% y un 15% de gas natural bajo condiciones de baja irradiación. Solúcar ha estimado una capacidad de generación anual de 24,3 GWh.

Los primeros meses desde la conexión a red de la planta sirvieron para adquirir experiencia en su operación y solventar algunos problemas técnicos. Los datos monitorizados a partir de Julio de 2007 confirman el correcto funcionamiento de la planta, aunque por debajo de las previsiones. Ya en 2008 la generación eléctrica se adaptó con mayor precisión a las estimaciones, al menos hasta la fecha de la que se tiene constancia (Figura 2).

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1.2.1.1.      PS20

La central PS20, tras su entrada en servicio en periodo de pruebas desde abril de 2009 fue oficialmente inaugurada en septiembre de 2009, convirtiéndose así en la segunda central de torre comercial operativa en el mundo.

La PS20 tiene un funcionamiento similar a la PS10, pero con casi el doble de potencia, 20 MW, por lo que es actualmente la planta de receptor central con mayor potencia nominal del mundo. El campo de helióstatos cuenta con 1.255 unidades de 120 m2, con una ocupación de terreno de 95 Ha. La torre tiene una altura de 160 metros.

Respecto a PS10, se han introducido varias mejoras. Entre las más importante, se ha mejorado la eficiencia del receptor y se han reducido los autoconsumos.

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1.2.1.2.    Gemasolar

La planta Gemasolar, antes denominada Solar Tres, de 17 MW de potencia nominal eléctrica, será a su finalización la primera central de receptor central de sales fundidas comercial en el mundo. Después de la experiencia de Solar Two, la tecnología de sales fundidas se posicionó como la mejor desarrollada dentro de la tecnología de torre, aunque en la actualidad, tras los proyectos PS10 y PS20, la tecnología agua-vapor está más demostrada a nivel comercial.

Para el desarrollo de la planta se fundó la empresa Torresol propiedad al 60% de SENER y 40% de Masdar. La ingeniería vasca tiene una amplia experiencia en proyectos termosolares, tanto en el diseño de componentes (helióstatos, captadores cilindro-parabólicos, sistemas de almacenamiento) como en la modelización y simulación de centrales termosolares. En el proyecto Gemasolar, SENER se encarga del diseño básico de la planta y la mayor parte de sus elementos. Parte de la financiación de la planta proviene de los fondos FP5 de la Unión Europea. Por su parte, Masdar (the Abu Dhabi Future Energy Company) es una compañía establecida en 2006 y situada en la ciudad de Masdar (Abu Dhabi), dedicada al desarrollo, comercialización y despliegue de soluciones en energía renovables y tecnologías limpias.

El concepto tecnológico esta basado en las experiencias de Solar One y Solar Two, aunque escala el proyecto a un nivel superior, en concreto, el tamaño del campo de helióstatos es aproximadamente tres veces mayor. La turbina es tan sólo un poco más grande que la de la planta Solar Two, pero el mayor campo de helióstatos y el sistema de almacenamiento térmico, permitirá a la planta funcionar 24h al día en verano y alcanzar un factor de capacidad anual del 65%.

Se espera que la planta Gemasolar entre en funcionamiento en el tercer trimestre de 2011. El estado de la construcción en Noviembre de 2009 presentaba el aspecto que se puede ver en las imágenes de la Figura 4.

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1.2.1.3.   Otros proyectos

Además de las tres plantas comerciales construidas en España, y los dos proyectos de demostración precomerciales, de Israel y EEUU, existen otros proyectos de centrales de receptor central en diferente nivel de desarrollo.

En el caso de EEUU, se está apostando fuerte por la energía solar termoeléctrica, con una aparente estrategia de apostar por tecnolog´ñias de mayor riesgo (menores precedentes comerciales o curvas de aprendizaje menos desarrolladas), pero con mayores potencialidades a medio plazo (en prestaciones tecnico-económicas). Así de un total de unos 10 Gigavatios en proyectos Solares termoeléctricos, unos 5.6 eran cde Canales parabólicos, 3,5 de Receptor Central y 1,7 de Disco-stirling. Dos promotores acaparan casi todos los proyectos de Receptor Central en EE.UU.: eSolar y de Brightsource ambos han elegido agua-vapor sobrecalentado como fluido caloportador, pero con diferente paradigma de diseño. Así, mientras Brigthsource ha optado por ir a mayores escalas (de planta) con una o muy pocas torres en el diseño del campo solar, eSolar ha optado por la modularidad como paradigma de diseño.

En el caso de eSolar, recientemente ha anunciado varios PPAs (power purchase agreements) y el inicio de los proyectos para desarrollar y construir varias plantas comerciales en colaboración con NRG Energy (500 MW  en el suroeste de EEUU). El primer proyecto conjunto será una instalación de 92 MW (compuesta de dos plantas gemelas de 46 MW) situada en Santa Teresa (Nuevo Mexico) y cuya producción será adquirida por El Paso Electric según el correspondiente PPA. El inicio de la construcción está previsto para mediados de 2010. Más adelante se desarrollarán 245 MW en California según el acuerdo con Southern California Edison y otros 92 MW adicionales en el marco del PPA con Pacific Gas & Electric (PG&E).

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Por su parte, BrightSource está actualemente desarrollando su primer proyecto comercial: el Ivanpah Solar Power Complex en el desierto de Mojave (California). El complejo estará formado por tres plantas separadas que sumarán un total de 400 MW y proveerán de electricidad a PG&E and Southern California Edison. La construcción comenzará el segundo semestre de este año 2010, después de la revisión de todos los permisos por la California Energy Commission y el Department of Interior’s Bureau of Land Management. Está previsto que la primera planta se conecte a la red a mediados de 2010.

Otra empresa estadounidense que tiene previsto construir centrales de torre a corto plazo es Solar Reserve. El tipo de planta que promueve Solar Reserve tiene una configuración basada en la experiencia de Solar Two, con sales fundidas como fluido de trabajo. La temperatura de operación de las plantas será alrededor de 537ºC y dispondrán de sistemas de almacenamiento térmico. Por el momento, Solar Reserve ha firmado PPAs con las compañías eléctricas NV Energy y PG&E.

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Ventajas y limitaciones del la obtención de biodiésel a partir de microalgas: Análisis del ciclo de vida

El biodiésel producido a partir de microalgas parece tener el suficiente potencial para llegar a sustituir tanto a los derivados del petróleo como a los biocombustibles de primera generación. La sostenibilidad de estos procesos puede ser evaluada mediante la realización de un análisis del ciclo de vida. Además esta metodología permite encontrar las etapas susceptibles de ser mejoradas desde el punto de vista energético.   

 Autores: [Cristina Ochoa Hernández y Juan M. Coronado – IMDEA Energía]

Durante la última década, la preocupación creciente sobre el agotamiento del petróleo y el calentamiento global parecen haber motivado numerosas investigaciones relacionadas con la producción de combustibles a partir de la biomasa. Esto es debido a que los biocombustibles pueden aportar mejoras ambientales en la reducción de gases de efecto invernadero que no se conseguirían con la utilización de derivados del petróleo.

 Sin embargo, el uso de biocombustibles de primera generación ha suscitado mucha controversia por el empleo de materias primas que pueden competir con la alimentación del ser humano. De esta manera, las microalgas parecen postularse como una buena alternativa a esta situación, ya que presentan un rendimiento solar superior al de los cultivos de los que se derivan los biocombustibles de primera generación, tienen un elevado contenido de lípidos, necesitan agua de menor calidad (salada o salobre), pueden instalarse en terrenos de uso marginal, e incluso, como algunos investigadores han demostrado, su cultivo puede ser acoplado a fuentes industriales de CO2.

 El análisis de ciclo de vida es una herramienta especialmente adecuada para la evaluación de estas tecnologías poco maduras, ya que a través de ella se pueden identificar las etapas que necesitan ser mejoradas para conseguir procesos más eficientes y sostenibles. Así, Lardon y col. [1] proponen un análisis de ciclo de vida para intentar identificar los obstáculos y limitaciones que puede conllevar un proceso de producción de biocombustibles a partir de microalgas a nivel industrial. De esta manera, plantean una instalación hipotética basada en la extrapolación de resultados obtenidos a escala de laboratorio, combinados con el conocimiento de procesos desarrollados para la obtención de combustibles limpios de primera generación.

 El marco de dicho estudio incluye el cultivo de microalgas tipo Chlorella vulgaris, la recolección, el secado, la extracción de los aceites y su transformación mediante el proceso de transesterificación. Además, se contemplan dos condiciones de cultivo (normal y con bajo contenido en nitrógeno) y dos procesos de extracción (seco y  húmedo). De él se extrae que la única circunstancia bajo la que no se consigue un balance positivo entre la energía total producida y consumida es trabajando en condiciones de cultivo normales y empleando una extracción en seco. Sin embargo, al considerar también la energía requerida para la producción de los fertilizantes y la construcción de las infraestructuras necesarias, resulta que sólo se consigue un balance positivo con el sistema de bajo contenido en nitrógeno y con extracción húmeda del aceite. Además, al comparar los impactos generados en la combustión de 1MJ de biocombustible de diferente procedencia, las microalgas no parecen presentar ventajas sustanciales respecto a otros cultivos oleaginosos como la soja, la palma o la colza. Por tanto, el desarrollo futuro de esta tecnología emergente, requerirá un mayor esfuerzo investigador para reducir el consumo energético en las etapas críticas. En este sentido, la recuperación de los nutrientes y el uso energético de los residuos de la extracción del aceite podrían contribuir significativamente a incrementar el valor ambiental de esta fuente de biocombustibles.

 [1] Laurent Lardon, Arnaud Hélias, Bruno Sialve, Jean-Philippe Steyer and Olivier Bernard. Environ. Sci. Technol. 2009, 43, 6475-6481. DOI 10.1021/es900705j

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16º congreso de energía solar térmica de concentración, SolarPACES 2010

Entre los días 20 y 24 de Septiembre tuvo lugar en Perpignan, Francia, el 16º congreso de energía solar térmica de concentración SolarPACES 2010. Este evento es considerado el congreso internacional de referencia en esta tecnología. El congreso fue acogido por el CNRS/PROMES, laboratorio de PROcesos, Materiales y Energía Solar perteneciente al CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique).

Autores: Aurelio José González Pardo y Javier Sanz Bermejo. IMDEA Energía, Unidad de Procesos a Alta Temperatura

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http://www.solarpaces2010.org/

Los sistemas de energía solar térmica de concentración (normalmente, clasificados en Fresnel, cilindro‑parabólico, disco y torre central), están llamados a jugar un importante papel dentro del futuro mix energético mundial. Con el objeto de ser competitivos con respecto a las actuales tecnologías de producción de energía eléctrica (tanto energías no renovables, como solar fotovoltaico y eólica), estos sistemas todavía requieren nuevos avances tecnológicos que conduzcan a la mejora de su eficiencia y al abaratamiento de  sus costes de producción.

Tras SolarPACES 2009 (Berlín, 2009), SolarPACES 2010 alcanzó un nuevo record de asistencia, superando los 700 asistentes, prueba clara de la relevancia que está adquiriendo esta tecnología a nivel mundial. Se presentaron más de 300 trabajos técnicos y científicos divididos en 5 conferencias plenarias, 3 mesas redondas, más de 170 presentaciones orales y cerca de 100 pósters. Se debatieron los últimos avances en sistemas ópticos, almacenamiento energético, materiales adaptados a altas temperaturas, y ciclos de potencia empleados en cada una de las distintas tecnologías termo-eléctricas, así como el uso de la energía solar de concentración en la producción de combustibles y vectores energéticos (hidrógeno).

La participación española en este evento fue significativa tanto en el ámbito empresarial como en el científico. Nuestras empresas participaron activamente con la presentación de 5 ponencias plenarias, 8 presentaciones orales y 5 pósters. Por lo que respecta al ámbito científico, España estuvo representada en el comité científico con tres miembros (M. Romero, R. Wiesenberg y E. Zarza) de entre un total de 33. Los distintos centros de investigación españoles (AICIA, CENER, CIEMAT/PSA, IMDEA Energía, Tekniker…) presentaron un total de 28 trabajos científicos distribuidos en 2 conferencias plenarias, 10 presentaciones orales y 16 pósters.

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Higroelectricidad, un nuevo concepto para la obtención de energía renovable

Una nueva y posible fuente de energía, la electricidad almacenada en la humedad atmosférica ha sido propuesta por un equipo de investigadores de la Universidad de Campinas en Brasil.  Estos científicos afirman que el agua en la atmosfera puede acumular cargas eléctricas a partir de su contacto con las partículas de polvo y gotas de otros líquidos también presentes en la atmosfera y transferir tales cargas eléctricas a otros materiales con los que está en contacto. A partir de esta idea los investigadores proponen el concepto de “hidroelectricidad” que supone el posible aprovechamiento del reservorio de electricidad presente en atmósferas húmedas.

 Autor: [R. M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

En el último congreso de la American Chemical Society celebrado en Boston [1] investigadores de la Universidad de Campinas (Brasil) han presentado los primeros resultados que pueden sentar las bases de un posible procedimiento para el aprovechamiento de la electricidad contenida en atmósferas húmedas.

La idea de poder aprovechar la electricidad formada naturalmente en la atmosfera ha sido perseguida por los científicos desde el siglo XIX. Nicola Tesla, por ejemplo, fue uno de los científicos que estudió el posible aprovechamiento de la electricidad contenida en la atmósfera.

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Sin embargo hasta ahora ha sido difícil conseguir este propósito ya que el conocimiento  acerca de los procesos involucrados en la formación y liberación de electricidad en la atmosfera era bastante limitado. La discusión sobre la capacidad de almacenar y descargar de las partículas de agua es un tema de debate científico abordado desde el siglo XIX. La idea más aceptada hasta la fecha era que las gotas de agua contenidas en la atmósfera eran eléctricamente neutras y  permanecían así incluso después de entrar en contacto con cargas eléctricas contenidas en partículas de polvo o gotas de otros líquidos.  Sin embargo, las nuevas evidencias experimentales obtenidas por el grupo de investigación de la Universidad de Campinas sugieren lo contrario, que las partículas de agua pueden cargarse eléctricamente en contacto con partículas. Los investigadores realizaron experimentos para simular el contacto del agua con partículas de polvo en suspensión en el aire. Usaron partículas muy pequeñas de sílice y fosfato de aluminio, ambas sustancias comunes en el polvo atmosférico, y sus resultados mostraron que la sílice se cargaba negativamente en contacto con elevada humedad del aire mientras que el fosfato de aluminio se cargaba positivamente. Estos hechos sugieren que el agua en la atmosfera puede acumular cargas eléctricas pudiendo transferirlas a otros materiales con los que entra en contacto. Basados en esta idea los autores piensan que es posible desarrollar colectores metálicos para capturar la electricidad contenida en las partículas de agua cargadas eléctricamente en un nuevo procedimiento que denominan “higroelectricidad” (electricidad de la humedad). Esta investigación está aún en sus primeras fases de desarrollo y el equipo de investigación se encuentra en la actualidad estudiando metales[2] y configuraciones de colectores para capturar las cargas presentes en atmósferas húmedas cargadas. No obstante aunque los autores prueban las bases del concepto, aún deben demostrar la viabilidad práctica del proceso.

Más información

[1] 240 American Chemical Society National Meeting, Boston, EEUU

[2] Ducati et al., Langmuir, 2010, 26(17), 13763-13766

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