Con las centrales solares térmicas se aprovecha el calor del sol en instalaciones industriales para generar electricidad. Alemania es líder mundial en la investigación y el desarrollo de esta tecnología. En la construcción y en el funcionamiento de los diversos proyectos pioneros de estas centrales de energía – ya sea bajo dirección alemana o con participación alemana – se ha recopilado una valiosa experiencia.

Visión general de la tecnología

El principio común de las centrales solares térmicas es la utilización de sistemas de espejos en grandes superficies, llamadas campos solares, que concentran la irradiación solar en un receptor. En él, la irradiación se transforma en energía térmica (con temperaturas que varían entre 200 y más de 1.000 grados centígrados, dependiendo del sistema). Esta energía térmica se usa para generar vapor que, o bien podrá ser transformado en electricidad de una manera similar a como se hace en una central convencional o también ser usado en otros procesos industriales, como por ejemplo para desalinizar las aguas, refrigeración o, en un futuro próximo, la fabricación de hidrógeno.

Las centrales térmicas solares destacan, gracias a este principio, por facilitar el almacenamiento sencillo y barato del calor generado para así también poder generar electricidad en la noche contribuyendo de manera decisiva con la producción de electricidad de manera planificada. Así es más fácil proveer electricidad con un alto porcentaje de energías renovables.

Existen cuatro configuraciones diferentes de los sistemas solares de concentración:
Los sistemas lineales (tales como los colectores cilindro-parabólicos y los colectores Fresnel) y los sistemas puntuales como son las torres solares y los discos paraboloides, también conocidos como Discos-Stirling. Todos ellos tienen que orientarse hacia el sol para poder concentrar la llamada “irradiación directa”. A continuación se describirán brevemente los tipos de centrales basadas en estos sistemas.

El campo solar de una central de cilindros parabólicos contiene un gran número de colectores en filas paralelas, compuestos por espejos parabólicos que recogen la luz solar en un tubo receptor que pasa por el foco de la parábola (que es una línea) y que generan temperaturas de aprox. 400º C. Un aceite térmico que circula a través del tubo, transporta el calor y genera en un intercambiador térmico vapor de agua a una temperatura de 390º C, que, como en las centrales convencionales, acciona una turbina de vapor acoplada a un generador para producir electricidad.

En los llamados colectores Fresnel, un lecho de espejos planos ligeramente curvados concentra los rayos solares en un tubo receptor fijo localizado a varios metros de altura, donde directamente se calienta y evapora agua que circula a través de éste. Gracias a su concepción más sencilla, en relación con los cilindro-parabólicos, precisan de menores costes de inversión para un área similar de espejos pero, en comparación, su eficiencia anual es menor.

En las centrales de torres solares, la irradiación solar es concentrada en un receptor localizado en la parte superior de la torre por cientos de espejos instalados alrededor de la misma.
Puede alcanzar temperaturas cercanas a los 1.000 °C, valor superior al que logran los colectores cilindro-parabólicos. Estas altas temperaturas posibilitan mayores grados de efectividad, sobre todo al usar turbinas de gas, y conllevan por ello costes más bajos de electricidad.

En las centrales llamadas disco-Stirling es un espejo parabólico el que concentra los rayos solares sobre un receptor térmico de un motor de tipo Stirling, localizado en el foco del paraboloide, donde la energía térmica es transformada directamente en trabajo mecánico o electricidad. Aquí se consiguen grados de efectividad de más del 30 %. Existen centrales prototipo, por ejemplo, en la Plataforma Solar de Almería / España. Estas centrales se adecuan como sistemas independientes. También existe la posibilidad de interconectar varias centrales independientes a una “granja” y cubrir de este modo un consumo de entre diez kW y varios MW.