Los seguidores solares son fundamentales para el funcionamiento de las plantas CSP. Hasta ahora los operadores CSP han preferido desarrollar sus propios sistemas de forma independiente, pero, pueden ellos solos perfeccionar este tipo de tecnología
A medida que el sol se mueve a lo largo del día, los seguidores solares orientan sus reflectores de concentración solar o lentes hacia el sol mediante mecanismos de rotación sobre ejes horizontales y/o verticales. Para ello se ayudan de sistemas generalmente hidráulicos y de software especializado.
Dado que los recibidores CSP funcionan mejor cuanto más precisa sea su alineación hacia el sol, los seguidores solares aumentan el rendimiento de los recibidores en comparación con los sistemas fijos.
“La precisión en la orientación es crítica para el funcionamiento de las instalaciones CSP,” tal y como explica Soledad Garrido, Jefe de Proyecto de Seguidores Solares para Sener. Por ello, estos sistemas se han convertido en componentes esenciales en todos los campos solares.
Hay muchos tipos de seguidores solares con costes y niveles de sofisticación y rendimiento variables. Aunque son dos los tipos de sistemas más utilizados en plantas CSP: los de un sólo eje para plantas cilindro-parabólicas y Fresnel, y los de dos ejes para plantas de torre y de discos Sterling.
Además, existen dos tipos fundamentales de diseños: los que emplean un sólo poste central y los que constan de múltiples soportes (carrusel y silmilares).
Los sistemas de seguimiento solar constituyen una gran parte de los costes totales en una planta CSP. “En una planta de torre el coste debido a los heliostatos supone alrededor de la mitad de la inversión”, tal y como afirma Carlos García, Director Comercial del fabricante español de seguidores solares Titan Tracker.
El seguimiento de la radiación solar es un elemento crítico en plantas de torre y de discos Sterling. Los heliostatos deben posicionarse de forma precisa para concentrar la radiación solar en un punto focal (el recibidor central de la torre o el motor Sterling). Por ello se necesita un seguimiento constante mediante sistemas de dos ejes.
“El seguimiento solar incrementa la eficiencia en un 40% en comparación con una instalación fija,” dice Garrido. De forma similar Titan Tracker también asegura en su página web que sus seguidores solares aumentan el rendimiento energético en un 45% en comparación con los sistemas fijos.
Aunque existe una relación clara entre la precisión en el seguimiento de la luz del sol y el rendimiento del campo solar, la importancia de los seguidores solares, es aún así, frecuentemente subestimada. “Hasta ahora, los sistemas de seguimiento solar no han cosechado el respeto que se merecen en cuanto a su contribución para que CSP alcance la paridad de red con otro tipo de tecnologías,” lamenta García.
Esto es debido a la relativa inmadurez del sector. “Esta es una industria nueva y todavía queda mucho por descubrir,” tal y como opina Carlos Segura, partner de la consultora energética Eclareon.
Los operadores lo hacen por sí mismos
La prueba de esto es que los promotores CSP todavía siguen diseñando y fabricando sus propios seguidores solares, dice Segura.
“Por norma general ellos diseñan sus propios sistemas ya que de esta forma pueden controlar los costes de producción y adaptar el rendimiento a sus propias necesidades,” explica Kenny Villegas, presidente de la firma consultora Solar Compliance.
“Al mismo tiempo pueden, de esta forma, desarrollar experiencia que les permita reducir costes y optimizar el rendimiento de futuras versiones mejoradas de sus sistemas de seguimiento solar a medida que sus necesidades tecnológicas evolucionan”.
Sener constituye un claro ejemplo de esta tendencia, al haber desarrollado y patentado un sistema de dos ejes altamente eficiente del que más de 4000 unidades han sido o están siendo instaladas alrededor del mundo.
Pero Jose María Martín, Director Técnico del fabricante de seguidores solares Solshinex, cree que se necesita mayor innovación para conseguir un uso eficiente de materiales e identificar y eliminar aquellos componentes que hayan probado ser poco fiables.
Precisión, rendimiento y precio
A pesar de que los promotores CSP han optado por desarrollar sus propios sistemas de seguimiento solar, el tipo de tecnología existente está lejos de ser perfecta. Debido a esto, algunos fabricantes están saltando a la palestra con propuestas para solucionar los retos actuales.
Soledad Garrido, para Sener, identifica los costes, consumo energético, robustez y precision como los retos principales a los que se enfrenta este tipo de tecnología.
Garrido explica que la precisión en el seguimiento solar debe conseguirse bajo condiciones de operación duras (como por ejemplo: viento, polvo, arena), al mismo tiempo que el rendimiento de los seguidores solares debe mantenerse a lo largo del ciclo de vida de la planta.
Por otro lado, García enfatiza que los costes deben ser rebajados. “Esto puede conseguirse con determinadas tecnologías y provocará la desaparición de otras que no puedan cumplir este objetivo.”
García cree que los seguidores solares de un sólo soporte podrían quedar obsoletos. “Su handicap está en su movimiento discontinuo, que genera más fatiga y estrés debido a las paradas, cuanto más precisión se requiere”.
Resumiendo, los seguidores solares deben ser muy precisos y robustos pero también presentar bajos costes de instalación y mantenimiento.
Todo esto es difícil de conseguir sin la inversión necesaria en I+D. De este modo García predice que a medida que el mercado CSP madure y se necesiten soluciones más eficientes, proveedores como Titan Tracker ejercerán un dominio considerable en el mercado, liderando proyectos iniciados por promotores CSP.
Compañías como Titan Tracker, Concentrix (Alemania) e Inspired Tech (USA) se están centrando en el desarrollo de nuevos seguidores solares altamente eficientes de tamaños variados para cubrir las necesidades crecientes del sector CSP.
Titan Tracker, por ejemplo, asegura que su seguidor de dos ejes proporciona una precisión mayor de 0.01° y puede soportar vientos de hasta 125 km/h sin sufrir deformaciones. El seguidor desarrollado por Titan consta de una estructura de soporte de cinco puntos, independiente del sistema de guía y situado en la parte externa de la estructura.
Sin embargo, Martín para Solshinex duda sobre si se conseguirán avances tecnológicos importantes una vez se reemplacen los sistemas antiguos.
El heliostato Sener podría mantenerse como líder en el sector, especialmente al caracterizarse por una gran capacidad superficial, lo que maximiza la producción de energía y reduce el número de seguidores solares requeridos, reduciendo así de forma dramática los costes de mantenimiento y material necesarios en la planta.
Dando una vuelta de tuerca
Aunque la tecnología de heliostatos está alcanzando su madurez, Luis Yebra, investigador CIEMAT para Almeria Solar Platform, enfatiza que todavía podrían producirse avances gracias al desarrollo de nuevos seguidores solares.
Uno de los objetivos de su equipo se centra en el desarrollo de algoritmos de control avanzado que optimicen el rendimiento de los seguidores solares bajo diferentes varables físicas.
Array Technologies también se está centrando en el control y para ello ha desarrollado su rango de componentes electrónicos y de guía DuraTrack, los cuales han sido probados para asegurar su rendimiento bajo condiciones de temperatura y viento extremas.
Por su parte ADES ha detectado la necesidad de aislar a los seguidores de la red eléctrica con el fin de protegerlos de los picos y caidas de volataje que pueden causar la desestabilización de sus funciones. Por ello ha diseñado un sistema de batería que proporciona dos días de autonomía.
Independientemente de las áreas en las que las compañías se centren, el reto fundamental consiste en el mantenimiento del rendimiento técnico de los seguidores solares para poder cubrir las necesidades de la industria CSP, reduciendo al mismo tiempo los costes.
Con el mercado CSP creciendo de forma rápida, está claro que un número creciente de fabricantes especializados están saliendo a la palestra para buscar soluciones.
