Aunque la mayoría de la gente nunca oyó hablar de ella, el diseño de una Torre Solar fue implementado en pequeña escala en España, para probar el concepto.
Mas recientemente, una empresa privada llamada EnviroMission está trabajando en la construcción de una o más plantas de 200MW de potencia en el Outback Australiano. La misma compañía está persiguiendo activamente construir este tipo de plantas en China y Nevada.

Valoraciones económicas basadas en la experiencia han mostrado que torres solares a gran escala (≥ 100 MW) son capaces de generar electricidad a un costo comparable a las plantas de energía convencionales (Badenwerk and EVS, 1997).
Esto es razón suficiente para un mayor desarrollo de esta forma de utilización de la energía solar, hacia unidades grandes y económicamente viables.
Debido a que las torres no generan gases de efecto invernadero y son baratas de mantener, aparecen como una alternativa real a la energía basada en combustibles fósiles.
En una futura economía de energía, las torres solares podrían asegurar la economía y la provisión mediambientalmente benigna de electricidad en regiones soleadas.

Una torre solar recolecta la producción de aire caliente que se forma cerca de la tierra, y lo conduce dentro de una chimenea en donde están localizadas turbinas que extraen energía del aire en movimiento. Es un poco como una tecnología de torre eólica, pero en vez de solo extraer energía del viento en movimiento horizontalmente, la torre solar concentra todo el aire calentado por la tierra en la torre central, o chimenea, donde el aire sube naturalmente.
Así, aún en los días sin viento la torre solar genera electricidad.

Funcionamiento de una Torre Solar

La cantidad total de energía que puede ser generada por una torre solar depende de dos factores principales:

  • cuanta área de tierra está cubierta por un dosel (toldo) transparente
  • el alto total de la torre

La eficiencia de la torre está determinada por la diferencia entre la temperatura en el colector y la temperatura del medioambiente en lo alto de la torre. 1ºC de diferencia de temperatura cada 100 metros facilita el necesario efecto de corriente de aire para la torre.

Esta tecnología fue diseñada por el profesor alemán Jörg Schlaich. En 1982 se construyó un prototipo en Manzanares (Castilla-La Mancha, España) de 50 MW, con fondos provenientes del Ministerio Alemán de Investigación y Tecnología (BMFT) (Haaf et al. 1983, Schlaich et al, 1990).
La torre de 194,6 metros de altura y 10 metros de diámetro fue rodeada por un toldo transparente que cubría una superficie de captación de 44.000 m2 , y funcionó por aproximadamente 15.000 horas, hasta 1989, año en que una tormenta la destruyó (puede verse un video en inglés sobre esta torre aquí).
Después de pasar el período inicial de prueba y error, la torre tuvo un período de 32 meses de operación diaria durante el cual funcionó durante un promedio de 8,9 horas por día. Durante este tiempo tuvo una eficiencia solar-a-eléctrica del 0,53%, el cual podría incrementarse a un 1,3% en una unidad de 100MW.

Imagen desde dentro del toldo de la Torre Solar de Manzanares

Además, dado que las torres son bastante interesantes de ver, podría haber un montón de ingresos debido al turismo. De hecho, casi 35 puestos de trabajo en la torre solar podrían dedicarse solamente al mantenimiento del turismo. No solo la gente podría venir a ver la torre misma, sino que también incrementarían las visitas en las ciudades cercanas, generando ingresos también allí.

Una de las ventajas de una torre solar por sobre las celdas fotovoltaicas para generar electricidad es que estas lo hacen aún cuando no hay sol. Porque la tierra bajo el dosel permanece caliente por la noche, esta continúa calentando el aire mientras la tierra alrededor del mismo se enfría mucho mas rápidamente. Esto mantiene la diferencia de temperatura entre el aire cubierto por el dosel y el de los alrededores de la planta, lo que se traduce en una contínua generación de energía por la noche.
Adicionalmente, las torres solares no requieren el alto volumen de agua que usan las plantas de carbón.

Aquí se puede ver un "video de venta" de EnviroMission para su gran proyecto de torre solar (que se espera sea completado en 2012) en Australia:

La instalación de una planta de energía de este tipo debe incluir otra instalación significativa de producción de energía alternativa, que exhiba una fuerte sinergia dentro de la economía de escala demandada por las energías alternativas.
Aquí hay un enlace que demuestra la combinación de la tecnología de producción de una biósfera de algas para combustibles de alto grado, producido en un estanque bajo el dosel de una torre solar.

Una discusión mas actual, con los mas recientes pensamientos sobre la producción de combustible en una biósfera de algas, recientemente ha causado una agitación entre los miembros de Pickens Plan (un lobby a favor de las energías alternativas, en USA).
Así, algo que podría ampliar radicalmente el valor de la estructura de una torre solar es usar el área de efecto invernadero para estanques de algas para crear biodiesel, agua, peces, y producción de sal, sumado todo esto a la producción de electricidad.

El área de efecto invernadero requerida para una torre solar es de 1963,49 hectáreas, produciento picos de potencia de hasta 200MW con una torre de 1 km de alto.
Si la mitad del área del dosel que rodea la torre se usara para producir algas, esto redundaría en unas ganancias aproximadas de 70 millones de dólares (según el precio del galón de combustible en USA).
Y a su vez produciría una ganancia en electricidad de 25 millones de dólares (precio de la electricidad en USA).

Interesantemente, la ganancias por biodiesel son 3 veces más que las eléctricas.

Si asumimos que los estanques de algas son salinos, que en ellos crecen especies marinas como el CCMP647, y que cerca de la mitad de ellas no producirían biodiesel, aún así estos podrían proveer agua para desalinización, un mercado para sales residuales, peces vivos, control del clima, y valor para áreas residenciales.

Las mediciones tomadas en la planta experimental de Manzanares y códigos de simulación del comportamiento termodinámico de las torres solares son usados para diseñar plantas mas grandes con una salida de hasta 200MW.
Los resultados de tales simulaciones se ven en la figura siguiente. Se muestran períodos de cuatro días para el verano y el invierno.
Esta planta con un almacenamiento adicional cubriendo un 25% del total del área colectora opera 24 hs por día, en o cerca de la salida nominal en verano, y con una significativa reducción en la salida en el invierno.

Simulaciones de potencia

EL programa de TV "La Otra Mirada" ha realizado un especial sobre este tema, que se puede ver aquí.

Fuentes: Roy Spencer, Elizabeth Gruenstein, James Bowery, SBP, Axxon, Pickens Plan, Fotovoltaica, Wikipedia, Ayuntamiento de Manzanares

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