El informe Torres de CSP y Chile - Parte 1: Evolu-cin del mercado ha sido elaborado en asociacin con el lanzamiento oficial de CHILESOL 2014, que tendr lugar el 27 y 28 de mayo en Santiago.
27-28 mayo, Santiago
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2da Cumbre de Energa Solar en Chile
Para ms informacin sobre CHILESOL 2014 visita: www.csptoday.com/chilesol2014
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CHILESOL 2014
Torres de CSP y Chile Parte 1: Evolucin del mercado
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Torres de CSP y Chile - Parte 1: Evolucin del mercado
Minera El Tesoro
Agua Prieta
Introduccin: Por qu la CSP es la respuesta al reto energtico de Chile?Beln Gallego y Marco Poliafico
Es oficial: se va a construir una planta de energa de concentracin solar (CSP, por sus siglas en ingls) de 110 MW en Chile. Abengoa propuso que se construyera la torre energtica Cerro Dominador en el marco de la licitacin que la Corporacin de Fomento de la Produccin (Corfo,) y el Ministerio de Energa de Chile, anunciaron el ao pasado. Se plante la licitacin internacional como una prueba del
concepto a fin de que los compradores de energa, como las compaas mineras y las empresas de servicios pblicos, que normalmente son bastante conservadoras, pudieran ver in situ la fiabilidad de la produccin de electricidad. No obstante, ms all de una prueba del concepto e incluso de energa limpia, la CSP podra demostrar que es clave para el crecimiento econmico a largo plazo de Chile. La CSP suele confundirse con el de la energa solar
fotovoltaica, a pesar del hecho de que su naturaleza sea completamente diferente. Mientras que los paneles fotovoltaicos transforman la luz del sol en electricidad y, por tanto, slo funcionan cuando el sol brilla, la CSP funciona de la misma manera que lo hace una planta termoelctrica tradicional. La nica diferencia es que, en vez de quemar carbn o gas para producir temperaturas elevadas, emplea el calor del sol concentrado varias miles de veces. Adems, una planta de CSP ofrece la posibilidad de
almacenar calor durante largos perodos de tiempo utilizando sales fundidas. Esto significa que ofrecen capacidad de suministro completa, lo que supone un enorme activo para la estabilidad y la integracin de la red.
Las plantas de CSP pueden producir fcilmente electricidad durante las 24 horas del da de manera continua o almacenar energa en los momentos de mxima energa solar para satisfacer la demanda posteriormente, cuando sea necesario. Es la capacidad de almacenamiento de la CPS lo que supone un factor de planta de un 94,5 % en Cerro Dominador, igual o superior a la de los ciclos de gas combinado.
Est claro por qu la CSP es una eleccin fantstica para Chile. Aparte del hecho de que Chile actualmente importa ms de un 90 % de su energa, el pas tambin posee los niveles ms elevados de radiacin del mundo. Aprovechar este recurso gratuito e ilimitado podra permitir a Chile ser completamente independiente en el mbito energtico en un par de dcadas.
Capacidad: 10 MWth
Pas: Chile
Promotor: Abengoa
EPC: Abengoa
Estado: Operacin
Fecha: En operacin desde el 27/11/2012
Capacidad: 12 MWth
Pas: Mxico
Promotor: Abengoa
EPC: Abengoa
Estado: Construccin
Tecnologa y escala Cerro Dominador ser el mayor proyecto de CSP en Latinoamrica. De hecho, la tecnologa y la escala de esta planta son tan innovadoras que no hay ningn proyecto similar en la regin. Los ejemplos ms cercanos se encuentran en Espaa, EE. UU. y Sudfrica. Actualmente, las nicas dos plantas de CSP en
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Latinoamrica son El Tesoro, de 10 MWt y que suministra vapor para procesos mineros en una de las explotaciones de Antofagasta Minerals en Chile, y una planta hbrida de 22 MW, denominada Agua Prieta y situada en MxicoSin embargo, tanto El Tesoro como Agua Prieta emplean
una tecnologa diferente de CSP. Hay cuatro tecnologas principales de CSP: cilindroparablica, torre, Fresnel y disco. Las tecnologas que ms se emplean en la actualidad son la cilindroparablica y la de torre. Ahora mismo, la cilindroparablica es la ms implementada en el mundo, con diferencia. De hecho, si se toma como referencia toda la capacidad de CSP que hay en funcionamiento a nivel global, el 95,4 % es cilindroparablica. Sin embargo, esto va a cambiar y lo har de manera
relativamente rpida. Si se analiza la cartera de proyectos de CSP globales, la tendencia es muy clara: en los prximos aos, nos vamos a mover hacia un sector dominado por las torres energticas. La tecnologa cilindroparablica tiende a dominar los proyectos que ya estn terminados o se encuentran en fase de construccin, pero a medida que avanzamos hacia otros que se estn desarrollando o planificando, la tecnologa dominante se traslada con rapidez a la torre. Si la cilindroparablica cuenta con ms historial, por
qu Chile ha seleccionado un proyecto de torre para su primera planta de CSP a gran escala? La cuestin que ms est sorprendiendo a los que estn dentro y fuera del sector tiene muchas respuestas. Debido a su configuracin
tcnica, las torres pueden operar a temperaturas ms elevadas y, por tanto, ofrecen un rendimiento mayor. En resumen, las torres presentan ventajas frente a otras tecnologas de CSP cuando se trata de ser eficiente con almacenamiento de energa trmica. Sin embargo, aparte de las respuestas tcnicas, se
pueden establecer paralelismos en la manera en la que se adoptan otras evoluciones tecnolgicas en nuevos mercados. A menudo se esquiva la evolucin, paso a paso, de una tecnologa. Esto ha ocurrido, por ejemplo, con los telfonos mviles. Ha habido muchos pases en los que han estado disponibles incluso antes que las lneas fijas. Al analizar las tendencias globales de la tecnologa,
es sencillo apreciar una moda en los mercados de CSP emergentes hacia la adopcin de la tecnologa ms reciente, las torres energticas con almacenamiento trmico son la novedad y varios licitadores internacionales han optado por esta tecnologa en vez de por la cilindroparablica.Por ejemplo, el licitador internacional de Noor III es un
ejemplo de esto. Se trata de un proyecto que incluye una instalacin de torre energtica de 100 MW en Marruecos. La empresa Eskom tambin est preparando el lanzamiento de su propia licitacin para una planta de sales fundidas en Sudfrica. Arabia Saud, el mercado estrella en el futuro prximo, tambin demanda que las plantas tengan, al menos, cuatro horas de almacenamiento. Por tanto, se espera que la torre energtica desempee un papel importante en este proceso de licitacin.
Capacidad (MW) de CSP global segn la tecnologa, 4. trimestre de 2013
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
1,000
500
0
Cap
acidad
CSP (MW)
Operacin Construccin Comisin Desarrollo Planificacin Anunciados
n Disco n Fresnel n Cilindro Parablico n Torre
Operacin Comisin Construccin Desarrollo Planificacin Anunciados
Disco 1 1.5 1 201 0 20Fresnel 53 0 189 100 330 0Cilindro Parablico 3,284 0 934 1,189 2,011 1,402Tower 104 392 211 1082 2,507 2,000
* Este grfico no incluye los 5GW de cilindro parablico anunciados en China.Fuente: CSP Today Global Tracker, noviembre 2013
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Perfiles de las plantas de torre de CSPHoy en da, hay varias plantas comerciales de torre central en todo el mundo que demuestran, de manera activa, las ventajas y los inconvenientes de la tecnologa. EE. UU. cuenta con los ejemplos ms destacados, con los proyectos Crescent Dunes e Ivanpah que han acaparado titulares en los ltimos meses.
El proyecto Crescent Dunes, una planta con 110 MW de capacidad que desarrolla SolarReserve, puede generar, aproximadamente, 500 GWh de electricidad al ao y actualmente se encuentra en fase de construccin. Crescent Dunes emplea heliostatos grandes (62,4
m2) y una torre de unos 165 m de altura. Se emplean sales fundidas como fluido de transferencia trmica y la planta usa un mtodo de enfriamiento hbrido. Esto
ofrece la ventaja adicional de ahorrar agua mientras se logra un rendimiento superior al de los sistemas de enfriamiento en seco. Un sistema de almacenamiento directo en dos depsitos con 10 horas de capacidad forma parte de la planta y se logra una temperatura de funcionamiento de 565 C. La implementacin del almacenamiento trmico tambin permite evitar el uso de combustible de reserva.
Crescent Dunes
Ivanpah Solar Electric Generating Station
Capacidad: 392 MW
Pas: Estados Unidos
Promotor: BrightSource Energy
EPC: Bechtel Corporation
Estado: En fase de puesta en marcha
Fecha: La construccin comenz el 10/01/2010
Capacidad: 110 MW
Pas: Estados Unidos
Promotor: SolarReserve
EPC: Cobra
Estado: Construccin
Actualmente, se est poniendo en marcha la instalacin de generacin elctrica solar Ivanpah (ISEGS, por sus siglas en ingls), que desarrolla BrightSource Energy. Con una capacidad bruta instalada de 392 MW, emplea
heliostatos relativamente pequeos (en comparacin con el proyecto Crescent Dunes, 15 m2) y una torre de 139 m de altura con un receptor que usa agua como fluido de transferencia trmica.
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Capacidad: 11 MW
Pas: Espaa
Promotor: Abengoa
EPC: Abener
Estado: Operacin
Fecha: En operacin desde 25/06/2007 Capacidad: 20 MW
Pas: Espaa
Promotor: Abengoa
EPC: Abeinsa
Estado: Operacin
Fecha: En operacin desde 22/04/2009
PS 10 PS 20
PS10 y PS20
Por su parte, Espaa cuenta con dos de las primeras plantas comerciales, la Planta Solar 10 (PS10, 11 MW instalados para 24 GWh al ao), que se complet en 2006, y PS20 (20 MW y 44 GWh de electricidad generada al ao), en funcionamiento desde 2009. Abengoa desarroll las dos y emplean agua como fluido de transferencia trmica, un sistema de enfriamiento hmedo y gas natural como combustible de reserva ms all del almacenamiento trmico basado en vapor de una hora. PS10 puede
convertir el 92 % de la energa solar que recibe en vapor saturado y presenta un factor de capacidad general de un 25 % y una eficiencia anual de un 17 %.
La primera planta de CSP en lograr un funcionamiento durante las 24 horas del da, con torre central, es Gemasolar. Gemasolar es una planta instalada de 20 MW con una previsin de 100 GWh al ao. Se complet en 2011 y es propiedad de Torresol Energy (SENER y MASDAR). La planta emplea un 15 % de combustible de reserva (gas natural) pero implementa almacenamiento trmico en sales fundidas (nitratos de potasio y sodio) con 15 horas
de capacidad. Por tanto, logra capacidad de suministro de electricidad total gracias a, aproximadamente, 6500 horas de funcionamiento al ao, que corresponde a un excelente factor de capacidad de un 74 %. Esta caracterstica es muy interesante para las necesidades energticas concretas de la regin del norte de Chile, donde las actividades mineras representan un perfil de demanda energtica prcticamente plano debido a su funcionamiento continuo.
Capacidad: 20 MW
Pas: Espaa
Promotor: Torresol Energy (SENER y MASDAR)
EPC: Cobra
Estado: Operacin
Fecha: En operacin desde 24/05/2011
Gemasolar
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Capacidad: 50 MW
Pas: Sudfrica
Promotor: Abengoa
EPC: Abener
Estado: Construccin
Fecha: En construccin desde 06/11/2012
Capacidad: 400 MW
Pas: Chile
Promotor: Aprovechamientos Energticos S.A. y Grupo Iberelica
Estado: Planificacin
Khi Solar One
Maria Elena
La planta Cerro Dominador incluir 10.600 espejos con una superficie de 140 m2 y distribuidos en un rea circular que mide unas 700 hectreas. Los espejos reflejarn la luz solar que reciben hacia la parte superior de una torre central de 250 m de altura. Asimismo, la planta tendr un factor de capacidad nominal en momentos de mxima demanda de un 94,5 %, sin tener en cuenta el tiempo de inactividad durante el mantenimiento. Esto ofrece una verdadera capacidad de gestin que se puede comparar, o es incluso superior, a la que lograban las plantas de ciclo combinado.Cerro Dominador, debido a sus caractersticas
tecnolgicas, representa un verdadero reto de innovacin para Abengoa. Esta empresa cuenta con una amplia experiencia CSP que ha adquirido en en las plantas termosolares PS10 y PS20 que tiene en funcionamiento en la plataforma Solcar en Sevilla. Tambin est construyendo la planta Khi Solar en Sudfrica y explota otras instalaciones en Espaa, Sudfrica y Oriente Medio con una capacidad total en funcionamiento de 1223 MW. Asimismo, tienen 430 MW en fase de construccin y 320 MW en fase de preconstruccin.
Por otro lado, Abengoa est realizando un programa de investigacin y desarrollo para buscar ms tecnologa de torre. Comenz en 2006 con las plantas de vapor saturado PS10 y PS20 (de 11 MW y 20 MW, respectivamente). En los dos casos se trata de plantas emblemticas de esta empresa. Posteriormente, continu con la construccin de una planta piloto de vapor sobrecalentado denominada Eureka.La experiencia obtenida en Eureka le sirvi a Abengoa
para la implementacin del desarrollo de la tecnologa en la planta Khi Solar de 50 MW en Sudfrica, que es fundamentalmente una planta de vapor sobrecalentado a escala comercial. Khi Solar tambin incluye un innovador sistema de enfriamiento en seco que reduce el consumo de agua en torno a un 80 % y tambin requiere menos energa para su funcionamiento. Esta innovacin ser fundamental a la hora de desarrollar una planta en el desierto de Atacama.Ms all de Cerro Dominador, la cartera de plantas de
CSP para Chile tambin incluye cuatro torres ms de 100 MW de capacidad cada una que va a desarrollar el Grupo Iberelica en Mara Elena.
Capacidad: 121 MW
Pas: Israel
Promotor: Alstom, BrightSource
Estado: Desarrollo
Fecha: En operacin para el 01/01/2017
Ashalim Plot B
Perfil del proyecto Cerro DominadorFuente: CSP Today Global Tracker, Enero 2014
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Esperamos que esta primera parte del informe haya sido de utilidad para entender el potencial de la tecnologa de torre en Chile.
En CHILESOL 2014 este potencial ser parte del debate entre promotores lderes como Abengoa, SolarReserve y BrightSource, quienes tienen vasta experiencia en la tecnologa de torre.
Para ms informacin visita: www.csptoday.com/chilesol2014
O contacta con Mercedes Galndez enT: +44 (0)20 7422 4348 E: [email protected]
Evolucin de la tecnologa de torre
Espaa, Gemasolar (20 MW), Torresol
PILOTO: Rusia, SPP-5 (5 MW)
Espaa, PS20 (20 MW), Abengoa Solar
Sudfrica, Khi (50 MW), Abengoa
Israel, Ashalim Plot B (121 MW), Alstom, BrightSource
Espaa, PS10 (11 MW), Abengoa Solar
PILOTO: EE. UU., Solar 1 (10MW)
EE. UU., Ivanpah (393 MW), BrightSource Energy
PILOTO: Espaa, (0,5 MW) SSPS
PILOTO: Italia, Eurelios (1MW)
PILOTO: Japn, Sunshine (1MW)
EE. UU., Crescent Dunes (110 MW), SolarReserve
EE. UU., Coalinga (29 MW), BrightSource Energy
India, Torre solar ACME 1 (2,5 MW), ACME
PILOTO: Espaa, CESA - 1 (1 MW)
PILOTO: EE. UU., Solar2 (43 MW) (desmantelada)
Chile, Cerro Dominador (110 MW), Abengoa
PILOTO: Alemania, Torre solar Jlich (1,5 MW)
PILOTO: Francia, THEMIS (2.5 MW)
1980198119821983
1986
2020
1990
1997
2009
2013
20172018
2014
2006
2008
2011
2000
2010