Plataforma Solar de Almería (PSA)

Esta es una vista aérea de las instalaciones de la Plataforma Solar de Almería (PSA) . Desde 1981 se ensayan y experimentan distintos sistemas para transformar la energía radiante del sol en energía térmica y eléctrica.

La energía solar, limpia y abundante, será una fuente energética ampliamente usada, gracias a la investigación desarrollada en Centros como este del desierto de Tabernas.

Año 1981A finales de los años setenta se produjo la gran crisis mundial del petróleo. Nueve países (Alemania, Austria, Bélgica, España, Estados Unidos, Grecia, Italia, Suecia y Suiza) se unen en la Agencia Internacional de la Energía para buscar alternativas. El proyecto que más interés despierta es la creación de una Plataforma Solar en Almería cuyo objetivo prioritario es demostrar la viabilidad de la transformación de la energía solar en energía eléctrica.

Se elige el emplazamiento. Será el desierto de Tabernas a 37º5’ 28” de latitud norte y 2º 21’19” de longitud oeste. Es una zona que recibe una insolación directa anual por encima de los 1 900 kWh/(m2·año) y goza de una temperatrura media anual próxima a los 17º C. La barrera montañosa formada por Sierra Alhamilla favorece el aislamiento de la zona de la influencia mediterránea.

Está bien comunicada junto a la carretera N-340, la más larga de España, y cerca de la población de TABERNAS que le debe el nombre a las legiones griegas que acompañaron a los romanos, la llamaron "THABERNAX", THABERNAE por el gran número de ventas y mesones que se tuvieron que establecer para abastecer a la tropa, prestar ayuda a los carruajes y descanso de los caballos.. En la época musulmana alcanzo gran esplendor debido a su posición estratégica. En lo alto de la colina se encuentran las ruinas de un castillo, que llegó a ser la fortaleza más poderosa de la provincia de Almería después de la Alcazaba, y considerada inexpugnable durante la dominación árabe.

Cuando se inaugura la Plataforma, la industria cinematográfica trabaja a destajo en sus películas aprovechando el paisaje de sus “bad-lands” :el conjunto de cárcavas, ramblas, barrancos, torronteras y planicies de austera vegetación sometidos a continuos procesos de grave erosión. Entre los materiales más característicos destacan las areniscas, las margas y los conglomerados de origen marino, cuyo alto contenido en sodio y la escasa profundidad de sus suelos constituyen factores limitantes de su tapiz vegetal.

Año 1981

La Plataforma Solar de Almería comienza su andadura con dos proyectos

El primer proyecto conocido como SSPS (Small Solar Power System) es liderado por la Agencia Espacial de Alemania (DLR) y consistía en la construcción y ensayo de dos conceptos tecnológicos diferentes:

SSPS-CRS. Torre central en un campo de helióstatos que siguen al sol mediante un sistema de control computerizado. Los rayos solares se concentran en lo alto de la torre, donde un fluido, sodio en este caso, transforma la energía radiante en térmica. Este fluido a 520º alimenta a un generador de vapor que movía a una turbina para generar electricidad.

SSPS-DCS. Sistema distinto basado en espejos colectores cilindro-parabólicos, que siguen al sol, para conseguir que los rayos solares incidan perpendicularmente a su superficie. La transferencia de energía radiante en térmica, se produce al reflejarse los rayos solares en el foco de la parábola de cada colector donde se encuentra un tubo metálico por el que circula un aceite que se calienta a temperaturas de 290º; este aceite calentado alimenta un generador de vapor que moverá una turbina generando corriente eléctrica.

El otro gran proyecto es promovido por el Ministerio de Industria. Realizado íntegramente con diseño y tecnología españolas, es conocido como Central Termosolar de Almería ( CESA - 1). Utiliza el concepto de Torre Central

Año 1986Se normaliza la situación del petróleo, se estabilizan los precios y como consecuencia decae el interés por la investigación solar. Siete países de la Agencia abandonan el proyecto de las PSA; en Almería se quedan solos España y Alemania.Ambos socios deciden un cambio de estrategia y la PSA se convierte en un gran centro de investigación:Se ensaya en la transformación de energía solar térmica en eléctrica para conseguir los mejores rendimientos a menor coste.Al mismo tiempo se diversifica la investigación Ensayos de eficiencia energética en la edificación Desalinización del agua Tratamiento de materiales a altas temperaturas Destrucción de residuos tóxicos de plaguicidas por los rayos UV solares

Año 1998España asume la totalidad de la gestión de la PSA, es decir sus costes y planificación de objetivos. Toda la gestión de la Plataforma se realiza a través del organismo oficial CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas).

Año 2006Se celebra el 25 aniversario de la Plataforma Solar de Almería.Nada mejor como regalo de cumpleaños que ver realizados los sueños. La investigación realizada año a año se materializa por fin. En la campiña sevillana, en Sanlucar la Mayor, se construye la primera central solar térmica del mundo explotada por compañías privadas. La central PS10 inyectará su electricidad producida directamente del sol a la red eléctrica general.

La Plataforma Solar de Almería es uno de los mayores centros de investigación de la energía solar térmica que existe en el mundo. Ninguna otra instalación ofrece una variedad semejante en los programas de investigación

Sistemas de receptor central CESA 1 y CRS de 7 MW y 2,7 MW Sistema de colectores cilindro-parabólicos DCS de 1,2 MW Sistema experimental DISS Horno solar para estudio de tratamiento térmico de materiales Instalación de discos Stirling Proyectos de química solar

CESA 1

DISS

CRS

Horno Solar

Discos Stirling

DCS

Desaladora

Plataforma Solar de Almería (PSA)

El proyecto CESA-1 es una instalación de receptor central. Promovido por el Ministerio de Industria y Energía de España, fue inaugurado en el mes de Mayo de1983 con el objetivo de

demostrar que era posible el uso de las plantas solares de receptor central para obtener energía eléctrica.

Hoy esta instalación ya no es una central productora de electricidad, sino que es una instalación de investigación donde

se ensayan y experimentan todos los componentes, Receptores solares Sistemas de almacenamiento térmico HelióstatosTurbinas de gas Sistemas de control

También es utilizada en otras aplicaciones que requieren alta concentración fotónica Procesos químicos a altas temperaturas Tratamiento superficial de materiales Experimentos astrofísicos

CESA 1

Dos son los componentes de este tipo de instalaciones. Un campo de helióstatos direccionables en los que incide la

radiación solar y la reflejan concentrándola en un punto. En este punto de la torre central, se sitúa el sistema concentrador que

absorbe la energía incidente.

CESA 1

La radiación solar se capta por medio de 300 helióstatos, de 39,6 m2 de superficie cada uno, distribuidos en 16 filas con una extensión de 330 x 250 metros

Coexisten espejos de primera, segunda y tercera generación. Distintas empresas y desarrollos propios del CIEMAT han conseguido que la experiencia en el uso de este tipo de helióstatos sea la mas extensa del mundo.A pesar de más de 20 años de antigüedad del campo en su conjunto, el estado de funcionamiento es óptimo, merced a un riguroso programa de mantenimiento y reposición.

De la mejora de los costes de producción y mantenimiento de los helióstatos depende en gran medida la viabilidad de las plantas de receptor central de producción de energía solar termoeléctrica.

Helióstatos

CESA 1

La torre es de hormigón y tiene una altura de 80 metros. A lo largo de la torre hay tres niveles de ensayo:

A 45 m. Un horno solar para ensayo de materiales. Aquí se reproducen las condiciones reales que ocurren en las rampas de lanzamiento y en las reentradas en la atmósfera de los transbordadores espaciales. Se ensayan pues los materiales cerámicos del escudo protector de los mismos.

A 60 m . Una cavidad de ensayo de receptores presurizados

A 80 m. La instalación de ensayo de receptores atmosféricos en la parte superior

Torre

CESA 1

Horno solar

Receptores presurizados

Receptores atmosféricos

Torre

Pantalla de calibración de los espejos

En los bancos de ensayos se experimentan los materiales “absorbedores” que pueden se mallas metálicas o cerámicas y los fluidos térmicos en los que se realiza el intercambio de calor; estos pueden ser: vapor saturado,

vapor sobrecalentado, sales fundidas, aire atmosférico y aire presurizado.

Este es otro concepto de la transformación de energía solar térmica en electricidad.El esquema de funcionamiento es sencillo. Un espejo cilindro-parabólico recibe los rayos

solares y al reflejarse se concentran en su foco. Y allí, en el foco, se encuentra un tubo por el que circula un fluido que se irá calentando. En los primeros prototipos el fluido era aceite que

posteriormente transfería su calor al agua. Un proceso muy costoso y de escasa eficacia.El sistema DISS de la Plataforma Solar es un ambiciosos proyecto de investigación qque pretende eliminar todas estas desventajas, utilizando agua como liquido de circulación.

DISS

DISS

Esta instalación se puso en servicio en el año 1998 con el objetivo de experimentar con la generación directa de vapor a alta presión y

temperatura en los tubos absorbentes de espejos colectores cilindro-parabólicos. Esta instalación es

única en el mundo y sitúa ala PSA en una posición privilegiada para la investigación y

desarrollo de nuevas aplicaciones de este tipo de colectores

El agua de alimentación es calentada, evaporada y convertida en vapor

sobrecalentado a medida que circula por los tubos absorbentes en una fila de espejos

cilindro-parabólicos. Son 550 m de camino entre 2 750 m2 de superficie de captación solar.

Finalmente, en la instalación llamada Sistema de Potencia, el vapor es condensado,

procesado y utilizado de nuevo como agua de alimentación

DISS es el acrónimo de Direct Solar Steam, es decir vapor solar directo. El objetivo es prescindir del aceite en la tecnología de los colectores cilindro-parabólicos y trabajar directamente con agua

Los hornos solares alcanzan los más altos grados de concentración energética.

Su campo de aplicación es variado:Ensayos de materiales tanto en condiciones

ambientales como en atmósferas controladas o vacío.Experimentos de química solar mediante receptores

asociados a reactores químicos

El Horno Solar

El Horno Solar

Los componentes del horno son:

Un helióstato plano que realiza el seguimiento solar continuo. Los rayos solares inciden paralelos y horizontales sobre el disco parabólico.

Un atenuador o persiana que modula la cantidad de luz que incide en el receptor. Esta compuesto por un conjunto de lamas dispuestas horizontalmente.

Un espejo parabólico concentrador. Es el componente principal del horno. Concentra la luz incidente en el foco situado a 7,45 m. Se pueden alcanzar en el foco los 3 000º C de temperatura.

La zona de ensayos situada en el foco del concentrador. Aquí se colocan con gran precisión las probetas que contienen los materiales a ensayar.

Helióstatos

Atenuador

El Horno Solar

Los rayos solares se reflejan en la superficie del helióstato para incidir en el espejo concentrador que está en el interior del edificio

El Horno Solar

El atenuador o persiana se ve aquí abierto y al fondo el espejo concentrador de la luz solar

Helióstato

Atenuador

El Horno Solar

Sobre el espejo concentrador se refleja la persiana que cierra el edificio y la zona de ensayos.

A la derecha se ve una vista de la zona de ensayos que está en el foco del espejo concentrador.

Espejo concentrador

Zona de ensayos

El Horno Solar

Vista del heliostato desde el interior del horno. Al fondo la

torre del campo CESA1

Este es el resultado de exponer a luz concentrada, durante algunos segundos, estas

planchas de acero de distintos grosores.

El sistema disco- Stirling consta de un espejo parabólico de gran diámetro que tiene situado en su foco un motor de

combustión externa tipo “Stirling”.El espejo parabólico realiza un movimiento de seguimiento

solar continuo, siendo los rayos solares reflejados en su plano focal.

El motor Stirling es un motor de combustión externa en el que el aporte energético se realiza mediante la luz solar

recogida por el disco parabólico.

El motor lleva acoplado un alternador, de manera que en el foco del disco se realiza la transformación de la energía

luminosa en electricidad.Esta electricidad se puede inyectar a la red o destinarla a

consumo directo en algún lugar próximo al emplazamiento.Son muy apropiados para el autoconsumo en lugares

aislados donde no llegue la red eléctrica. El rango óptimo de uso se sitúa en unas decenas de kilowatios

Motor Stirling

Un nuevo diseño, un nuevo prototipo para obtener energía eléctrica de la energía solar térmica.

Discos-Stirling

Discos-StirlingDesde el comienzo de esta investigación en 1992, se han ensayado tres generaciones de prototipos que han sido montadas, operadas y experimentadas en la PSA. Se

conocen con los nombres DISTAL I, DISTAL II y EuroDISH

DISTAL IConsistía en tres unidades de disco parabólico de 7,5 m de diámetro. Es capaz de concentrar la luz solar hasta 12 000

veces en el centro de su focoLa distancia focal era de 4,5 m y el seguimiento es polar

DISTAL IIConsistía en tres unidades de disco parabólico de 8,5 m de

diámetro. Concentra 16 000 soles en su focoLa distancia focal era de 4,1 m y el seguimiento es

altaazimutal

EuroDISHEs el proyecto actual hispano-alemán para lograr la máxima rentabilidad económica de esta tecnología.

Un proyecto para obtener agua potable a partir del agua del mar. Se utiliza un campo solar de 40 colectores cilindro-parabólicos que suministran la energía necesaria para

conseguir que se realice el proceso en etapas.

El caudal de agua desalada está en torno a 2 o 3 m3 por cada hora de funcionamiento, con una concentración salina

final de 5 ppm (partes por millón).

Vista exterior de la planta de desalación

Depósito de agua calentada en el campo de espejos cilindros parabólicos.

Planta de desalación solar

Planta de desalación solar

Y este es, a grandes rasgos, el funcionamiento:a) El agua del mar se deja caer por la parte superior de la torre.b) De arriba abajo están dispuestos catorce prismas con tubos

interiores por los que circula el agua a 70 ºCc) El agua del mar que cae lo hace por los pequeños agujeros

que tienen los prismas.d) Al tocar los tubos calientes, el agua se evapora y deja libre la

sal que cae por gravedad.e) El agua evaporada se condensa y se recoge libre de sal.

Vista interior de la planta de desalación

Aplicaciones de fotoquímica solar

En este proyecto, no interesa emplear un proceso térmico. Es la luz la que provoca, junto a determinados catalizadores, las reacciones

químicas que permiten detoxificar y potabilizar el agua.Por eso los diseños son distintos a todo lo anterior en la PSA.

Tubos anchos, claros, transparentes. No hay que concentrar la luz y tapar todo para evitar pérdidas de calor. Es solo la luz, su radiación

ultravioleta, la que combinada con los catalizadores adecuados, eliminará las sustancias indeseables del agua a tratar.

CRONOLOGÍA

1981 Se pone en funcionamiento la Plataforma Solar de Almería (PSA). Es una iniciativa de la Agencia Internacional de la Energía secundada por nueve países

1983 Es inaugurada la planta solar CESA 1

1986 La Plataforma Solar de Almería se convierte en Centro de Investigación. España y Alemania se quedan solos en la gestión de la PSA en esta nueva etapa

1988 Se construye una estación meteorológica propia centrada en la medida de la radiación solar

1992 Comienzan a operar los discos DISTAL I

1997 Comienzan a operar los sistemas DISTAL II

1998 La PSA pasa a ser gestionada íntegramente por el CIEMAT español

1998 Se pone en funcionamiento la planta experimental DISS

2006 Se celebran los primeros veinticinco años de existencia de la PSA

1981 – 2006Se han cumplido veinticinco años de trabajo, de investigación continuada en la obtención de energía a partir del Sol. Una búsqueda sin tregua para hacer viable desde un punto de vista económico, tecnológicamente ya lo es, el uso de la energía termosolar.Un esfuerzo que merece continuar atendiendo a las características de la energía solar Es inagotable. Su suministro es el Sol Es segura. La fuente energética no está sujeta a vaivenes geopolíticos Es limpia. Sin emisiones de CO2 ni contaminantes a la atmósfera

1981 – 2006Este es el primer fruto “palpable” del trabajo realizado en la PSA. Los resultados de estos años de investigación van a tener una materialización en la puesta en servicio de una planta termosolar en la localidad de Sanlúcar la Mayor en Sevilla. Será la primera en España, pero no la última.Una planta solar de 50 mW Genera energía eléctrica limpia para 50 000 familias Evita la emisión anual de 26 000 toneladas de CO2

Evita la combustión de 12 000 toneladas de petróleo

Información exhaustiva sobre la historia y las actividades de la PSA. Excelentes explicaciones sobre los contenidos y fundamento del funcionamiento de cada una de sus instalaciones. Todas las memorias técnicas anuales desde el año 1995 están en formato PDF en inglés y castellano.Enlaces con instalaciones similares del mundo. Muy interesante para tener un conocimiento exacto de la energía solar térmica.

Observatorio de Calar Alto

Desde la plataforma solar de Tabernas se dibuja la silueta de la sierra de Filabres que se extiende de Oeste a Este. Dominando las alturas se distinguen sin esfuerzo unos puntos blancos

inconfundibles que son las cúpulas de los telescopios de Calar Alto . La mayor, la mas occidental, encierra el gran telescopio de 3,5 m el de mas tamaño que hay instalado en la Europa continental