Saioa Herrero, investigadora de Tekniker

Tekniker, miembro de Basque Research and Technology Alliance (BRTA), coordina el proyecto MOSAIC, que aborda el reto de diseñar, construir y operar un novedoso concepto modular de planta solar termoeléctrica de receptor central, basado en el empleo de un campo solar fijo (esférico semi-fresnel) y un receptor móvil de alta temperatura. El proyecto tiene como objetivo reducir el CAPEX (gasto de inversión) hasta un 30% y un 15-25% el OPEX (gasto operacional) de este tipo de plantas.

En concreto, el proyecto MOSAIC se basa en un concepto modular de planta de torre central (múltiples torres con sus respectivos campos de heliostatos y un único bloque de potencia), que permite incrementar la potencia de las plantas para así disminuir costes específicos, evitando problemas derivados de extensos campos de heliostatos (atenuación atmosférica, altos requisitos de precisión, etc.).

El aspecto técnico más novedoso del nuevo concepto consiste en utilizar un campo solar fijo con curvatura esférica y un receptor lineal móvil, al contrario que en plantas convencionales, en las que el receptor es puntual y permanece fijo, y es el campo solar, a través del movimiento de los heliostatos, el que cambia su orientación para reflejar la luz del sol sobre el receptor a lo largo del día.  

La ventaja principal de un campo solar fijo es la ausencia de actuadores, lo que supone un gran ahorro de coste, tanto de inversión como de O&M. Asimismo, con el concepto de campo esférico semi-fresnel se obtienen altos índices de concentración, a la vez que se adapta mejor a la orografía, disminuyendo las tareas de desmonte y las cargas de viento, facilitando, además, las tareas de limpieza, entre otras.

Sin embargo, la planta requiere de un receptor lineal móvil que se sitúe siempre en la posición idónea para recibir toda la radiación concentrada del campo solar fijo. A diferencia de los campos solares convencionales, que concentran la radiación en un punto, el campo esférico concentra la radiación en una línea, por lo que ha sido necesario desarrollar un novedoso receptor cilíndrico con tubos en espiral capaz de trabajar a altas temperaturas (565ºC) y con radiación solar incidente no homogénea. Ligado a esto, otro de los grandes retos del proyecto ha sido precisamente el sistema de posicionamiento de dicho receptor.

Tekniker, además de coordinar el proyecto, ha liderado el desarrollo del mencionado sistema de posicionamiento del receptor, ha desarrollado un novedoso sistema de control de caudal para éste y ha dotado de soporte a otros desarrollos como el del propio receptor, el del campo solar y el concepto de planta en general.

El centro tecnológico ha diseñado el sistema de posicionamiento del receptor, que, por especificación, es un concepto de bajo coste y alta precisión, que abarca un amplio rango de posiciones. Se trata de un sistema de cinemática paralela que permite posicionar el receptor en 6gdl mediante el accionamiento de ocho cables de longitud variable (entre 5 m y 35 m) distribuidos en cuatro torres de tiro de alrededor de 20 m de altura.  

Adicionalmente, para aumentar la precisión de posicionamiento de este sistema, el centro ha desarrollado un sistema basado en fotogrametría multivista, que mediante técnicas de resección espacial permite conocer la posición del receptor en cada momento.  Dicha tecnología es fácilmente extrapolable, en general, al posicionamiento de sistemas de grandes dimensiones, tanto en interior como en exterior.

Asimismo, ha desarrollado un novedoso sistema de control de caudal para el receptor, que partiendo de la medida de radiación solar permite determinar el caudal más adecuado a circular por el mismo para conseguir una temperatura concreta y lo más alta y constante posible, evitando peligrosas oscilaciones en la temperatura del receptor.

Estos desarrollos han sido posibles gracias a la alta especialización del centro en diseño de sistemas mecánicos, ingeniería de precisión, ingeniería térmica, sistemas autónomos inteligentes y automatización y control.

El alcance del proyecto MOSAIC abarca la construcción y operación de un prototipo de un módulo a escala real en las instalaciones de CENER en Sangüesa. Actualmente se está finalizando la construcción de este prototipo, quedando pendiente únicamente la instalación del campo solar.