Megaproyectos energéticos que vertebran continentes

En la carrera global para detener el cambio climático, abandonar el uso de combustibles fósiles como fuente de energía es la principal prioridad. La Unión Europea planea recortar la emisión de gases de efecto invernadero en un 40% en 2030 y entre un 80-95% en 2050. En la actualidad, Europa importa un 60% de su energía en forma de combustibles fósiles. Si queremos cumplir con los objetivos, tenemos que pensar en grandes plantas de generación renovable fuera de las fronteras de Europa. Estos últimos años, ha ido creciendo la idea de usar los recursos naturales del desierto del Sáhara como fuente de energía. Entre los diferentes tipos de energías renovables, la energía solar es prometedora gracias a su gran potencial. Se estima que la energía solar que reciben las regiones desérticas de todo el mundo en seis horas es más de la que la humanidad consume en un año. En otras palabras, si cubrimos sólo un 1% del Desierto del Sáhara sería suficiente para abastecer la demanda mundial anual de energía (ver Figura 1). Sin embargo, el desarrollo de plantas solares en climas tan severos no es una tarea trivial. La falta de agua, las elevadas temperaturas, la situación remota y las interconexiones son algunos de los retos a los que se enfrentan estos proyectos.

Figura 1 – Irradiación solar normal directa anual en el mundo (unidad:kWh/m2/año) (SolarGIS ©2015 Geo ModelSolar).

En la actualidad hay dos tecnologías solares principales que podrían instalarse en un desierto: la energía termosolar de concentración y la solar fotovoltaica. La primera usa espejos o lentes para dirigir la energía del sol hacia un fluido de transferencia térmica (HTF), la segunda convierte directamente la luz solar en electricidad a través de células solares.

La evaluación de la implementación de grandes proyectos solares en el Sahara requiere de un buen conocimiento de las condiciones físicas del lugar. La mayor limitación de las plantas fotovoltaicas es su eficiencia a temperaturas ambiente altas (ver Figura 2). A medida que la temperatura aumenta, la potencia generada del panel solar baja gradualmente. Por lo tanto, el desempeño a altas temperaturas de los paneles fotovoltaicos puede hacer que la generación del sistema se reduzca un 20%.

Figura 2. Desempeño de un panel FV a diferentes temperaturas

En condiciones de clima severo, los sistemas de concentración se muestran más eficientes que cualquier otra forma de tecnología solar. Las altas temperaturas que se usan en el HTF transportan la energía a turbinas que generan electricidad. En la actualidad, se desarrollan cuatro tipos principales de tecnologías de concentración (Figura 3). Los reflectores lineales Fresnel (LFR) y los Colectores Cilíndricos Parabólicos (PTC) son tecnologías lineales en las que la luz solar es dirigida a una serie de receptores orientados en la dirección norte-sur. La torre solar (SPT) y el sistema de discos parabólicos (PDS) son tecnologías en las que la luz solar es dirigida a un punto donde se sitúa el receptor. Aunque más del 82% de las actuales instalaciones CSP se basan en PTC, los últimos proyectos están más orientados al SPT. Las torres solares muestran una gran eficiencia en comparación con PTC, convirtiendo el calor en electricidad y consiguiendo temperaturas elevadas. La tecnología CSP está altamente implantada en España y Estados Unidos, que en 2017 tenían más del 80% de la potencia instalada a nivel mundial. Sin embargo, estos últimos años, países como Marruecos o Arabia Saudí están desarrollando proyectos solares a gran escala basados en esta tecnología. Incluso en países con una gran dependencia de los combustibles fósiles, hay una tendencia a cambiar a energías renovables.

Figura 3. Las tecnologías de concentración más comunes   [Fuente]

La idea de usar el desierto del Sahara para proporcionar electricidad a Europa no es nueva. Esta última década, ha habido varios intentos para construir grandes plantas solares allí. Uno de los primeros proyectos fue DESERTEC, una fundación creada en 2009 con la idea inicial de crear una superred entre la Unión Europea y las países de la región MENA (Oriente Medio y Norte de África). A pesar del apoyo inicial de los países y de las organizaciones, la complejidad del proyecto y el gran coste no lo hizo posible por lo que desde el 2013 no se han llevado a cabo acciones. Sin embargo, en 2017, Tunur, una pequeña empresa sita en Reino Unido, comenzó las tramitaciones para construir un planta solar CSP de 2.250 MW en Tunez. La energía se llevaría a Italia a través de una línea de transmisión de 2000 MW HVDC a través de Túnez, cruzando el mar Mediterráneo. El proyecto esta en la actualidad en fase inicial pero, si tuviese éxito, podría ser el inicio de nuevos proyectos que conectarían la Unión Europea y los países de la región MENA.

Figura 4. Fases del Proyecto TuNur [Fuente]

Para garantizar el suministro y mejorar la estabilidad del sistema, hay que aumentar la capacidad de transmisión entre Europa y el norte de África. En la actualidad, sólo hay una única conexión eléctrica entre estas dos regiones y son dos cables eléctricos submarinos de 800 MW de potencia máxima. Para permitir la integración a gran escala de energía renovable en la futura superred europea, se debería reforzar con varias líneas que sobrepasen fronteras para disminuir la congestión actual del sistema eléctrico. Además, la construcción de conexiones HVDC bajo el mar Mediterráneo permitiría una mayor penetración de renovables y ayudaría a la estabilización del sistema. El mayor reto es aún la creciente brecha entre las dinámicas del desarrollo renovable y el refuerzo de la infraestructura de transmisión. El tiempo que se necesita para construir una línea de transmisión puede ser el doble de lo que se tarda en construir una planta solar.

Si Europa tiene como objetivo tener éxito en la transición hacia sistemas de energía sostenibles, bajos en carbono y fiables, hay que pensar en la futura red de transmisión y explorar el potencial que existe fuera de sus fronteras. África del norte puede ofrecer grandes beneficios para facilitar y apoyar una transición exitosa hacia estos sistemas energéticos. La interconexión entre las dos regiones podría ayudar a crear una superred europea con una alta penetración renovable usando tecnologías como CSP que garantizarían el suministro.

Referencias

http://helioscsp.com/the-future-of-desertec/

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032115009855

http://www.nurenergie.com/tunur/index.php/english/project/overview

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211467X19300069

https://www.ree.es/sites/default/files/electricity_interconnections_eng_2.pdf

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=6742683

 
Sergio Lamas Casas

slamas Sergio es Ingeniero Industrial Electrónico y trabaja como Ingeniero de Proyectos en Norvento. Contacta con Sergio