En su columna del 15 de febrero en Diario Estrategia, el académico y Director del MCI en Energía y Medioambiente UAI, destacó el aporte de SERC en el desarollo de la Energía Solar a nivel nacional.
Columna
Chile Puede Liderar el Desarrollo de Tecnologías Termo-Solares Dándole Valor Agregado a sus Minerales Estratégicos: Litio y Cobre
La creciente integración de fuentes de ERNC en la matriz energética del país, es reconocida como una de las principales prioridades de Chile para aprovechar su potencial solar, eólico, geotérmico y otros.
lunes, 15 de febrero de 2016 10:33
El Litio posee una gran capacidad de almacenamiento y transporte térmico, el cobre es un excelente conductor del calor, entonces la aplicación de ambos materiales en cualquier sistema térmico, en especial los Termo-Solares, a priori serian de un gran aporte ya que podrían mejorar la eficiencia, bajar costos y además darle un nuevo valor agregado a nuestros minerales estratégicos abriendo nuevos mercados de materiales, productos y componentes asociados.
Es sabido que Chile posee más del 60% de las reservas de Litio conocidas, es el principal productor de Cobre del mundo y está dotado de uno de los potenciales más elevados de energía o radiación solar del planeta. En lo relativo a los materiales, nuestro país ha declarado al Litio como mineral estratégico y al cobre también se le considera estratégico por su obvia importancia en la economía nacional, aportando con aproximadamente el 10% de nuestro PIB según cifras del Consejo Minero. A pesar de estos alentadores datos, nuestro país debe tener cuidado en tener un desarrollo sustentable para no depender exclusivamente de las variaciones del mercado. El desarrollo sustentable requiere la transformación de sus recursos en otras formas de riqueza, tales como edificios, máquinas, nuevos materiales y capital humano. Siguiendo este enfoque de sustentabilidad, se pueden hacer ciertas evaluaciones para saber si es técnica y económicamente viable transformar las reservas de litio del país y la disponibilidad de cobre en energía competitiva producida en la misma región donde se obtienen estos metales, favoreciendo las comunidades locales y de la región en general.
La creciente integración de fuentes de energía renovables no convencionales (ERNC) en la matriz energética del país, es reconocida como una de las principales prioridades de Chile para aprovechar su potencial solar, eólico, geotérmico y otros. La cumbre del clima en París (COP 21) ha puesto de manifiesto el papel relevante que las energías renovables jugarán en el futuro energético del mundo y, en el caso particular de Chile, se ha establecido que la energía Solar será quién lidere su desarrollo, creando importantes iniciativas como el “Programa Estratégico Solar” del CIFES-CORFO (http://cifes.gob.cl/programas/programa-estrategico-solar/), el “Solar Energy Research Center” (SERC-Chile, www.sercchile.cl) de CONICYT, y apoyando la implantación de algunos centros de excelencia come el Fraunhofer y Laborelec.
Uno de los más grandes e importantes problemas que deben resolver estas iniciativas nacionales y en general todos los países, es la naturaleza intermitente de la energía solar que hace que sea difícil que coincida la oferta con la demanda energética. En particular para las centrales de concentración solar (CSP) o Termo-Solares, el Almacenamiento de Energía Térmica, mejor conocida por sus siglas en inglés “Thermal Energy Storage” (TES), se considera una alternativa clave que permite a las plantas operar cuando no hay radiación solar disponible, aumentando el factor de capacidad de la planta desde un rango de 20% a 25% sin el sistema TES, a 40% a 50% con 6 horas – 7,5 horas de TES. De hecho, Chile se prepara para acoger una nueva planta de energía solar térmica con una capacidad de 110 MW, que tendrá un sistema de almacenamiento avanzado que le permite operar con un factor de capacidad del 80% y generar electricidad para hasta 17,5 horas sin sol. El principal material TES en las plantas CSP, usado en algunas tecnologías también fluido de transferencia térmica (Heat Transfer Fluid o HTF), es la sal líquida o fundida compuesta por 60% NaNO3 y 40% KNO3 también conocida como «sal solar», que se conserva caliente con temperaturas superiores a su punto de fusión 223 °C y donde Chile es también el productor No.1 mundial. Cabe destacar que estos materiales TES y HTF siempre pueden ser mejorados y ya se están realizando esfuerzos significativos de investigación en el mundo, para desarrollar nuevos materiales más eficientes que permitan reducir costos. En primer lugar, el desarrollo de nuevos materiales con el punto de fusión más bajo para su uso como TES y HTF es un desafío clave, ya que esto evitará, por ejemplo, el bloqueo por solidificación en las tuberías por debajo de la temperatura de fusión, gastos en autoconsumo energético y otros costos en el CAPEX y OPEX. En este contexto, se pueden encontrar algunos estudios preliminares recientes sobre materiales térmicos para CSP (http://www.mdpi.com/2071-1050/8/2/106/htm), como los realizados por los investigadores Macarena Montané, Shahriyar Nasirov y Raúl O’Ryan de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI), que muestran que las mezclas de sales con nitrato de litio puede ser una alternativa potencial para resolver el riesgo de solidificación de la sal solar en los sistemas TES de doble tanque, pudiendo disminuir hasta en un 4% su costo nivelado de energía (LCOE) y mejorando la eficiencia del sistema debido al alto poder energético del Litio.
Por otra parte, dado que los materiales con densidades energéticas más altas reducen la cantidad requerida de material de almacenamiento, el almacenamiento de calor latente con materiales de cambio de fase (PCM) entre solido-líquido, ha sido también identificado como posible alternativa para mejorar los sistemas de TES. Estos PCM presentan una baja conductividad térmica que provoca una disminución en la tasa de transferencia de calor y la eficiencia de la utilización de la energía. En particular, el cobre que posee una conductividad térmica elevada se considera uno de los materiales idóneos y más prometedores para la transferencia de calor. Ya se han realizado algunos estudios también donde, por ejemplo, las esponjas de cobre [1] y los PCM encapsulados en cobre [2] serían una buena solución, pero aún se debe bajar su costo de fabricación que lo hace aún poco viable económicamente para su implementación.
En conclusión, el Litio y el Cobre son materiales muy prometedores, estamos en buena vía para lograr un desarrollo destacado de la industria térmica y solar, pero para llegar a buen puerto, no debemos abandonar nunca el apoyo e interés por la innovación.
Gustavo Cáceres
Director MCI en Energía y Medioambiente UAI