¿Cuáles son las desventajas de la energía solar térmica concentrada?

La energía solar concentrada se ve en la superficie como una excelente fuente de energía de la red. Es sostenible, no tiene productos de desecho evidentes con los que lidiar, ya sea durante la construcción o la operación, y con el almacenamiento térmico puede generar energía por la noche o en un día nublado. Parece abordar todos los problemas relacionados con la generación de combustibles fósiles, nucleares, fotovoltaicos o eólicos. ¿Hay alguna desventaja en esto que no estoy viendo? ¿No deberíamos construir estas plantas lo más rápido posible?

No hay balas de plata cuando se trata de descarbonizar la rejilla. Es una buena noticia: significa que puede dejar de buscar uno y aceptar que cada forma de generación tiene sus pros y sus contras.

La energía solar concentrada [CSP] depende de la luz solar directa . No solo la luz del día, sino mucha luz solar directa durante todo el año. Mientras que la energía fotovoltaica [PV] ordinaria funcionará prácticamente en cualquier parte del mundo, desde los trópicos hasta los polos.

CSP no funciona en todas las escalas. Los prototipos aún determinan qué es lo más económico. La energía fotovoltaica funciona a casi cualquier escala, desde vatios hasta gigavatios.

CSP todavía está en su infancia. Hay tal vez un par de miles de prototipos a escala de red en el mundo, ~ 4-5 GW de capacidad total, y los que tienen almacenamiento incorporado para la operación 24/7 son aún más raros, porque la economía apesta. Tenemos pocas ideas sobre el rendimiento de por vida, el diseño óptimo, los regímenes de mantenimiento óptimos, etc. Mientras que el PV es un artículo básico fabricado en grandes cantidades, ahora nos estamos acercando a mil millones de paneles fotovoltaicos en el mundo, con una capacidad de aproximadamente 200GW, cincuenta veces más capacidad y cinco o seis órdenes de magnitud más unidades repetibles.

CSP es complejo y requiere mucho tiempo para diseñar, instalar y poner en marcha. El PV es muy rápido y muy fácil de diseñar, instalar y poner en servicio.

El almacenamiento no es, en la mayor parte del mundo, un producto de alto valor. Por lo tanto, tener almacenamiento incorporado no es, en sí mismo, una cosa inherentemente valiosa.

No sabemos cuál será su costo de por vida por unidad de electricidad suministrada. Solo tenemos unos pocos prototipos jóvenes para continuar. Ese tipo de incertidumbre es un desincentivo para los inversores.

Todo lo que hacemos como humanos tiene consecuencias de algún tipo. Aunque no es un gran inconveniente (en mi opinión), los críticos a menudo han citado los supuestos efectos adversos de la planta sobre la vida silvestre:

Artículo de Wikipedia :

Se ha observado que los insectos pueden ser atraídos por la luz brillante causada por la tecnología solar concentrada y, como resultado, las aves que los cazan pueden morir (quemarse) si vuelan cerca del punto donde se enfoca la luz. Esto también puede afectar a las aves rapaces que cazan las aves. Los funcionarios federales de vida silvestre han comenzado a llamar a estas torres de energía "ecológicas" "mega trampas" para la vida silvestre.

Nature World News :

Desafortunadamente, aproximadamente dos horas después de la prueba, los ingenieros y biólogos en el sitio comenzaron a notar "serpentinas": rastros de humo y vapor causados ​​por pájaros que vuelan directamente al campo de radiación solar. La humedad que había sobre ellos se vaporizó instantáneamente, y algunos estallaron instantáneamente en llamas, al menos, hasta que comenzaron a alejarse frenéticamente. Se estima que 130 aves resultaron heridas o muertas durante la prueba.

Sin embargo, la veracidad de estas afirmaciones está en duda (del artículo de Wikipedia):

Sin embargo, la historia sobre la Instalación de Energía Solar de Ivanpah fue exagerada, contando las muertes en muchas decenas de miles, difundiendo la alarma sobre las plantas de energía solar concentrada (CSP), que no se basaban en hechos, sino en la especulación de un oponente. Según informes rigurosos, en más de seis meses, en realidad solo se contaron 133 aves chamuscadas. Y no solo el número de muertes de aves es muy inferior a los cientos de millones a miles de millones que mueren anualmente por colisiones con ventanas, vehículos y líneas eléctricas, sino que al enfocar no más de 4 espejos en un lugar en el aire durante En espera, en Crescent Dunes Solar Energy Project, en 3 meses, la tasa de mortalidad cayó a cero muertes.

En el Reino Unido , el sol no brilla todos los días. También necesitamos la mayor potencia en invierno cuando el sol brilla menos.

Por lo tanto, cada estación de energía solar debe estar respaldada por otra estación de energía que pueda funcionar cuando el sol no esté brillando. La energía solar concentrada permite el almacenamiento a corto plazo del vapor, por lo que al menos hace frente a 5 minutos de nubes, no ayuda mucho con el "problema de invierno".

Sin embargo, en un área donde la necesidad de energía máxima es en días cálidos y soleados debido a la energía solar de CA, se convierte en una opción mucho mejor.

Luego debemos preguntarnos si la Energía Solar Concentrada (CSP) vale la pena en comparación con la energía fotovoltaica (PV). La energía fotovoltaica es un producto básico y se está volviendo más barata cada año, por lo que todo lo que CSP puede ofrecer sobre la energía fotovoltaica es el almacenamiento de energía a corto plazo.

Si hubo una gran inversión en CSP en las áreas correctas del mundo, con la construcción y perfeccionamiento de muchos diseñadores, entonces puede resultar muy bueno. Sin embargo, espero que nunca lo sabremos, ya que el caso es difícil de hacer para la inversión, dado que el PV se entiende bien y el AC puede apagarse durante unos minutos si una nube deja de funcionar. (Almacenar "frío" en un edificio es un método de almacenamiento efectivo de energía).

Las plantas de energía solar concentrada están mejor ubicadas en áreas aisladas que reciben mucha luz solar durante todo el año, lo que básicamente significa regiones áridas o semiáridas. La mayoría de estas regiones no tienen grandes poblaciones, por lo que se necesitarán largas líneas de transmisión de energía.

Para aumentar el rendimiento y la eficiencia, cada planta de CSP deberá estar diseñada y construida de manera única para el camino y la elevación del sol en cada ubicación donde se establecerá una planta de CSP; particularmente para el sistema de seguimiento solar que será necesario para enfocar continuamente la luz de un sol en movimiento en una ubicación. La trayectoria del sol varía a lo largo del día y de día a día: elevaciones bajas en invierno, elevaciones altas en verano.

La potencia de salida será óptima cuando el sol esté en su punto más alto del cielo y funcione bien de 2 a 3 horas a cada lado. Durante las mañanas tempranas y las tardes tardías, el CSP no recibirá mucha luz solar utilizable.

Algunas de estas respuestas ya se refirieron al impacto ambiental de la CSP, me gustaría agregar este artículo como fuente. Reitera los puntos hechos por otros que respondieron a la pregunta del PO y señalaron los problemas con la biodiversidad (específicamente las especies de aves) afectadas.

Sin embargo, nadie señaló el uso de agua requerido para el sistema de enfriamiento, que también es importante. A medida que pase el tiempo, tendremos que tener más cuidado con nuestro uso del agua, ya que ya necesitamos una "Revolución Azul".

Creo que CSP es un excelente complemento para los sistemas fotovoltaicos y otros tipos de energía alternativa. Hace que la energía solar sea capaz de lograr una red más estable en instalaciones a escala industrial. Sin embargo, debemos tener cuidado de cómo lo construimos y cuánto lo construimos para minimizar los costos ambientales.

Las ventajas son mayores que las desventajas, por lo que debemos consolidar la voluntad política para realizar las inversiones necesarias. Los lugares ideales en áreas áridas y soleadas serían al lado de los mares para alimentar plantas de desalinización. Los CSP se pueden usar junto con PV para estas aplicaciones.

Al desalinizar y electrolizar el agua del mar, obtenemos hidrógeno además del agua dulce además de la energía eléctrica. A través de la electrólisis también podemos obtener hidróxidos para eliminar el dióxido de carbono del escape de las instalaciones de combustión de hidrocarburos. Los hidróxidos, principalmente hidróxido de sodio, reaccionarían con el dióxido de carbono para formar carbonatos que son precipitados sólidos. El carbonato se puede cobrar por créditos de carbono en el mercado de secuestro de carbono. También obtenemos cloro de la electrólisis del agua de mar, que también es un producto muy útil, especialmente en el tercer mundo, donde puede usarse para esterilizar el agua potable.

Me gustaría señalar alguna información "adicional". Creo que estos CSP también podrían usarse para crear hidrógeno a partir de la electrólisis. Aumentando así la oferta que podría ser importante para el desarrollo de la tecnología de combustible de hidrógeno en los automóviles. Porque, recientemente, leí que estos automóviles ofrecen un alcance mucho mayor que los automóviles eléctricos, pero la densidad de las "estaciones de hidrógeno" es demasiado baja para que esta tecnología evolucione. Por lo tanto, el CSP podría tener beneficios adicionales para los cuales ni siquiera estaban destinados. Tendría otro efecto positivo, la gente no tiene que pensar en cómo almacenar la "energía eléctrica" ​​porque se convirtió en "energía química" utilizable (aunque almacenar hidrógeno no es demasiado fácil por sí mismo).