El puente solar más largo del mundo: Blackfriars Bridge

El puente solar más largo del mundo: Blackfriars Bridge

El Blackfriars Bridge, situado sobre el río Támesis en la ciudad de Londres e inaugurado en enero de 2014, es el puente solar más largo del planeta y el segundo de su tipo en el mundo, tras elKurilpa Footbridge construido en 2009 en la ciudad de Brisbane, en Australia. La remodelación del puente fue llevada a cabo dentro del proyecto Blackfriars Railway Station, cuyas obras se iniciaron en octubre de 2011. Network Rail fue la encargada de gestionar las reformas de la nueva estación de Blackfriars, cuya financiación fue proporcionada por el Programa Thameslink. Concretamente, el proyecto incluyó la remodelación del puente ferroviario de la época victoriana, una nueva estación sobre el río Támesis y una nueva estación de metro de Londres.

La nueva estación de Blackfriars fue construida en el remodelado puente ferroviario, con dos entradas norte y sur a ambos lados del río que fueron abiertas en diciembre de 2011. Con la ampliación acometida en el puente, First Capital Connect podrá operar con trenes de mayor número de vagones (hasta 12) en la ruta del Thameslink, mientras se genera energía limpia a través del nuevo techo solar construido sobre el puente.

Para ello se instalaron 4.400 paneles solares fotovoltaicos en la nueva estructura superior, de la cual se espera que pueda proveer el 50% de las necesidades energéticas de la estación ferroviaria, generando 900.000 kWh al año (a razón de 850 kWh/kWp). La ubicación del puente y el gran espacio del que dispone su techo de 6.000 m², hacen que sea ideal para la colocación de paneles solares. El hecho de que el puente sea una estructura fija en el entorno urbano, asegura que los paneles generen energía renovable por un largo período en el futuro.

Timelapse de la construcción de la estación solar sobre el puente.

Como resultado, el puente permitirá no sólo mejorar las conexiones ferroviarias en la ciudad, sino además reducir las emisiones de dióxido de carbono de la estación de Blackfriars en 513 t estimadas al año (calculado sobre la base de la norma de emisiones del Reino Unido de 0,545 kg de CO2 por kWh). Asimismo, el puente dispone de sistemas de captación de agua de lluvia para su reutilización posterior, además de contar con tubos solares para proporcionar luz natural en el interior de la estación durante el día.

El techo del puente ha sido instalado con células solares Sanyo HIT (Heterojunction Intrinsic Thin), que están formadas de una fina oblea de silicio monocristalino y capas de silicio amorfas ultra-finas que, al carecer de elementos móviles, son completamente silenciosas. Las células, 100% libres de emisiones, se distribuyen en módulos de 1.580 mm de altura, 798 mm de ancho y 35 mm de profundidad con un peso de 15 kg. Por lo tanto dada sus dimensiones, permiten ocupar menos espacio que las convencionales células de silicio cristalino, incluyendo un diseño que reduce la pérdida de energía eléctrica en las unidades. El vidrio anti-reflectante incorporado en los paneles mejora la generación de electricidad durante la mañana y la tarde, reduciendo la pérdida de luz solar mediante el control de la dispersión de la luz.









La compañía Solar Century, con sede en Londres, fue la responsable del diseño y la instalación de la estación solar, trabajando en colaboración con Jacobs Engineering, el coordinador general del proyecto de remodelación. En lo que respecta a los módulos solares, fueron suministrados por los ingenieros de Sanyo Electric bajo financiación directa del Departamento de Transporte para la seguridad y el medio ambiente.

El mercado solar del Reino Unido se encuentra entre los diez primeros en el mundo, con una capacidad total de generación de 759 MW. El país tiene como objetivo generar el 15% de su energía total a partir de fuentes renovables para el año 2020. De hecho, en 2010, el Gobierno del Reino Unido introdujo lafeed-in-tariff (FiT) para alentar a los hogares y a las empresas generar energía renovable. Bajo este esquema, el gobierno pagaba 43p por cada kilovatio-hora de energía renovable que se generase a través de paneles solares fotovoltaicos, sistemas micro CHP (producción combinada de calor y electricidad) o turbinas eólicas.

Esta medida provocó un aumento del 60% en la generación de electricidad solar en el mismo año de su aplicación (de 20 GWh en 2009 a 33 GWh en 2010), convirtiéndose en el mercado de la energía solar de más rápido crecimiento en el mundo durante ese año. En 2011, el Gobierno del Reino Unido redujo el ajuste de los sistemas de energía solar fotovoltaica a la mitad, a 21p por kilovatio-hora, medida que aminoró el crecimiento de la industria de energía solar en el país.







Fuente: Fieras de la Ingeniería

El almacenamiento de la energía solar

El almacenamiento de la energía solar

Investigadores, ingenieros y empresas del sector de las renovables en la actualidad, continúan desarrollando tecnologías basadas en energía solar con el objetivo de garantizar una máxima eficiencia y fiabilidad técnica a un coste asequible para el mercado en la producción de electricidad. Aunque el sol transmite en una hora más energía a la tierra que lo que actualmente consumen los seres humanos en todo un año, existe una serie de obstáculos e ineficiencias que impiden alcanzar tan solo una fracción de este potencial, un sueño que parece seguir siendo lejano.

El más importante de estos obstáculos es evidente por sí mismo. Durante períodos de nubosidad intensa o en la noche, cuando la demanda de energía alcanza su punto máximo, la producción de los paneles solares se reduce a cero. Es esta intermitencia, por no hablar de la todavía reducida eficiencia de las células solares fotovoltaicas, la que mantiene el elevado coste de la energía solar y empuja a la mayoría de la inversión renovable hacia alternativas más baratas, como la eólica.

Los modernos avances en el campo de la energía solar térmica y la energía solar concentrada (CSP) han ofrecido una serie de soluciones al problema de la intermitencia solar, algunas de las cuales están ya en funcionamiento. Estas soluciones implican diversos medios de almacenamiento de la energía solar durante el día, permitiendo posteriormente acceder a ella por la noche para una producción eléctrica constante.

A través de una serie de prometedoras tecnologías, las grandes instalaciones solares térmicas pueden alcanzar la condición de carga base (24 horas). Los alentadores aspectos económicos del almacenamiento de la energía solar térmica, ha empujado a desarrollar tecnologías de vanguardia que permiten la generación de energía solar a gran escala, a pesar de la caída de precios de las células fotovoltaicas. Por el momento, son dos los métodos de almacenamiento que han sido señalados particularmente como prometedores en el futuro de la energía solar.


1. Almacenamiento de energía por sales fundidas:

Dada su importancia para la viabilidad de la energía solar, el almacenamiento ha sido un área de investigación clave durante las últimas décadas. Una gran parte del trabajo se ha invertido en el desarrollo de baterías de almacenamiento de energía fotovoltaica, pero el costo y la ineficiencia de las mismas hace que esta opción sea poco práctica para las operaciones a gran escala. Sin embargo, las centrales termosolares aprovechan la energía del sol para producir calor, que es mucho más fácil de almacenar de manera eficiente. Para ello se necesita las sustancias adecuadas para almacenar el calor (en temperaturas extremadamente altas) y transferirse de nuevo en el proceso de generación de energía cuando sea necesario.

La sal, con su fácil disponibilidad, un perfil de seguridad favorable y formidables características de retención del calor (las sales fundidas tan sólo pierden el 7% de la energía almacenada), la hacen un candidato ideal. La primera planta termosolar del mundo con almacenamiento de energía por sales fundidas es Andasol-1, una central térmica solar de colectores cilindro-parabólicos que comenzó a operar en la provincia española de Granada en noviembre de 2008.

Los trabajos de generación durante el día en la planta se producen cuando la luz incide en espejos cilindro-parabólicos que reflejan el calor en tubos llenos de aceite, que se calienta a 400°C antes de ser utilizado para aumentar la temperatura del agua y crear vapor para accionar una turbina. Pero la planta tiene además la capacidad adicional de enviar el aceite térmico a un intercambiador de calor, donde es transferido a las sales fundidas para su almacenamiento. La sal calentada puede a continuación ser enviada de vuelta al intercambiador de calor, para transferir su temperatura de nuevo al aceite para accionar la turbina.

El método de almacenamiento de energía solar por sales fundidas implementado en Andasol-1, permitió a la planta generar electricidad para un extra de siete horas y media durante la noche o en períodos nublados. Aunque la suma total de su producción eléctrica no llegó a ser de 24 horas, fue sin duda lo suficiente como para aumentar su producción anual de 117.000 MWh a 178.000 MWh, ayudando a reducir el coste de la energía producida.

No obstante, España alcanzó el difícil objetivo de crear una planta termosolar de producción eléctrica durante las 24 horas del día algunos años más tarde, cuando la compañía Torresol Energy inauguró en mayo de 2011 la planta Gemasolar de 19,9 MW, situada en Fuentes de Andalucía, Sevilla. La propia capacidad de almacenamiento de Gemasolar permite extender su tiempo de funcionamiento en ausencia de radiación solar de hasta 15 horas, lo que permite un amplio suministro eléctrico cuando el sol no está disponible y la demanda aumenta.


2. Fotosíntesis artificial:

El proceso natural de la fotosíntesis es una de las más ingeniosas técnicas de recolección de energía de la naturaleza. Durante millones de años, las plantas han estado convirtiendo el agua, la luz solar y el dióxido de carbono en energía química, con oxígeno vital como único subproducto. Los ingenieros ahora están tomando inspiración de la naturaleza para desarrollar diversas formas de fotosíntesis artificial, una innovación que podría proporcionar otro medio para almacenar energía solar para su uso posterior. El principio básico detrás del método implica el uso de la energía del sol para dividir el agua en sus partes constituyentes, almacenando hidrógeno para ser utilizado como un combustible y liberando oxígeno a la atmósfera.

Pero la división de las moléculas de agua no es tarea sencilla; se requiere de un catalizador para reaccionar a los fotones del sol y poner en marcha el proceso. En este sentido los ingenieros del Energy Frontier Research Center de la Universidad de Carolina del Norte, están liderando uno de los proyectos más importantes del mundo en este campo. Concretamente, están desarrollando un método que toma cuatro electrones de dos moléculas de agua, las traslada a otro lugar, produce hidrógeno y mantiene éste separado del oxígeno. Las técnicas para diseñar moléculas capaces de hacer esto supone un gran desafío que los bioingenieros están empezando a superar.

El equipo de investigación consiguió resolver el problema con el uso de DSPECs (células de fotoelectrosíntesis sensibilizadas por colorante), que contienen una molécula y una nanopartícula. La molécula es un catalizador ensamblado que absorbe la luz solar y comienza la separación de los electrones desde el agua. La nanopartícula, que está recubierta con dióxido de titanio, lleva rápidamente los electrones lejos del agua, dejándolos liberados para producir hidrógeno, el cual podría ser utilizado como combustible para vehículos o almacenarse en pilas de combustible para producir electricidad.

El proceso, que puede utilizar una variedad de materiales catalíticos, incluyendo el dióxido de titanio, así como el óxido de manganeso y cobalto, crea un enfoque molecular para el almacenamiento de energía que, si puede ser demostrado como estable y eficiente, generará un verdadero cambio del paradigma para la energía solar. La fotosíntesis artificial, que de acuerdo con el equipo de la Universidad de Carolina del Norte puede ser implementada utilizando las tecnologías existentes, necesita simplemente ser demostrada fuera del laboratorio, aunque este punto necesitará años antes de producirse.

Fuente: Fieras de la Ingeniería