Plantas de energía solar en el desierto de Mojave - Solar power plants in the Mojave Desert
Hay varias plantas de energía solar en el desierto de Mojave que suministran energía a la red eléctrica . La insolación (radiación solar) en el desierto de Mojave se encuentra entre las mejores disponibles en los Estados Unidos, y algunos centros de población importantes se encuentran en el área. Por lo general, estas plantas se pueden construir en unos pocos años porque las plantas solares se construyen casi en su totalidad con materiales modulares fácilmente disponibles. Sistemas de generación de energía solar (SEGS) es el nombre que se le da a nueve plantas de energía solar en el desierto de Mojave que se construyeron en la década de 1980, la primera planta solar comercial. Estas plantas tienen una capacidad combinada de 354 megavatios (MW), lo que las convirtió en la instalación de energía solar más grande del mundo, hasta que Ivanpah Solar Power Facility se terminó en 2014.
Nevada Solar One es una planta termosolar con una capacidad de generación de 64 MW, ubicada cerca de Boulder City , Nevada . El Fondo para Copper Mountain Solar es una de 150 MW fotovoltaicos planta de energía en Boulder City, Nevada . La instalación de energía solar de Ivanpah es una instalación de 370 MW que consta de tres plantas de energía solar térmica separadas junto a la carretera interestatal 15 en la frontera entre Nevada y California en el desierto de Mojave. También hay planes para construir otras grandes plantas solares en el desierto de Mojave.
Visión de conjunto
El suroeste de los Estados Unidos es una de las mejores áreas del mundo para la insolación, y el desierto de Mojave recibe hasta el doble de la luz solar recibida en otras regiones del país. Esta abundancia de energía solar hace que las plantas de energía solar sean una alternativa más limpia a las centrales eléctricas tradicionales, que queman combustibles fósiles como el petróleo y el carbón . Las estaciones de energía solar proporcionan una fuente de energía ambientalmente benigna, prácticamente no producen emisiones y no consumen más combustible que la luz solar. Algunos grupos también están fomentando una generación más distribuida o energía solar en los tejados.
En 2008, la electricidad solar no era competitiva en costos con la energía de carga básica a granel. Sin embargo, proporciona electricidad cuando y donde la energía es más limitada y más cara, lo que constituye una contribución estratégica. La electricidad solar mitiga el riesgo de volatilidad del precio del combustible y mejora la confiabilidad de la red. Desde entonces, los costos han disminuido para hacer que la electricidad solar sea cada vez más competitiva.
Si bien muchos de los costos de los combustibles fósiles son bien conocidos, otros (problemas de salud relacionados con la contaminación, degradación ambiental, el impacto en la seguridad nacional de depender de fuentes de energía extranjeras) son indirectos y difíciles de calcular. Estos son tradicionalmente externos al sistema de precios y, por lo tanto, a menudo se denominan externalidades . Un mecanismo de fijación de precios correctivos, como un impuesto al carbono , podría llevar a que la energía renovable , como la energía solar térmica, sea más barata para el consumidor que la energía basada en combustibles fósiles.
Las plantas de energía solar térmica generalmente se pueden construir en unos pocos años porque las plantas solares se construyen casi en su totalidad con materiales modulares fácilmente disponibles. Por el contrario, muchos tipos de proyectos de energía convencional, especialmente las centrales nucleares y de carbón, requieren largos plazos de entrega.
Plantas solares
Solar Uno y Solar Dos
Las torres de energía solar utilizan miles de espejos de seguimiento solar individuales (llamados heliostatos ) para reflejar la energía solar en un receptor central ubicado en la parte superior de una torre alta. El receptor recoge el calor del sol en un fluido caloportador que fluye a través del receptor. El Departamento de Energía de EE. UU. , Con un consorcio de empresas de servicios públicos e industria, construyó las dos primeras torres de energía solar de demostración a gran escala en el desierto cerca de Barstow , California .
Solar One operó con éxito de 1982 a 1988, lo que demuestra que las torres de energía solar funcionan de manera eficiente para producir energía a escala de servicios públicos a partir de la luz solar. La planta Solar One utilizó agua / vapor como fluido caloportador en el receptor; esto presentó varios problemas en términos de almacenamiento y operación continua de la turbina. Para abordar estos problemas, Solar One se actualizó a Solar Two , que operó de 1996 a 1999. Ambos sistemas tenían una capacidad de potencia de 10 MW.
La característica única de Solar Two fue el uso de sal fundida para capturar y almacenar el calor del sol. La sal muy caliente se almacenaba y se usaba cuando era necesario para producir vapor para impulsar una turbina / generador que produce electricidad. El sistema funcionó sin problemas a través de nubes intermitentes y continuó generando electricidad hasta bien entrada la noche. Solar Two fue dado de baja en 1999 y fue convertido por la Universidad de California en Davis en CACTUS , un telescopio Air Cherenkov , en 2001, que mide los rayos gamma que golpean la atmósfera .
Sistemas de generación de energía solar
Los sistemas de canales predominan entre las plantas de energía solar comerciales de hoy. En la década de 1980, la compañía israelí BrightSource Energy (anteriormente Luz Industries) construyó nueve plantas de energía de canalización separadas, llamadas Sistemas de generación de energía solar (SEGS), en el desierto de Mojave cerca de Barstow . Estas plantas tienen una capacidad combinada de 354 MW . NextEra dice que las plantas solares abastecen a 232.500 hogares (durante el día, a máxima potencia) y desplazan 3.800 toneladas de contaminación por año que se habrían producido si la electricidad hubiera sido proporcionada por combustibles fósiles, como el petróleo.
Los sistemas de artesas convierten el calor del sol en electricidad. Debido a su forma parabólica, los colectores de canal pueden enfocar el sol a 30-60 veces su intensidad normal en un tubo receptor ubicado a lo largo de la línea focal del canal. El aceite sintético circula por la tubería y captura este calor, alcanzando temperaturas de 390 ° C (735 ° F). El aceite caliente se bombea a una estación generadora y se envía a través de un intercambiador de calor para producir vapor. Finalmente, la electricidad se produce en una turbina de vapor convencional. Las plantas de SEGS operan con gas natural en días nublados o después del anochecer, y el gas natural proporciona el 25% de la producción total. Los críticos señalan que esta dependencia de la energía alimentada por gas para la electricidad de "respaldo" ha generado, durante los 35 años de historia de las plantas, más de 3 millones de toneladas de emisiones de CO2 más que si la electricidad hubiera sido generada por una planta nuclear.
Granja solar Desert Sunlight
La luz del sol del desierto granja solar es una de 550 megavatios (MW AC ) fotovoltaico central eléctrica de aproximadamente seis millas al norte de Desert Center, California , en el desierto de Mojave . Utiliza aproximadamente 8,8 millones de módulos de telururo de cadmio fabricados por el fabricante estadounidense de películas delgadas First Solar . A partir del otoño de 2015, la granja solar tiene la misma capacidad instalada de 550 MW que la granja solar Topaz en la región de Carrizo Plain en el centro de California, por lo que ambas están empatadas en la segunda mayor planta solar completada por capacidad instalada .
Nevada Solar One
Nevada Solar One tiene una capacidad de generación de 64 MW y está ubicado en Boulder City , Nevada. Fue construido por el Departamento de Energía de EE. UU. , El Laboratorio Nacional de Energías Renovables y Acciona Solar .
Nevada Solar One utiliza colectores cilindro-parabólicos como concentradores solares térmicos , tubos de calentamiento de líquido que actúan como receptores solares. Estos receptores solares son tubos con revestimiento especial hechos de vidrio y acero, y alrededor de 19,300 de estos tubos de cuatro metros de largo se utilizan en la planta. Nevada Solar One también utiliza una tecnología que recolecta calor adicional al ponerlo en sales fundidas que cambian de fase , que permiten extraer energía por la noche. Mediante el uso de sistemas de almacenamiento de energía térmica, los períodos de funcionamiento de la energía solar térmica pueden incluso extenderse para satisfacer las necesidades de carga base. Las plantas de energía solar térmica diseñadas para la generación exclusivamente solar se adaptan bien a las cargas máximas del mediodía de verano en áreas prósperas con importantes demandas de refrigeración, como el suroeste de los Estados Unidos.
El costo de Nevada Solar One está en el rango de $ 220 a 250 millones. La energía producida es un poco más cara que la eólica, pero menor que la fotovoltaica (PV). A medida que la energía fotovoltaica se volvió menos costosa, algunos proyectos de CSP propuestos se han convertido en proyectos de energía fotovoltaica.
Instalación Solar Copper Mountain
El Fondo para Copper Mountain Solar es un 552 megavatios solares (MW) fotovoltaica planta de energía en Boulder City, Nevada . Sempra Generation comenzó la construcción de la planta en enero de 2010 y la instalación comenzó a generar electricidad el 1 de diciembre de 2010. En su punto máximo de construcción, más de 350 trabajadores estaban instalando los 775,000 paneles First Solar en el sitio de 380 acres. La energía de Copper Mountain Solar Facility (y la adyacente planta de energía solar El Dorado de 10 MW ) se vende a Pacific Gas & Electric bajo contratos separados de 20 años. Se requirió que las empresas de servicios públicos de California obtuvieran el 20 por ciento de su suministro de energía de fuentes de energía renovable para fines de 2010, aumentando al 33 por ciento para 2020.
Planta de energía solar Nellis
En diciembre de 2007, la Fuerza Aérea de EE. UU. Anunció la finalización de la Planta de Energía Solar Nellis , un sistema solar fotovoltaico (PV), en la Base de la Fuerza Aérea Nellis en el condado de Clark , Nevada. Ocupando 140 acres (57 ha) de terreno arrendado a la Fuerza Aérea en el borde occidental de la base, este sistema fotovoltaico montado en el suelo emplea un sistema de seguimiento solar avanzado, diseñado e implementado por SunPower . Inclinado hacia el sur, cada conjunto de paneles solares gira alrededor de una barra central para seguir el sol de este a oeste. El sistema de 14 MW genera más de 30 millones de kilovatios-hora de electricidad cada año (alrededor de 82 mil kilovatios-hora por día) y suministra aproximadamente el 25 por ciento de la energía total utilizada en la base. La planta de energía solar Nellis fue uno de los sistemas solares fotovoltaicos más grandes de América del Norte.
Planta de energía solar de Ivanpah
La planta de energía solar Ivanpah de 392 MW , ubicada a 40 millas (64 km) al suroeste de Las Vegas, es el proyecto de planta de energía solar térmica más grande del mundo, que entró en pleno funcionamiento el 13 de febrero de 2014. BrightSource Energy recibió una garantía de préstamo de 1.600 millones de dólares de el Departamento de Energía de los Estados Unidos para construir el proyecto, que despliega 347,000 espejos de helióstatos que enfocan la energía solar en calderas ubicadas en torres de energía solar centralizadas . En febrero de 2012, Solar Power Generation USA otorgó a Ivanpah el premio CSP ( Concentrating Solar Power ) Proyecto del año.
Proyecto Solar Mojave
El Proyecto Solar Mojave es una instalación de energía solar térmica en el desierto de Mojave en California , a unas 20 millas (32 km) al noroeste de Barstow . Rodeando la aldea de Lockhart, Mojave Solar se encuentra junto al lago Harper y la planta solar SEGS VIII – IX . Se estimó que la planta de energía solar de concentración (CSP) de 250 MW costaría $ 1.6 mil millones en total y se puso en marcha en diciembre de 2014. El desarrollador, Abengoa , obtuvo una garantía de préstamo de $ 1.2 mil millones del Departamento de Energía de EE. UU. Para el proyecto.
La instalación de generación eléctrica solar nominal de 250 MW genera vapor en generadores de vapor solares, que se expandirán a través de un generador de turbina de vapor para producir energía eléctrica a partir de campos solares gemelos que funcionan de forma independiente, cada uno alimentando una isla de energía de 125 MW. La planta debería generar 617.000 MWh de potencia al año, suficiente para más de 88.000 hogares y evitará la emisión de más de 430 kilotones de CO2 al año. Pacific Gas & Electric acordó un contrato de compra de energía por 25 años .
Rancho Solar del Valle del Antílope
El Antelope Valley Solar Ranch de 230 MW es un primer proyecto solar fotovoltaico que ahora es propiedad de Exelon en el área de Antelope Valley del desierto de Mojave occidental. En septiembre de 2011, el proyecto recibió una garantía de préstamo de $ 646 millones del Departamento de Energía de los Estados Unidos y se estimó que su construcción generaría 350 empleos de construcción y 20 empleos permanentes. Cuenta con una implementación innovadora a escala de servicios públicos de inversores con tecnologías de control y regulación de voltaje, que "permitirán que el proyecto proporcione energía más estable y continua". La electricidad del proyecto Antelope Valley Solar Ranch se venderá a Pacific Gas & Electric Company en virtud de un contrato de 25 años.
Impactos ambientales
Problemas de uso de la tierra
Un estudio de 2013 realizado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable concluyó que la planta fotovoltaica grande promedio en los Estados Unidos ocupaba 3,1 acres (1,3 ha) de área perturbada permanentemente y 3,4 acres (1,4 ha) del área total del sitio por gigavatio-hora por año. La planta de energía solar concentrada promedio en los EE. UU. Ocupó 2.7 acres (1.1 ha) de área perturbada y 3.5 acres (1.4 ha) de área total por GWh / año. Un análisis del ciclo de vida de 2015 del uso de la tierra para varias fuentes de electricidad concluyó que La energía solar de concentración tuvo una huella de uso del suelo de 9,0 m 2 / MWhr para canal y 14 m 2 / MWhr para torre de energía. La huella solar de concentración fue menor que la de la energía del carbón (18 m 2 / MWhr), pero mayor que las otras fuentes estudiadas, incluida la energía solar fotovoltaica (7,9 m 2 / MWhr), el gas natural (0,49 m 2 / MWhr) y la energía eólica. potencia (0,26 m 2 / MWhr).
El gobierno federal ha dedicado casi 2,000 veces más acres a los arrendamientos de petróleo y gas que al desarrollo solar. En 2010, la Oficina de Administración de Tierras aprobó nueve proyectos solares a gran escala, con una capacidad de generación total de 3.682 megavatios, lo que representa aproximadamente 40.000 acres (16.000 ha). En contraste, en 2010, la Oficina de Administración de Tierras procesó más de 5,200 solicitudes de arrendamientos de gas y petróleo, y emitió 1,308 arrendamientos, por un total de 3.2 millones de acres. Actualmente, 38.2 millones de acres de tierras públicas en tierra y 36.9 millones de acres adicionales de exploración en alta mar en el Golfo de México están bajo arrendamiento para el desarrollo, exploración y producción de petróleo y gas.
Se preservará parte de la tierra en el este del desierto de Mojave, pero la industria solar está principalmente interesada en áreas del desierto occidental, "donde el sol quema más y hay un acceso más fácil a las líneas de transmisión", dijo Kenn J. Arnecke de FPL. Energía , una visión compartida por muchos ejecutivos de la industria.
Problemas de uso del agua
Las plantas solares de concentración en el desierto de Mojave han planteado problemas de uso del agua, porque las plantas de energía solar concentradora con sistemas de enfriamiento húmedo tienen altas intensidades de consumo de agua en comparación con otros tipos de plantas de energía eléctrica; solo las plantas de combustibles fósiles con captura y almacenamiento de carbono pueden tener mayores intensidades de agua. Un estudio de 2013 que comparó varias fuentes de electricidad encontró que el consumo medio de agua durante las operaciones de plantas de energía solar de concentración con enfriamiento húmedo fue de 810 gal / MWhr para plantas de torre de energía y 890 gal / MWhr para plantas de canal. Esto fue más alto que el consumo de agua operativo (con torres de enfriamiento) para energía nuclear (720 gal / MWhr), carbón (530 gal / MWhr) o gas natural (210 gal / MWhr). Un estudio de 2011 realizado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable llegó a conclusiones similares: para las plantas de energía con torres de enfriamiento, el consumo de agua durante las operaciones fue de 865 gal / MWhr para canal de CSP, 786 gal / MWhr para torre CSP, 687 gal / MWhr para carbón, 672 gal / MWhr para energía nuclear y 198 gal / MWhr para gas natural. La Asociación de Industrias de Energía Solar señaló que la planta de CSP a través de Nevada Solar One consume 850 gal / MWhr.
En 2007, el Congreso de los Estados Unidos ordenó al Departamento de Energía que informara sobre las formas de reducir el consumo de agua mediante la CSP. El informe posterior señaló que se disponía de tecnología de enfriamiento en seco que, aunque más costosa de construir y operar, podría reducir el consumo de agua por CSP entre un 91 y un 95 por ciento, con lo que su consumo es inferior al de las centrales eléctricas convencionales. Un sistema de enfriamiento híbrido húmedo / seco podría reducir el consumo de agua entre un 32 y un 58 por ciento. Un informe de 2015 de NREL señaló que de las 24 plantas de energía CSP en funcionamiento en los EE. UU., 17 usaban sistemas de enfriamiento húmedo. Las cuatro plantas de CSP existentes con sistemas de enfriamiento seco eran las tres plantas de energía en la Planta de Energía Solar de Ivanpah cerca de Barstow, California , y el Proyecto de Energía Solar Genesis en el Condado de Riverside, California . De 15 proyectos de CSP en construcción o desarrollo en los EE. UU. A marzo de 2015, 6 planearon usar sistemas húmedos (incluido un sistema húmedo que usa aguas residuales recuperadas), 7 planeados para sistemas secos, 1 híbrido y 1 no especificado.
Fauna silvestre
Algunas plantas de energía solar con diseños de torres de energía en el desierto de Mojave han sido objeto de escrutinio por la mortalidad de aves. En general, estas instalaciones están valladas para ayudar a mantener alejada la vida silvestre terrestre. Sin embargo, en el caso de las plantas de energía solar concentrada como la Planta de Energía Solar de Ivanpah, los estudios han concluido que un número significativo de aves y murciélagos resultan heridos o mueren al chocar contra los espejos de helióstatos o al quemarse en el flujo solar creado por el espejo. campo. Además, los correcaminos quedan atrapados fuera de las cercas perimetrales instaladas, donde se convierten en presa fácil de los coyotes , que han matado y devorado a decenas de ellos desde que se construyeron las instalaciones.
Ver también
- Lista de centrales termosolares
- Comercialización de energías renovables
- Energía solar en California
- Lista de centrales fotovoltaicas
- Energía renovable en Estados Unidos
- Estándar de cartera renovable
Referencias