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MÉXICO EXPLORA POTENCIAL ENERGÉTICO CON TECNOLOGÍA DE CONCENTRACIÓN SOLAR

Antimio Cruz

El país es uno de los lugares del mundo que recibe mayor exposición solar porque diariamente capta 5 mil watts de energía por metro cuadrado. A pesar de este potencial, actualmente sólo el 0.4% del total de generación de electricidad proviene del Sol

CIUDAD DE MÉXICO; 19 enero 2017.- La energía solar que recibe México es tanta que, con la tecnología adecuada, en un terreno de 2 mil kilómetros cuadrados del estado de Sonora, se podría generar la electricidad que requiere todo el país, de acuerdo con estudios de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). A partir de que se identificó esa área de oportunidad, desde 2011, México ha abierto tres grandes laboratorios de concentración solar en Aguascalientes, Sonora y Morelos.

El objetivo es desarrollar recursos humanos y tecnología propia de concentración solar para solucionar diferentes necesidades sociales, como generar energía eléctrica, generación de nuevos combustibles como el hidrógeno, degradar contaminantes en plantas solares de tratamiento de agua y construir sistemas de calentamiento de agua para industrias y unidades habitacionales.

En Estados Unidos ya se usa la energía solar concentrada para realizar algunas cirugías, es también un campo que en México está en estudio. En los últimos dos años, el gobierno de la república invirtió 12 millones de pesos en el más nuevo Centro de Tecnologías de Concentración Solar, del Centro de Investigación en Óptica (CIO), de Conacyt, en Aguascalientes. Este espacio se suma a otras grandes instalaciones, que son parte de los laboratorios de la UNAM y la Universidad de Sonora (UniSon).

RECURSO ABUNDANTE.
La república mexicana es uno de los lugares del mundo que recibe mayor exposición solar porque diariamente capta 5 mil watts de energía por metro cuadrado. A pesar de este potencial, actualmente sólo el 0.4% del total de generación de electricidad proviene del Sol.

Existen dos tecnologías para la generación de electricidad a partir de radiación solar: la fotovoltaica y la de concentración solar. Las celdas fotovoltaicas transforman directamente la radiación solar en electricidad, por medio de un fenómeno físico denominado efecto fotovoltaico. Las celdas fotovoltaicas se pueden utilizar en conexión con la red eléctrica, o bien en sitios aislados, por medio de sistemas que incluyen baterías.

De acuerdo con la Asociación Nacional de Energía Solar (ANES), en 2012 el país contaba con capacidad para generar 14 megavatios (MW) de energía eléctrica, por medio de los 60 mil paneles instalados en todo México. En los siguientes años el número de paneles instalados creció aceleradamente y al concluir 2015 ya había capacidad para generar 260 MW. La capacidad con la que concluyó 2016 aún no ha sido reportada.

La segunda área tecnológica para generar electricidad con ayuda del Sol son las centrales de concentración solar. En este campo de desarrollo tecnológico, el calentamiento obtenido con diferentes herramientas concentradoras de la radiación logra temperaturas superiores a los 3 mil grados centígrados, del mismo modo en que con una lupa se puede concentrar la energía del Sol en un solo punto e incluso quemar un pedazo de papel u otros materiales.

Las centrales de concentración solar tienen la ventaja adicional de que pueden permitir almacenar la energía en forma de calor, mediante equipos especiales y la ayuda de algún líquido que se convierta en vapor. De manera que es posible generar electricidad aun cuando no hay radiación solar.

 foto: archivo

foto: archivo

HORNO INDUSTRIAL SOLAR.
Uno de los equipos más avanzados de México y de América Latina en el campo de la concentración solar fue construido, entre 2009 y 2011, en las instalaciones de la UNAM en Temixco, Morelos. Se trata de un horno de concentración solar de alto flujo radiativo u horno solar industrial que puede tomar energía del Sol y elevar la temperatura en un solo punto hasta 3 mil 400 grados centígrados.

El equipo, llamado Horno Solar del Instituto de Energías Renovables (HoSIER) es una instalación netamente experimental y sirve para que en México se aprenda a dominar estos procesos y se propongan instalaciones industriales de alto flujo radiativo. Este horno es parte del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración y Química Solar, de la propia UNAM.

El HoSIER tiene dos partes principales: un gran espejo móvil que mide 9 metros por 9 metros, se llama heliostato y sigue el movimiento del Sol para captar sus rayos desde el cielo y reflejarlos en forma horizontal; y un gran espejo cóncavo, de 10 metros de diámetro, que se llama concentrador, recibe la radiación desde el heliostato y enfoca la energía en un solo punto de aproximadamente 10 centímetros, como hacen las antenas parabólicas.

Este horno de concentración solar sirve para buscar maneras eficientes de obtener hidrógeno, el cual es un gas que puede ser usado como combustible, pero no se encuentra libre en la naturaleza así que hay que obtenerlo a partir de la separación del hidrógeno y el oxígeno de la molécula del agua. Esto se hace con ayuda de la energía del sol concentrada. Además, también se puede usar dicha energía para obtener otras fuentes de combustible que interesan, como la gasificación del carbono, o para mejorar algunos procesos de producción de hidrocarburos.

El doctor Camilo Arancibia Bulnes, investigador del Instituto de Energías Renovables (IER) de la UNAM, explicó que “en el campo de la producción de materiales especializados o productos de alto valor, el equipo es útil porque puede lograr reacciones químicas que requieren de alta temperatura y que normalmente se llevan a cabo en hornos industriales con alto consumo de combustibles para suplir las grandes cantidades de calor requeridas para alcanzar las mismas”, añadió.

SOL DE SONORA.
Otra de las instalaciones experimentales más grandes de México para estudiar los beneficios de la concentración solar fue abierta en 2013. A partir de ese año, el Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración y Química Solar ha realizado diversos estudios, con atención especial en la ciudad de Hermosillo, Sonora. Uno de estos proyectos es la calibración de estaciones solarimétricas del SMN, a cargo del Instituto de Geofísica de la UNAM.

Dicho proyecto pudo determinar que el recurso solar promedio diario en todo el país es de aproximadamente 5.5 kilovatios hora (kWh) por cada metro cuadrado, pero en ciertas zonas desérticas como las de Baja California, Sonora, Chihuahua, Durango, Zacatecas e Hidalgo, la radiación solar es muy superior y podría generar alrededor de 2 mil 400 kWh por metro cuadrado al año.

El estudio concluyó que si se aprovechara la radiación solar que reciben mil 793 kilómetros cuadrados del territorio nacional, lo equivalente al uno por ciento de la extensión del estado de Sonora, se obtendrían alrededor de 430 mil 520 gigavatios hora (GWh) al año, energía suficiente para atender la demanda eléctrica del país, que asciende a 234 mil 219 GWh al año, de acuerdo con cifras del estudio Prospectiva del Sector Eléctrico 2013-2027, realizado por la Secretaría de Energía.

Para poder validar con más datos este potencial de recursos solares, se construyó en el desierto de Sonora el Campo Experimental de Torre Central (CEToC), que consta de una torre de 36 metros de altura y 23 helióstatos de diferentes medidas, que van desde un metro cuadrado hasta 36 metros cuadrados.

La estructura también es parte del mencionado Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración y Química Solar y es ejecutado conjuntamente entre la UNAM y la Universidad de Sonora.

El doctor Arancibia también explicó que esa instalación no pretende ser una planta de generación eléctrica, sino un laboratorio donde se pueda desarrollar tecnología termosolar, la cual apenas se ha comenzado a implementar en el mundo y nuestro país tiene condiciones ideales para desarrollarla y así contar con una industria propia en el ramo.

AGUASCALIENTES EMERGE.
Otro de los grupos fuertes en investigación de energía solar concentrada es el del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), de la red de 27 centros públicos de investigación Conacyt.

En su unidad de Aguascalientes, el CIO ha formado un grupo de investigación al que se han incorporado cuatro jóvenes científicos, mediante el programa de Cátedras Conacyt: Manuel Peña Cruz, Rafael Muñoz Huerta, Carlos Pineda Arellano e Iván Salgado Tránsito.

En la última reunión de investigadores del sistema de Cátedras Conacyt, los investigadores explicaron las líneas de investigación y resultados que se han obtenido en los últimos dos años, con una inversión de 12 millones 197 mil pesos.

En Aguascalientes se trabaja en torno a su Centro de Tecnologías de Concentración Solar para la producción de Calor, Electricidad y Combustible. En ese lugar se cuenta con un Laboratorio de Química Solar, equipos de medición de radiación o estación solarimétrica, así como con un espectrómetro de masas, a nivel molecular, para la producción de combustibles a partir de energía solar y biomasa.

Parte de los recursos recibidos ha sido entregada a proyectos de academia y sector privado, a través del Programa de Estímulos a la Innovación, como el Sistema de concentración solar para el calentamiento de agua en unidades habitacionales. Este programa fue realizado en una colaboración entre el CIO y la empresa mexicana InventivePower.

Existen diferentes cifras sobre el beneficio que aportan las tecnologías de concentración solar para el calentamiento de agua, pero se estima que 7 metros cuadrados de paneles solares aportan energía equivalente a la que generarían otros calentadores o calderas que contaminarían con 26 mil toneladas de bióxido de carbono al año.

En lo que se refiere al agua doméstica, se indicó que sólo con medio metro cuadrado de un calentador solar se puede acondicionar suficiente agua para que una persona se bañe diariamente, logrando el ahorro de un cuarto de kilo gas LP. Para que 10 millones de habitantes pudieran bañarse diariamente empleando energía solar sería necesario que 0.3 por ciento de la Superficie del Distrito Federal estuviera recubierta por calentadores solares.

LIMPIAR CON SOL.
Una última área de uso del Sol para tareas domésticas e industriales es el tratamiento de agua contaminada mediante energía solar concentrada.

Desde 2011, la UNAM, en Morelos, instaló una planta experimental que trabaja mediante concentración solar y está compuesta por reactores fotocatalíticos dentro de los cuales se colocan algunos compuestos químicos sensibles a la radiación electromagnética (fotocatalizadores) que activados por la radiación solar permiten degradar los contaminantes orgánicos tóxicos presentes en el agua.

El proceso químico que ocurre, a nivel microscópico, se puede explicar mejor si se divide en dos fases: En la primera parte, los materiales sensibles a la luz, llamados fotocatalizadores, son usados para absorber la radiación solar y generar cargas eléctricas de signo contrario: positivo y negativo. La segunda parte del proceso consiste en inducir reacciones químicas de reducción y oxidación hasta producir agentes químicos que degradan a los contaminantes orgánicos tóxicos.

En la actualidad, con este equipo se han realizado experimentos de degradación de aguas residuales procedentes de empresas de la Ciudad Industrial del Valle de Cuernavaca (Civac).

La planta solar fotocatalítica (PFTAR) opera a nivel de investigación, no obstante, actualmente se realizan estudios de escalamiento para estimar su magnitud y capacidad de volumen de tratamiento para su aplicación en la fotodegradación de contaminantes provenientes del sector industrial.

Las tecnologías de concentración solar comenzaron a acelerar su uso en México hace menos de una década y se considera que, por la radiación que recibe el país, son un nuevo potencial energético.

(La Crónica)

Publicado por en enero 19 2017. Archivado bajo 6 Principales, Ciencia y Tecnología, EcoNegocios. Puedes seguir las respuestas de esta entrada por el RSS 2.0. Los comentarios y pings están cerrados por el momento.

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