En el marco de Solar PACES 2024 que tuvo lugar en Roma del 8 al 11 de octubre recién pasado, H2News entrevistó en exclusivo a Judit García del Departamento de Física Aplicada y miembro del Grupo de Investigación Energética, Termodinámica y Física Estadística de la Universidad de Salamanca, quienes están desarrollando un estudio sobre Discos Parabólicos Solares para la Producción de Combustible Sintético.

¿Cómo han hecho la relación de las parabólicas con la posible producción de combustibles sintéticos solar?

Pues realmente hemos hecho una búsqueda en la literatura. Este estudio comenzó con la aplicación del disco parabólico para producir electricidad en el rango de kW (a pequeña escala). Sin embargo, las placas fotovoltaicas, desde el punto de vista económico, son más rentables para producir esa electricidad. En los últimos años, hemos visto que hay una gran demanda de generación de energía térmica a altas temperaturas, tanto para procesos industriales, como para almacenamiento de energía y producción de combustibles sintéticos solares.

El disco parabólico que proponemos concentra la irradiancia solar y la transforma en energía térmica. Estos sistemas tienen un factor de concentración muy alto y, a partir de nuestras simulaciones, hemos visto que con los discos se pueden obtener temperaturas de hasta 900ºC. Por ello, creemos que una buena aplicación sería la producción de combustibles solares sintéticos.

¿Cuál sería el mercado?

Pues yo creo que el sector del transporte sería el más beneficiado. Por ejemplo, un avión se alimenta con queroseno, que es un derivado del petróleo, y su combustión siempre genera residuos contaminantes. Además, sería muy complicado construir aviones eléctricos, impulsados por baterías. Entonces, si fuéramos capaces de producir ese combustible de una forma sintética y más renovable, sería una gran ayuda para reducir las emisiones de CO2.

Lo que usted ha presentado hoy es un estudio. ¿Cuál es el siguiente paso?

Pues analizar si realmente nuestro sistema podría ser rentable desde el punto de vista económico. Además, hacer un life cycle assessment (LCA) nos ayudaría a ver qué impacto medioambiental puede tener la construcción de este sistema de disco parabólico. Este tipo de sistemas, como son de pequeña escala, podrían actuar como pruebas de concepto, para dar paso a sistemas de mayor escala.

Todos hablamos hoy en día de la producción de hidrógeno verde para generar combustibles sintéticos y SAF. ¿Cuál sería la diferencia entre lo que ustedes están desarrollando en relación a la tecnología relacionada con hidrógeno verde?

La verdad que nuestro modelo no está sólo enfocado en la producción de hidrógeno, porque lo que estamos proporcionando es el calor a alta temperatura, y podría aplicarse para producir diversos tipos de combustibles sintéticos. Yo te diría que el sistema que proponemos es bastante flexible respecto a otras tecnologías. Si se quiere producir más energía térmica se pueden poner dos discos en serie o, como le decía antes, el modelo puede escalarse a una torre solar.

Además, con este sistema estamos aprovechando la energía del Sol de una forma directa, no hay que hacer una conversión que requiera electricidad.  Directamente, con la energía del Sol, somos capaces de producir esas grandes temperaturas sin pasar por ningún otro tipo de sistema que pueda afectar a la eficiencia global.

¿Qué camino existe para poder lograr un pilotaje donde ustedes puedan demostrar que funciona y que puedan lograr que un camión o un vehículo funcione con este combustible sintético?

Pues yo creo hay mucho camino por delante, porque este sistema ni siquiera está disponible a nivel comercial. Sí que estamos intentando solicitar proyectos para comenzar con la construcción del receptor solar. Si nos los concedieran, podríamos continuar con la construcción del disco, y más adelante, quizá podríamos poner en práctica la producción de combustible solar sintético.

¿Visibiliza usted que esto podría ser una solución a la renuncia que Europa debe hacer el 2050 de los motores a combustible?

Yo personalmente, no sé si estoy en lo cierto o no, porque no soy experta, creo que los motores de combustión son los que hoy en día tienen una mayor eficiencia. Las baterías de los coches eléctricos hacen que sean más pesados, disminuyendo su rendimiento.  Además, está el problema del reciclaje de esas baterías, y el resto de las consecuencias medioambientales que conlleva producirlas. Desde mi punto de vista, aquello que suponga aprovechar la infraestructura y los motores ya existentes, ahorraría emisiones contaminantes. Además, la producción de combustibles sintéticos como la gasolina, a través de la biomasa, por ejemplo, está asociada a un balance neutro de emisiones de gas de efecto invernadero. Es decir, el mismo CO2 que es capturado de la atmósfera para la producción del combustible, se emite cuando se quema. Por lo tanto, el balance de emisiones de CO2 es neutro o, al menos, se reduce considerablemente.

EL ESTUDIO

La presentación realizada por Judit García de la Universidad de Salamanca en la conferencia SolarPACES 2024, titulada “Solar Parabolic Dishes for the Production of Solar Synthetic Fuels”, se centra en el uso de platos parabólicos solares para la producción de combustibles sintéticos solares. A continuación se resume su contenido clave:

Introducción:

El objetivo principal es estudiar el potencial de los platos parabólicos solares como fuente de calor de alta temperatura para la producción de combustibles sintéticos solares. Se investigaron parámetros de salida como la temperatura, la potencia térmica y la eficiencia de un sistema compuesto por un plato parabólico solar y un receptor volumétrico poroso.

Modelo Propuesto:

Se realizó un estudio óptico utilizando el software Tonatiuh para modelar el comportamiento del plato parabólico.

Se desarrolló un modelo de transferencia térmica para el receptor solar, analizando la eficiencia del sistema en la captación y conversión de energía solar.

Resultados:

Perfil de temperaturas: El sistema puede alcanzar temperaturas de hasta 900°C, lo cual es adecuado para procesos como la electrólisis y la reforma solar de metano.

Energía térmica de salida: Se estudió la energía térmica producida a lo largo de un día de verano, demostrando la viabilidad técnica del sistema.

Comparación de ubicaciones: Se compararon los resultados en dos ubicaciones, Salamanca (España) y Ouarzazate (Marruecos), destacando que lugares fuera de las latitudes tradicionales para la energía solar pueden ser efectivos.

Fluidos de trabajo: Se evaluó el impacto de diferentes fluidos de trabajo (aire, nitrógeno, dióxido de carbono, helio, argón y neón) sobre la eficiencia general del sistema.

Conclusiones:

El uso de concentradores solares parabólicos para la producción de combustibles solares es técnicamente viable, alcanzando eficiencias térmicas del 80.2% y potencias térmicas de hasta 22 kWt.

Además de la reforma solar de metano, el sistema puede utilizarse en ciclos termoquímicos de oxidación y gasificación solar de biomasa.

El diseño del sistema puede optimizarse seleccionando el fluido de trabajo adecuado y la tasa de flujo para obtener la potencia térmica deseada.

El siguiente paso es realizar un estudio técnico-económico y un análisis del ciclo de vida (LCA).

Este trabajo subraya el potencial de la tecnología solar para la producción de combustibles sintéticos, incluso en ubicaciones más septentrionales, y propone la optimización del sistema para mejorar su viabilidad industrial.

H2NEWS