China pone en operación el complejo solar híbrido de Hami, con 1 GW de potencia y ocho horas de generación termosolar

La instalación combina 900 MW fotovoltaicos con una central termosolar de concentración de 100 MW y almacenamiento en sales fundidas. Sus 260.000 espejos permiten reservar energía térmica durante el día y producir electricidad después de la puesta de sol, aunque la potencia nocturna corresponde únicamente al bloque termosolar.

China Three Gorges Corporation ha llevado a operación comercial de prueba uno de los mayores complejos solares híbridos construidos hasta ahora. La instalación, situada en Hami, en la región autónoma de Xinjiang y junto al desierto del Gobi, suma una potencia nominal de 1.000 MW mediante la integración de un parque fotovoltaico de 900 MW y una central termosolar de concentración (CSP, por sus siglas en inglés) de 100 MW.

La principal singularidad de Hami no reside solamente en su potencia total, sino en la combinación de dos tecnologías solares con perfiles de generación distintos. Los módulos fotovoltaicos producen electricidad directamente durante las horas de irradiación, mientras que la unidad termosolar transforma la radiación en calor, almacena esa energía y la utiliza posteriormente para generar vapor y mover una turbina. De este modo, el complejo puede desplazar una parte de su producción hacia la tarde, la noche o los periodos de mayor demanda.

Los ocho ciclos horarios de almacenamiento no permiten que el complejo completo mantenga 1 GW durante toda la noche. La generación gestionable corresponde a la central CSP de 100 MW. En condiciones nominales, ocho horas a plena potencia representarían un bloque de hasta unos 800 MWh eléctricos, aunque la energía efectivamente entregada dependerá del nivel de carga térmica, de las pérdidas del sistema y del programa de operación de la turbina.

260.000 reflectores y 800.000 metros cuadrados

La unidad termosolar emplea tecnología Fresnel lineal. El campo solar está formado por aproximadamente 260.000 reflectores dotados de seguimiento, con una superficie total de captación cercana a 800.000 metros cuadrados. En lugar de orientar miles de heliostatos hacia un único receptor situado en lo alto de una torre, las filas de espejos concentran la radiación solar directa sobre receptores lineales elevados y relativamente próximos al terreno.

La radiación reflejada calienta las sales fundidas hasta unos 550 °C. El fluido caliente se almacena en depósitos aislados y, cuando el operador necesita generar electricidad, transfiere su energía a un sistema de producción de vapor. El vapor a alta temperatura y presión alimenta después un turbogenerador convencional. El almacenamiento se realiza, por tanto, en forma de calor y no mediante baterías electroquímicas de litio.

El campo de captadores se divide en 46 lazos paralelos de unos 1.200 metros. Esta arquitectura permite aislar un lazo para mantenimiento sin detener necesariamente el conjunto del campo solar, una característica especialmente valiosa en una instalación con cientos de miles de elementos móviles expuestos al polvo, la abrasión y las fuertes oscilaciones térmicas del Gobi.

Frente a las centrales de torre, la tecnología Fresnel utiliza espejos más sencillos, estructuras de menor altura y receptores lineales. Sus promotores destacan una construcción más económica, mayor resistencia al viento y operaciones de limpieza y mantenimiento relativamente accesibles. Como contrapartida, suele presentar mayores pérdidas ópticas por sombreado, bloqueo y ángulos de incidencia, por lo que necesita una gran superficie de captación y un emplazamiento con abundante radiación solar directa.

470 millones de euros

El proyecto ocupa alrededor de 1.817 hectáreas, equivalentes a 18,17 kilómetros cuadrados, y ha requerido una inversión próxima a 3.600 millones de yuanes, unos 470 millones de euros. El Gobierno municipal de Hami estima una producción conjunta de aproximadamente 2.067 millones de kWh anuales y una reducción de emisiones de alrededor de 1,63 millones de toneladas de CO₂, cifras calculadas a partir de la electricidad fósil que previsiblemente sustituirá.

La coordinación entre las dos plantas se realiza mediante un sistema centralizado de control. Durante las horas de máxima radiación, la fotovoltaica puede abastecer directamente a la red mientras la instalación Fresnel acumula energía térmica. Al caer la producción fotovoltaica, el operador puede aumentar la aportación del bloque de vapor. La turbina también proporciona potencia síncrona, regulación de frecuencia, control de reactiva e inercia rotacional, servicios que no ofrece directamente un módulo fotovoltaico sin electrónica y controles adicionales.

Este planteamiento convierte la termosolar en un elemento de regulación del conjunto, no solamente en otra fuente de energía. En una región como Xinjiang, con grandes concentraciones de generación eólica y fotovoltaica y una demanda local relativamente limitada, poder programar parte de la producción reduce los vertidos de electricidad renovable y mejora el aprovechamiento de las líneas de evacuación hacia otras zonas de China.

Exigencias operativas

El almacenamiento térmico presenta, no obstante, exigencias operativas propias. Las sales deben mantenerse por encima de su temperatura de solidificación, lo que requiere aislamiento, sistemas de calentamiento auxiliar y procedimientos rigurosos durante arranques, paradas y situaciones de emergencia. También deben vigilarse la corrosión de tuberías y depósitos, la estabilidad de los receptores, la limpieza de los espejos y el consumo de agua del ciclo de vapor, un aspecto especialmente sensible en una región árida.

Por potencia agregada, Hami supera los 950 MW de Noor Energy 1, en Dubái, y ha sido presentado como el mayor complejo operativo que integra fotovoltaica y termosolar. La comparación necesita, sin embargo, un matiz: Hami solo dispone de 100 MW de CSP, frente a los 700 MW termosolares del complejo de Dubái. Su récord corresponde a la potencia conjunta de la instalación híbrida, no al tamaño de la central termosolar ni necesariamente a la capacidad absoluta de almacenamiento.

Además, el liderazgo podría durar poco. China Energy Engineering Corporation construye también en Hami otro complejo de 1,5 GW, compuesto por 1,35 GW fotovoltaicos y 150 MW termosolares de torre con almacenamiento en sales fundidas. Esa instalación está diseñada para superar al actual proyecto de China Three Gorges cuando entre completamente en servicio.

Más allá del récord, Hami constituye una prueba industrial de la función que China reserva a la termosolar. La fotovoltaica aporta grandes cantidades de electricidad a bajo coste durante el día; el bloque CSP añade almacenamiento de larga duración, generación síncrona y capacidad de programación. El resultado no es una central solar de 1 GW funcionando toda la noche, sino una planta de 1 GW durante las horas favorables que conserva un bloque gestionable de hasta 100 MW cuando desaparece el recurso fotovoltaico.

El desafío será demostrar que esa flexibilidad compensa el coste y la complejidad de los campos de espejos, las sales fundidas y el ciclo de vapor frente a la alternativa de combinar fotovoltaica con baterías. La operación de Hami proporcionará datos sobre disponibilidad, degradación de reflectores, pérdidas térmicas, costes de mantenimiento y rendimiento real del almacenamiento. Esos resultados determinarán si la arquitectura puede reproducirse a gran escala o si quedará reservada a regiones desérticas con irradiación directa excepcional y grandes necesidades de almacenamiento nocturno.