Există o categorie de centrale solare despre care se vorbește foarte puțin în România și care nu are nimic de-a face cu panourile fotovoltaice. Nu produc electricitate direct din lumină, ci fac ceva mult mai vechi și mai simplu: concentrează razele soarelui cu oglinzi, obțin căldură la temperaturi înalte și o folosesc pentru a produce abur care rotește o turbină. Aceeași schemă ca într-o termocentrală clasică, doar că focul lipsește.
Diferența aceasta aparent tehnică schimbă complet comportamentul instalației în sistem. Un parc fotovoltaic produce cât timp există lumină și se oprește la apus. O centrală solară cu concentrare poate stoca ieftin căldura și continua să genereze electricitate ore bune după lăsarea întunericului.
Cum se concentrează lumina
Configurațiile consacrate sunt trei, cu diferențe de temperatură și de cost.
Jgheaburile parabolice sunt oglinzi lungi, curbate în secțiune, care focalizează lumina pe un tub aflat de-a lungul liniei focale. Prin tub circulă un ulei termic care ajunge la aproximativ 390 de grade. Este tehnologia cea mai matură și cea mai des instalată, cu zeci de centrale funcționale în Spania, în deșertul Mojave și în Africa de Nord.
Turnul solar folosește un câmp de sute sau mii de oglinzi plane, numite heliostate, fiecare urmărind soarele pe două axe și reflectând lumina către un receptor aflat în vârful unui turn central. Temperaturile ating 565 de grade sau mai mult, ceea ce înseamnă un randament termodinamic superior și o stocare mai eficientă.
Oglinzile Fresnel liniare înlocuiesc jgheaburile curbate cu benzi plane înclinate, mai ieftine de fabricat și de montat, cu prețul unei eficiențe optice mai mici.
Toate au însă o condiție comună, care le limitează sever geografia: funcționează exclusiv cu radiație solară directă. Lumina difuză, cea care ajunge la sol printr-un cer acoperit, nu poate fi concentrată. De aceea aceste centrale se construiesc în deșerturi și în zone semiaride, nu în climate temperate cu nebulozitate frecventă — o distincție esențială față de panourile fotovoltaice, care produc, mai puțin, și pe cer înnorat.
Sărurile topite, partea cu adevărat interesantă
Elementul care dă valoare acestor centrale este mediul de stocare. Un amestec de azotat de sodiu și azotat de potasiu — în esență, îngrășământ chimic — se topește în jur de 220 de grade și rămâne lichid stabil până spre 590. Se stochează în două rezervoare mari: unul rece, la circa 290 de grade, unul cald, la 565.
Ziua, sarea trece din rezervorul rece prin receptor, se încălzește și ajunge în cel cald. Când este nevoie de electricitate, curge invers, cedând căldura într-un schimbător care produce abur. Avantajele acestei scheme sunt greu de egalat:
- Costul stocării este de ordinul a câtorva zeci de dolari pe kilowatt-oră termic, adică o fracțiune din costul unei baterii chimice echivalente.
- Mediul de stocare nu se degradează: sarea nu are cicluri de viață limitate, nu îmbătrânește chimic, se poate refolosi decenii.
- Autonomia se mărește ieftin, adăugând volum de rezervor, fără a schimba turbina.
- Centrala oferă rețelei inerție mecanică reală, prin turbogeneratorul rotativ — un serviciu de sistem pe care invertoarele îl pot doar imita electronic.
Instalații cu 10-15 ore de stocare funcționează deja comercial, ceea ce înseamnă capacitatea de a livra energie toată seara și o parte din noapte, sau chiar continuu în perioadele cu insolație bună. Este exact tipul de capacitate dispecerizabilă pentru care mecanismele de remunerare a disponibilității au fost concepute.
De ce nu s-au răspândit mai mult
Răspunsul este brutal de simplu: prăbușirea prețului panourilor fotovoltaice. În 2010, cele două tehnologii concurau serios. Zece ani mai târziu, fotovoltaicul devenise de câteva ori mai ieftin pe kilowatt-oră produs, iar multe proiecte cu concentrare au fost anulate sau reconvertite.
Ce a readus subiectul în discuție este tocmai succesul fotovoltaicului. Când o rețea are deja mult solar, valoarea energiei produse la prânz scade dramatic, uneori până la zero sau sub, iar valoarea energiei livrate seara crește. În acest context, o centrală care mută producția în intervalul scump nu mai concurează pe cost de producție, ci pe valoarea momentului livrării.
Există și o direcție secundară, care s-ar putea dovedi mai importantă decât producția de electricitate: căldura industrială de proces la temperaturi înalte, greu de obținut electric în mod economic. Fabricile de ciment, de var, procesele chimice cer temperaturi la care concentrarea solară răspunde direct.
Pentru România, tehnologia rămâne, realist vorbind, una de import și de urmărit, nu de aplicat pe scară largă — radiația directă nu este suficientă. Sărurile topite ca mediu de stocare termică, în schimb, sunt perfect transferabile: aceleași rezervoare pot fi încărcate electric, cu surplus regenerabil, și pot alimenta o rețea de termoficare sau un proces industrial. Ideea care merită reținută nu este oglinda, ci rezervorul.
