La variació de la radiació solar i la producció d’energia

Dèiem l’altre dia que un dels inconvenients principals, tant de l’energia eòlica com de la solar, és la seva irregularitat. Aquesta irregularitat fa que la seva explotació sigui complicada, ja que no s’ajusta fàcilment a l’electricitat que l’usuari demana, raó per la qual aquestes energies elèctriques s’han de complementar amb centrals tèrmiques.

Ara s’estan construint les primeres centrals tèrmiques solars, que consisteixen en orientar els miralls cap a un punt on s’hi troba una caldera. Al convergir els raigs solars sobre aquesta caldera, escalfen un líquid, que és el que s’utilitza per fer electricitat. Si aquest líquid és aigua, a la caldera es transforma en vapor d’aigua que és el que s’envia cap a les turbines per fer-les girar i que, acoblades a un generador, produeixen la corrent elèctrica. La producció d’aquestes centrals està doncs, directament lligada a la radiació solar. Es a dir, no produeixen de nit i produeixen menys quan el cel està ennuvolat.

La darrera generació d’aquestes centrals tèrmiques solars, que ara mateix es troba en una etapa de recerca (és a dir, que encara no són operacionals a escala industrial), no escalfen aigua a la caldera, sinó un altre líquid (sals foses), que es manté líquid a uns 500 ºC. Un cop el líquid ha estat portat a aquesta temperatura, es fa anar cap a uns dipòsits calorifugats, on es manté calent. D’aquests dipòsits se’n fa sortir la quantitat necessària per escalfar aigua fins a produir vapor a alta temperatura, prop dels 400ºC, que fa girar les turbines i produeix electricitat. D’aquesta manera, el líquid calent es dosifica perquè, durant la nit, la central continuï funcionant, amb el que es resol un dels problemes fonamentals de l’energia solar: la producció de nit.

Però aquestes centrals amb emmagatzemament de sals foses calentes no resolen tot el problema de la irregularitat de la producció elèctrica de les centrals solars. Ho podem entendre mirant la figura, on he posat la radiació solar, dia a dia, a Malgrat, mesurada durant l’any 2008 al observatori meteorològic de la nostra població. La radiació mitjana anual rebuda a l’observatori de Malgrat és de 4,2 kW/m2 cada dia (recta verda del gràfic). Al gràfic hi podem veure dues coses:

1) La gran diferència de radiació entre l’estiu i l’hivern: a l’estiu hi ha, en mitjana, entre 6 i 7 kWh/m2 cada dia, mentre que a l’hivern només n’hi ha entre 1 i 2, és a dir, la radiació solar a Malgrat és de l’ordre de 4 vegades més forta l’estiu que l’hivern. El que vol dir que una central tèrmica produirà quatre vegades menys a l’hivern que a l’estiu.

2) Tant a l’estiu com a l’hivern hi ha períodes amb una radiació molt baixa, degut als núvols. Per exemple, els dies 28 i 29 de desembre només es varen recollir 0,4 kWh/m2 cada dia. A la figura es poden trobar molts altres períodes amb alguns dies de baixa radiació. Si no hi hagués núvols (corba vermella), la radiació màxima seria de 8,5 kWh/m2 cada dia a finals de juny, i la mínima de 2,5 a finals de desembre. La diferència entre les corbes vermella i blava dóna una idea de la radiació perduda per causa dels núvols, i que és, en mitjana de l’any, de més de 1 kW/m2 cada dia, és a dir, un 25 %. Si la central es troba situada a una regió amb menys nuvolositat que a Malgrat, la corba blava s’acostarà una mica més a la vermella, però sempre hi haurà alguns dies de nuvolositat en els que la central produirà molta menys energia.

Per poder continuar a produir durant dos o tres dies amb poca radiació fa falta emmagatzemar moltes sals foses, el que, a més de la dificultat tècnica que presenta, produeix pèrdues de calor importants, rebaixant el rendiment energètic de la central.

Es a dir, que una central tèrmica amb emmagatzemament de calor (a base de sals foses) resol algun dels inconvenients, però no tots. Per compensar la diferència de radiació entre l’hivern i l’estiu la central s’ha de sobre dimensionar molt, el que és car i encareix l’energia produïda. Per poder sostenir la producció durant dos o tres dies ennuvolats, la solució és difícil.

Es per aquestes constatacions de la variació de la radiació solar que es rep a la superfície de la terra i per la irregularitat amb la que bufen els vents que penso que no es pot considerar realista la hipòtesi de que les energies renovables poden alimentar la xarxa elèctrica al 100 %, encara que les centrals tèrmiques solars que estan en projecte tinguin un volant de calor que les pugui fer funcionar durant les nits.