¿Sigue siendo necesaria la innovación en energía termosolar? Entonces, ¿todavía hay carreras de innovación solar para el talento de la ingeniería para inventar nuevas tecnologías solares?

La mayoría de las tecnologías de energía renovable están ahora a nivel comercial: su etapa de innovación ha terminado. Las carreras ahora tienden a ser más en construcción, producción industrial, logística o ventas.

Aquí, los helióstatos rodean el receptor solar en lo alto de la torre en Tower CSP. Una gran oportunidad para carreras en ingeniería solar es el diseño de helióstatos y requiere talento en inteligencia artificial, robótica y óptica.

Sin embargo, en una tecnología solar, todavía existe la necesidad de lo innovador. En Tower Concentrated Solar Power (CSP), donde un campo solar de helióstatos rodea un receptor solar en lo alto de una torre central, aún se necesita innovación para reducir los costos de helióstatos y permitir el crecimiento de la implementación. Los helióstatos suponen alrededor del 30% del coste.

«Todavía es necesario continuar con la innovación en heliostatos», señaló Rebecca Mitchell, investigadora de la división Concentrating Solar Power (CSP) del Thermal Energy Science & Technologies Group en el National Renewable Energy Laboratory ( NREL ).

“El costo actual del campo solar es de alrededor de $100/m2, y uno de los principales objetivos es reducirlo a $50. Así que hay mucho espacio para la innovación continua”.

La óptica y la robótica controlan el movimiento de cada heliostato en su posición en el campo solar. Esto es para ajustar continuamente el ángulo en el que refleja la luz del sol, para mantener el reflejo del sol en movimiento enfocado en el receptor solar de la torre.

Todavía se necesita innovación en la ingeniería de heliostatos…

En parte porque se han construido relativamente pocas plantas de CSP de torre , los diseños de helióstatos todavía varían de una planta a otra. Trough dominó los primeros proyectos, mientras que Tower, del tipo que usa espejos alrededor de una torre, aún se encuentra en una etapa más incipiente de implementación comercial.

…y la necesidad de esta tecnología solar aumentará

A medida que la energía eólica y solar se vuelven más comunes, existe una creciente necesidad de energía que se pueda enviar cuando sea necesario. La CSP es una buena opción porque puede almacenar calor durante mucho tiempo. Esto la hace esencial para el futuro de nuestra red energética porque, como central termosolar, la CSP estabiliza la red ya que tiene una masa giratoria como las centrales térmicas heredadas. Pero estas centrales eléctricas de combustibles fósiles se están eliminando a medida que aumentan las preocupaciones climáticas.

Además, esta forma de energía solar desempeñará un papel cada vez más importante en el suministro de calor renovable directamente a los procesos industriales que han dependido de los combustibles fósiles para el calor de alta temperatura. Esto se debe a que Tower CSP puede producir calor solar a una temperatura de hasta 1500 °C.

Estos dos factores, la necesidad de innovación y el aumento esperado en la demanda futura, significan que Tower CSP ahora ofrece la carrera intelectualmente más gratificante en innovación de energía renovable.

heliocon

Para satisfacer esta necesidad de atraer nuevos talentos a las carreras de innovación solar en ingeniería de heliostatos, el equipo de Mitchell en NREL desarrolló materiales en su nuevo sitio HelioCon para educar a una nueva generación de investigadores solares. El esfuerzo es creado por un consorcio que incluye la Oficina de Tecnología de Energía Solar (SETO) del Departamento de Energía (DOE), Sandia y NREL en los EE. UU. con ASTRI, el Instituto Australiano de Investigación Solar Térmica.

“Nos enfocamos en crear esta base de datos de recursos en línea para aumentar la accesibilidad del conocimiento”, explicó. “Nuestro equipo central está buscando desarrollar material de recursos para que sea más fácil para los recién llegados al campo incorporar la información que necesitan para participar”.

Se necesita experiencia en STEM para estas carreras de innovación solar

Su consejo para aquellos que quieran unirse a este campo de investigación es: “Al salir de la escuela secundaria, necesitas habilidades sólidas en matemáticas y física. E incluso experiencia en codificación o programación. Todo eso se traduce en el tipo de títulos y el tipo de habilidades que necesitamos. Así que esos son los tipos de campos en los que estamos interesados ​​en tratar de atraer a más estudiantes que salen de la escuela secundaria. Luego obtendrá cursos más específicos, como cursos de ingeniería en la universidad, como en óptica y robótica”.

La industria necesita ingeniería mecánica, aprendizaje automático, robótica y talento de IA para la innovación de heliostatos. Pero señaló que los títulos en ciencias de los materiales también son valiosos para desarrollar materiales de transferencia de calor y almacenamiento de energía térmica, que también son necesarios para reducir los costos generales de la CSP.

“Así que estamos interesados ​​en una variedad de campos que van desde varias disciplinas de ingeniería”, comentó. “Todas las cosas que nos van a ayudar a progresar en tecnología en el área. Es multidisciplinario y requiere habilidades en matemáticas, ingeniería mecánica y física”.

SETO y ambos laboratorios renovables, NREL y Sandia aceptan pasantes que quieren ingresar a carreras de energía renovable. Han atraído a candidatos muy fuertes con el talento de ingeniería y las habilidades de desarrollo de software que necesita Tower CSP. HelioCon ofrece capacitación introductoria en su sitio web en la herramienta SolTrace de modelado de trazado de rayos ópticos desarrollada por NREL.

Tower CSP es un campo renovable poco conocido

“Si bien muchos estudiantes universitarios y de secundaria quieren dedicarse a la energía renovable, el problema es que muchas personas con las que te encuentras no han oído hablar de esta tecnología”, comentó Mitchell. “La comunidad de investigación es pequeña y se concentra en gran medida en unas pocas instituciones diferentes, y el conocimiento no es ampliamente accesible. Y parte de esto es simplemente abordar el problema que no es ampliamente conocido”.

La presentación de HelioCon en la Conferencia SolarPACES 2022 señaló la necesidad también de proporcionar una biblioteca de referencia de heliostatos accesible para los recién llegados.

Ahora han reunido parcialmente una extensa biblioteca de publicaciones periódicas que ahora está disponible públicamente en el sitio web. Sin embargo, los trabajos académicos pueden resultar abrumadores para el público en general. Por lo tanto, el equipo está trabajando actualmente para generar información sobre las necesidades y desafíos de innovación de heliostatos en un lenguaje más accesible.