Investigadores de la Plataforma Solar de Almería, integrada en el departamento de Energía del Ciemat, trabajan en una nueva generación de plantas solares híbridas mediante el proyecto Hypergen, centrado en colectores bifaciales que combinan tecnologías fotovoltaicas y termosolares para aprovechar mejor la radiación solar.
La iniciativa busca incrementar el rendimiento energético de las plantas solares y contribuir tanto a la cobertura de la demanda eléctrica como a la de calor industrial. El planteamiento se orienta a mejorar la generación incluso en escenarios meteorológicos menos favorables, en los que las tecnologías solares convencionales pueden ver reducida su producción.
Hypergen (PID2024-162037OA-I00) cuenta con financiación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades a través de la convocatoria de Proyectos de I+D+i de Generación de Conocimiento y Retos Investigación 2024. Tras un año de actividad, el proyecto avanza en el diseño y la evaluación de plantas solares híbridas con concentradores bifaciales capaces de integrar las ventajas de la fotovoltaica y de la termosolar de concentración.
Colectores solares bifaciales para más radiación
El proyecto parte de las limitaciones actuales de las tecnologías solares. Los sistemas fotovoltaicos convencionales utilizan principalmente una parte del espectro de la radiación solar, mientras que las plantas termosolares de concentración dependen en gran medida de la radiación solar directa, conocida por sus siglas DNI.
Esa dependencia puede afectar a la capacidad de generación durante episodios con elevada radiación difusa o en situaciones de calima, un fenómeno con impacto relevante en determinadas regiones y cuya frecuencia puede aumentar por los efectos del cambio climático. Hypergen plantea una alternativa mediante colectores híbridos y bifaciales diseñados para captar radiación directa y difusa, además de aprovechar una fracción más amplia del espectro solar.
El uso de las dos caras de los colectores permite incorporar también la radiación reflejada por el suelo, denominada albedo. Con este enfoque, la investigación pretende mejorar el comportamiento de las plantas solares cuando las soluciones convencionales presentan mayores restricciones operativas.
Heliostatos y cilindroparabólicos híbridos
La investigación se estructura en torno a dos desarrollos tecnológicos principales. El primero se centra en heliostatos híbridos bifaciales para plantas solares de torre, concebidos para aprovechar tanto la radiación global como la radiación reflejada por el terreno.
El concepto de heliostato bifacial híbrido utilizado en HYPERGEN ha sido desarrollado y patentado por investigadores del CIEMAT-Plataforma Solar de Almería (PSA), mediante la patente ES2963006A1. El segundo desarrollo aborda colectores cilindroparabólicos bifaciales híbridos, identificados como PTC, con el objetivo de aumentar el aprovechamiento del recurso solar y mejorar la eficiencia de las plantas de concentración solar.
Ambas líneas persiguen facilitar la operación de las plantas en condiciones de menor disponibilidad de radiación solar directa. Además, el proyecto analiza su potencial para reducir costes de construcción y operación, ya que un uso más eficiente del recurso solar podría disminuir la superficie de terreno y algunas infraestructuras necesarias para alcanzar una potencia instalada determinada.
Materiales, suciedad y radiación difusa
El proyecto Hypergen también aborda retos asociados al uso de superficies bifaciales. Entre ellos figura el soiling, la acumulación de polvo y suciedad sobre los colectores, un factor especialmente relevante para el rendimiento de las instalaciones solares.
La investigación estudia asimismo materiales avanzados con alta reflectancia o elevado albedo solar para aumentar la radiación que pueden captar las caras posteriores de los colectores. Otro ámbito de trabajo será el análisis de componentes de la radiación solar que han recibido menor atención en los sistemas de concentración, como la radiación difusa en sistemas de seguimiento solar.
Los resultados previstos aspiran a contribuir al desarrollo de plantas solares con mayor capacidad de generación en condiciones meteorológicas variables. La combinación de tecnologías y el aprovechamiento de más radiación podrían favorecer la producción de energía en periodos con condiciones solares menos favorables o en momentos posteriores a la puesta de Sol, mediante la integración con sistemas de almacenamiento.
El proyecto también evalúa el potencial de estas soluciones para mejorar el rendimiento y prolongar la vida útil de plantas termosolares ya instaladas. Su enfoque se alinea con estrategias nacionales y europeas de investigación e innovación orientadas a la transición hacia un sistema energético descarbonizado.