¿Qué es la energía solar termoeléctrica y cómo transforma el calor en electricidad?

La energía solar termoeléctrica representa una de las tecnologías renovables más prometedoras del sector eléctrico. A diferencia de los paneles fotovoltaicos convencionales, esta innovadora solución concentra los rayos del sol mediante espejos especiales para generar calor extremo.

Este calor produce vapor a alta presión que impulsa turbinas, transformándose finalmente en electricidad limpia. España lidera el desarrollo mundial con 50 plantas termosolares operativas y 2.300 MW de potencia instalada.

También conocida como energía solar de concentración (CSP) por sus siglas en inglés Concentrated Solar Power, esta tecnología destaca por almacenar energía térmica en sales fundidas. Gracias a este almacenamiento, puede generar electricidad incluso durante la noche.

En 2024, el 25% de la electricidad termosolar española se produjo por la noche, convirtiéndola en solución clave para garantizar suministro eléctrico continuo sin combustibles fósiles.

¿Qué es la energía solar termoeléctrica? Definición y fundamentos

La energía solar termoeléctrica es un sistema que aprovecha la radiación del sol para generar electricidad mediante procesos termodinámicos. Su principio fundamental consiste en concentrar rayos solares con espejos o lentes hasta alcanzar temperaturas entre 300°C y 1.000°C.

Este calor concentrado transforma el fluido térmico en energía eléctrica aprovechable. El funcionamiento se basa en calentar un fluido de transferencia (aceite térmico, sales fundidas o vapor de agua) en un punto focal específico.

El fluido calentado genera vapor que impulsa turbinas conectadas a generadores eléctricos. Similar a centrales térmicas tradicionales, pero totalmente renovable y sin emisiones contaminantes. Actualmente, 6,3 GW de capacidad global CSP (50% del total) incorpora almacenamiento en sales fundidas.

¿Cómo funciona la energía termosolar? Proceso paso a paso

1. Captación y concentración solar

El proceso inicia captando y concentrando radiación solar mediante sistemas ópticos avanzados. Grandes campos de espejos llamados heliostatos (torres centrales) o colectores cilindro-parabólicos rastrean automáticamente el movimiento solar.

Sistemas de seguimiento controlados por ordenador ajustan continuamente la posición de los espejos. Así reflejan y concentran los rayos hacia un receptor central o lineal según la tecnología empleada.

2. Generación de calor extremo

La radiación concentrada impacta sobre un receptor térmico que contiene el fluido de transferencia. Generalmente se utilizan aceites sintéticos o sales fundidas como medio de transporte del calor.

Estos fluidos alcanzan temperaturas entre 150°C y 800°C, acumulando enormes cantidades de energía térmica. Esta energía queda lista para transformarse en electricidad o almacenarse para uso posterior.

3. Producción de vapor y electricidad

El fluido caliente circula por intercambiadores de calor donde transfiere su energía al agua, convirtiéndola en vapor de alta presión. Este vapor se expande a través de turbinas conectadas a generadores eléctricos.

La energía mecánica del movimiento rotatorio se transforma finalmente en electricidad renovable lista para inyectar a la red.

Tipos de tecnologías CSP: comparativa completa

Sistemas de torre central (Power Tower)

Los sistemas de torre central emplean miles de espejos heliostatáticos que siguen el movimiento solar con seguimiento biaxial. Concentran la radiación hacia un receptor ubicado en lo alto de una torre.

Esta tecnología alcanza las temperaturas más elevadas: entre 500°C y 1.000°C. Las torres pueden superar los 260 metros de altura, ofreciendo la mayor eficiencia de conversión y mejor capacidad de almacenamiento térmico.

Colectores cilindro-parabólicos (Parabolic Trough)

Los colectores cilindro-parabólicos son la tecnología termosolar más madura y comercialmente extendida. Consisten en espejos curvos con forma parabólica que concentran radiación sobre un tubo receptor en su línea focal.

Alcanzan temperaturas entre 150°C y 400°C y representan aproximadamente el 90% de plantas termosolares construidas actualmente. Es la tecnología más probada desde los años 80.

Sistemas de disco parabólico (Parabolic Dish)

Los sistemas de disco parabólico emplean un espejo cóncavo en forma de disco que concentra radiación solar en un punto focal. Allí se ubica un motor Stirling que genera electricidad directamente.

Calientan el fluido entre 250°C y 700°C y alcanzan eficiencias de conversión entre 31% y 32%, las más altas entre tecnologías CSP. Sin embargo, su despliegue comercial es aún limitado.

Reflectores lineales Fresnel (Linear Fresnel)

Los reflectores lineales Fresnel utilizan filas de espejos planos o ligeramente curvos que concentran luz solar sobre un receptor lineal elevado. Esta tecnología es más económica que cilindro-parabólicos al usar espejos planos más simples.

Aunque ofrecen menor eficiencia de concentración, China inauguró en 2025 la primera planta Fresnel con sales fundidas alcanzando más de 535°C.

Almacenamiento térmico en sales fundidas: clave de la termosolar

La capacidad de almacenamiento térmico constituye la principal ventaja competitiva frente a otras renovables. Las plantas CSP almacenan calor concentrado en tanques de sales fundidas.

Esta mezcla principalmente de nitrato de sodio y potasio mantiene temperaturas entre 290°C y 595°C. La energía queda disponible durante horas o incluso días.

Este sistema permite que las instalaciones termosolares generen electricidad renovable bajo demanda, incluso durante la noche o períodos sin radiación solar directa.

Las sales fundidas retienen energía térmica entre 7 y 17,5 horas según el diseño de cada planta. Esto garantiza suministro eléctrico constante y confiable 24/7. España lidera mundialmente en almacenamiento térmico con sales fundidas, con plantas operativas demostrando esta capacidad desde 2009.

Top 7 plantas termosolares más importantes del mundo

• Complejo Noor (Ouarzazate, Marruecos) - 580 MW: Uno de los proyectos más ambiciosos globalmente que combina tecnología cilindro-parabólica y torre central. Noor I tiene 160 MW y 500.000 espejos sobre 450 hectáreas. Noor II alcanza 200 MW, mientras Noor III emplea torre central con 150 MW. Suficiente para abastecer más de 1 millón de hogares marroquíes.
• Solana (Arizona, EE.UU.) - 280 MW: La mayor planta cilindro-parabólica con almacenamiento térmico en sales fundidas. Desarrollada por Abengoa Solar, cuenta con 3.200 colectores ocupando 780 hectáreas. Genera electricidad para 70.000 hogares y evita 475.000 toneladas de CO₂ anuales. Su almacenamiento de 6 horas cubre el pico de demanda de aire acondicionado nocturno en Arizona.
• Genesis Solar (California, EE.UU.) - 250 MW: Planta de cilindros parabólicos en el desierto de Mojave cubriendo 780 hectáreas. Consta de dos secciones independientes de 125 MW con capacidad de producción de 560 GWh anuales suministrados a Pacific Gas & Electric.
• Cerro Dominador (Atacama, Chile) - 110 MW: Primera planta termosolar latinoamericana ubicada en el Desierto de Atacama, zona con mayor radiación solar del planeta. Su torre alcanza 252 metros con un receptor de 2.300 toneladas, cuenta con 10.600 heliostatos. El almacenamiento permite generar electricidad hasta 17,5 horas sin radiación directa. Evitará emisión de 643.000 toneladas de CO₂ anuales.
• Andasol (Granada, España) - 150 MW: Primera planta termosolar comercial europea con tecnología cilindro-parabólica y almacenamiento. Compuesta por tres plantas (Andasol 1, 2 y 3) de 50 MW cada una. Andasol 1 inaugurada en 2009 tiene 28.500 toneladas de sales fundidas permitiendo 7,5 horas de almacenamiento. Genera energía para 200.000 hogares siendo referencia mundial en desarrollo termosolar.
• Gemasolar (Sevilla, España) - 19,9 MW: Primera planta comercial mundial con tecnología de receptor de torre central y almacenamiento en sales fundidas. Ubicada en Fuentes de Andalucía, cuenta con 2.650 heliostatos concentrando radiación en torre de 140 metros. Su sistema con 15 horas de almacenamiento logró el récord de 36 días de producción continua.
• Shams 1 (Abu Dhabi, EAU) - 100 MW: Inaugurada en 2013, fue una de las primeras plantas termosolares a gran escala en el Golfo Pérsico. Utiliza tecnología cilindro-parabólica con sistema de limpieza automatizado para mantener eficiencia en condiciones desérticas extremas.

Nota importante: La planta Ivanpah (392 MW, California), que fue la mayor termosolar mundial hasta 2014, cesó operaciones en 2025 tras 11 años de funcionamiento. Problemas de rentabilidad, altos costos operativos y críticas ambientales por impacto en fauna silvestre causaron su cierre.

Ventajas de la energía termosolar CSP (7 beneficios clave)

• Energía 100% renovable e inagotable: Fuente completamente limpia que produce electricidad sin emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo directamente a la lucha contra el cambio climático.
• Almacenamiento térmico de larga duración: Capacidad única de almacenar calor en sales fundidas durante 7 a 17,5 horas. Permite generar electricidad incluso de noche o días nublados. En España, el 25% de electricidad termosolar se produjo por la noche en 2024, superando intermitencia de otras renovables.
• Suministro eléctrico predecible 24/7: La termosolar es, junto a hidroeléctrica, la única fuente renovable síncrona capaz de aportar estabilidad a la red gracias a inercia rotacional y servicios de regulación. Garantiza electricidad bajo demanda proporcionando firmeza y flexibilidad al sistema eléctrico.
• Mayor eficiencia espacial que fotovoltaica: La termosolar industrial requiere entre 3 y 4 veces menos espacio que fotovoltaica para generar la misma cantidad de energía térmica, logrando mayor rendimiento energético por unidad de superficie.
• Integración con infraestructura existente: Las plantas termosolares se integran fácilmente en centrales eléctricas convencionales, aprovechando turbinas y sistemas de generación ya instalados. También compatible con procesos industriales, como demostró Heineken en Sevilla con la primera planta termosolar industrial española, reduciendo 60% el consumo de combustibles fósiles.
• Creación de empleo local cualificado: Se espera que la termosolar genere hasta 150.000 puestos de trabajo especializados en el período 2015-2030 globalmente. En España, las plantas termosolares operan generalmente en municipios con menos de 12.000 habitantes, generando empleo y riqueza en zonas despobladas.
• Compatibilidad con hibridación energética: Permite combinarse con fotovoltaica, eólica o gas natural para maximizar producción y estabilidad de la red eléctrica.

Desafíos y limitaciones actuales de la tecnología CSP

• Requerimientos geográficos específicos: Necesita grandes extensiones de terreno con alta radiación solar directa (DNI superior a 2.000 kWh/m²/año) y altos niveles de irradiación por tiempo muy prolongado. Limitando instalación a zonas desérticas o regiones con abundante sol constante, principalmente en cinturón solar global (latitudes 15-40°).
• Inversión inicial elevada (CAPEX): El coste de construcción supera a fotovoltaica, principalmente debido a materiales y infraestructura necesaria: espejos, torres y sistemas de almacenamiento térmico. Aunque los precios han disminuido significativamente en últimos años, sigue siendo barrera para expansión masiva.
• Consumo de agua para refrigeración: Las plantas requieren agua considerable para mover turbinas de vapor y refrigerar reactores termoquímicos, aspecto crítico en regiones áridas donde típicamente se instalan. Se investigan alternativas con refrigeración seca y uso de agua de mar.
• Mantenimiento especializado complejo: Los sistemas de concentración, espejos móviles y sales fundidas requieren mantenimiento más complejo que paneles fotovoltaicos. El caso Ivanpah evidenció dificultades para mantener espejos alineados con precisión y altos costos operativos (OPEX).
• Competencia con fotovoltaica en costos: El crecimiento se desaceleró significativamente desde 2015 debido a caída dramática del precio fotovoltaico. La evolución tecnológica ha dificultado que proyectos CSP sean económicamente viables frente a solar fotovoltaica.
• Limitaciones de almacenamiento actual: En España, solo el 40% de energía termosolar se puede almacenar actualmente, mostrando margen de mejora. El proyecto CSP 2.0 busca resolver este problema aumentando capacidad de almacenamiento en plantas existentes y nuevas.
• Eficiencia en desarrollo continuo: La conversión energética oscila entre 7% y 25%, mientras sistemas hidroeléctricos alcanzan hasta 90% y turbinas eólicas hasta 59%. Aunque mejora constantemente, sigue siendo área de investigación activa para aumentar rendimiento.
• Impacto ambiental en avifauna: Las altas temperaturas concentradas pueden afectar aves que sobrevuelan instalaciones. Ivanpah reportó aproximadamente 3.500-6.000 muertes de aves anuales por colisiones o inmolaciones, requiriendo medidas de protección específicas como radares aviares y sistemas de disuasión.

Futuro de la energía solar termoeléctrica: tendencias 2025-2050

El futuro de la termosolar de concentración pasa por innovación tecnológica y búsqueda de nuevas aplicaciones. Se desarrollan sistemas híbridos que combinan termosolar con fotovoltaica para garantizar suministro 24/7.

También emergen proyectos de producción de hidrógeno verde utilizando CSP, maximizando aprovechamiento de infraestructura solar y descarbonización industrial.

2025 es un año decisivo para el sector. España trabaja en una guía técnica sobre energía solar térmica de concentración junto al IDAE para facilitar adopción en procesos industriales.

La digitalización mediante inteligencia artificial y modelado predictivo está optimizando operación de plantas existentes. Nuevos materiales de almacenamiento térmico como partículas de bauxita prometen alcanzar temperaturas hasta 1.000°C y extender significativamente horas de generación.

Según proyecciones, la energía termosolar podría proporcionar más del 10% de electricidad mundial para 2050, evitando miles de millones de toneladas de CO₂ anuales.

China lidera el desarrollo global con complejos renovables a escala de gigavatios que integran CSP con almacenamiento térmico junto a fotovoltaica y eólica.

Para lograrlo, será fundamental consolidar marcos regulatorios que valoren adecuadamente los beneficios de la termosolar: almacenamiento térmico eficiente, estabilidad de red y generación despachable que garantiza electricidad renovable 24 horas.