Pese a tener la mejor radiación solar del mundo, debido a las óptimas condiciones del desierto nortino, Chile no contaba con ningún doctor en energía solar egresado de alguna institución de educación superior a nivel nacional. Esto cambió el 18 de agosto pasado, cuando el ingeniero civil metalúrgico Mauro Henríquez Heimpeller marcó un hito: se convirtió en el primer graduado del Doctorado en Energía Solar de la Universidad de Antofagasta (UA) y, por lo tanto, el primero del país.

El primer y único Doctorado en Energía Solar en Chile, cuyas puertas se abrieron en 2017, vio a mediados del mes pasado cómo Henríquez, de origen iquiqueño, se tituló con una tesis sobre un tema que venía investigando desde su magíster en esa misma casa de estudios, y en el que pudo profundizar en su vasta experiencia en la industria, específicamente en su trabajo en Soquimich: las sales fundidas que se usan para las plantas de concentración solar o plantas termosolares (distintas a las plantas fotovoltaicas).

“Las sales solares fueron mi primer acercamiento al tema energético”, dice Henríquez, de 43 años, quien ingresó al doctorado y entró a trabajar en la universidad tras abandonar más de una década en la industria. Su tesis abordó precisamente las sales solares, que son una mezcla de un 60 por ciento de nitrato de sodio y un 40 por ciento de nitrato de potasio. Pero él, como elemento novedoso, logró introducir nitrato de litio, logrando una mezcla ternaria (tres compuestos) para el almacenamiento térmico solar. En términos generales a esto se le denomina “sales fundidas”.

Precisamente el tema de las plantas de concentración solar, como alternativa a la industria de las plantas fotovoltaicas, es el que le quita el sueño a Henríquez. Precisa que la energía termosolar es una realidad concreta en otros países, no así en Chile. Sin embargo, él cree que su egreso del doctorado le permitirá potenciar esta industria termosolar como complemento a la fotovoltaica, con el objetivo de que el país tenga una nueva matriz energética.

Paralelamente, agrega, Chile debería pensar en una política de almacenamiento de la energía disponible para satisfacer la demanda futura. Y siempre con foco en sustentabilidad. “El desarrollo de energías renovables no convencionales no puede ser a costa de todo, sin considerar su efecto en el ecosistema y en las comunidades”, plantea el también encargado del Grupo de Almacenamiento Térmico del Centro de Desarrollo Energético (CDEA) de la Universidad de Antofagasta.

-¿Qué importancia tiene para el desarrollo de la energía solar en el país el que ahora seas el primer doctor en esta temática graduado en Chile?

-Bueno, no es solo eso. Yo tengo un perfil distinto tal vez, porque trabajé en la industria antes de hacer este doctorado. En total, fueron como 15 años. En mi última etapa en Soquimich, yo era jefe de planta y hacía los fines de semanas el magíster en la UA. Esa planta producía un material que se le llamaban las sales solares. Sucedió que, de un año para otro, este material se pasó a vender de 2.000 a 100.000 toneladas. Hice mi tesis de magíster sobre eso.  Y a los dos años en la universidad me ofrecen trabajar con ellos. En la vida no todo es dinero, tenía cierta estabilidad económica, estaba bien posicionado, pero me vine a trabajar al Centro de Desarrollo Energético de la UA, y al año siguiente se abrió el doctorado.

-¿Y seguiste trabajando con las sales solares?

-Claro porque ya tenía contacto en la industria y era algo novedoso. Yo creo que no estamos en este mundo para pasar sin pena ni gloria. No nos podemos quedar solo en el discurso si queremos un cambio. Ni tampoco quería trabajar siempre para los dueños. En el tema energético había mitos respecto de que no podíamos abastecernos energéticamente. Constaté que había un 90 por ciento de la matriz en el norte que se abastecía a través de termoeléctricas, entonces me sentí con la responsabilidad de aportar un granito de arena. Y las sales solares fueron la puerta de entrada a este mundo.

-¿Podrías explicar en términos sencillos en qué consistió tu tesis de doctorado?

-Claro. Las plantas de concentración solar, a diferencia de las plantas fotovoltaicas, capturan la radiación solar y la transfieren a un fluido térmico, que son estas sales fundidas que se usan en fase líquida. Estas sales están hechas de nitrato de sodio (60%) y nitrato de potasio (40%), y recirculan en estanques de grandes capacidades (30 mil toneladas aproximadamente) a través de un circuito cerrado hacia la parte superior de una torre de 250 metros de altura. Arriba son reflejadas por la radiación que reflejan los espejos alrededor de dicha torre. Chile es uno de los principales proveedores de estos fluidos térmicos. Es un material probado a nivel internacional, pero en Chile no. Entonces empecé a investigar qué otro material se podría utilizar para la mezcla. Identifiqué una mezcla ternaria que tenía un porcentaje de nitrato de litio. Era importante agregar un tercer elemento, porque una de las desventajas de la sal solar es que si baja los 223 grados, no se mantiene en estado líquido, sino que se cristaliza: es como tener una roca al interior de un estanque de 30 mil toneladas y no puede recircular.

-¿Dónde se hicieron las pruebas de tu investigación?

-En la universidad tenemos una planta piloto. Hay un estanque que se calienta con resistencia eléctrica. Logramos hacer la revisión de todas las mezclas como material de almacenamiento, reemplazar la sal solar (60% de nitrato de sodio y 40% de nitrato de potasio) y la escalamos a esta planta piloto. Quedó a un paso de estar en un nivel semi industrial para poder cambiar la tecnología. Ese fue el valor agregado. Hay que pensar que en las plantas fotovoltaicas existen las baterías electroquímicas, pero son sistemas muy caros y tienen que reponerse a los cinco años. En cambio, en estas plantas de concentración, las sales se almacenan en estos estanques de 30 mil toneladas y pueden durar el proyecto completo, los 25 o 30 años que dure el proyecto. Y el precio es mucho menor.

-¿Cambian las proyecciones para la industria con esta información?

-Lo que pasa es que las plantas fotovoltaicas son una energía probada en Chile. Debe haber unos 2.000 o 3.000 MW. En cambio, hay una sola planta de concentración en Chile y se está construyendo en Cerro Dominador, comuna de María Elena, Región de Antofagasta (según sus sitio web, “para producción de energía eléctrica de 100 MW, con 17 horas y media de almacenamiento de energía térmica en sales fundidas”). Pero para el mundo, esta tecnología es antigua; solo que es nueva en Chile. La gracia es que estas plantas tienen sistema de baterías térmicas, entonces pueden producir energía durante 24 horas. No sucede así con las fotovoltaicas, que solo producen de día porque las baterías electroquímicas tienen costos muy altos.

-¿Y qué hay con el capital humano para desarrollar esta industria en Chile?

-Bueno, aquí hay un tema de desconfianza porque es algo nuevo. Pero nosotros como universidad tenemos la experiencia respecto de este tema. Hay una planta piloto, trabajamos con sales a alta temperatura; tenemos sensores, estanques, sistemas de control. Pero nosotros vamos más allá incluso. Los sistemas de almacenamientos térmicos pueden ser una solución no solo para las plantas de concentración, sino para acoplarlos a las actuales plantas termoeléctricas y hacer el proceso más sustentable.

-¿Engarza esa idea con las metas de descarbonización planteadas a 2050?

-Se acopla bastante bien. Lo que pasa es que la energía eléctrica ha bajado su precio gracias a las renovables (fotovoltaica y eólica, principalmente). Antes era una locura calentar sales eléctricamente y seguir generando energía eléctrica durante la noche. Ahora no es una locura. El tema es que se sigue mirando afuera y viendo cómo estos sistemas se acoplan a las plantas termoeléctricas. Se calentaría con energía de la red y se reutilizaría el mismo ciclo de generación eléctrica de las carboneras, y durante la noche se haría funcionar con las sales.

-¿Aspiras a que las plantas termosolares reemplacen a las fotovoltaicas?

-No. No lo veo como que son ellas o nosotras. Yo lo veo complementario, como un mix. El tema transversal serán los sistemas de almacenamiento térmico para aprovechar las pérdidas residuales de energía eléctrica. Lo que pasa es que fue natural en Chile que las plantas fotovoltaicas sirvieran para satisfacer la necesidad energética durante el día, pero cuando empiece Cerro Dominador van a aparecer plantas de concentración en masa, siento yo. Las plantas fotovoltaicas no pueden reemplazar la generación base, que son las termoeléctricas. Pero las que sí pueden competir con las termoeléctricas son las plantas de conservación, pero entremedio deberían aparecer estos sistemas de almacenamiento para convertir las termoeléctricas, y hacerlas más “verdes”. Hay que aclarar que el almacenamiento es una solución independiente, que podría utilizar cualquier sistema de energía eléctrica para calentar las sales y transferir la energía cuando se requiera. La generación ya no es un problema, pero a futuro, ¿qué se hace con toda la energía disponible si es que no se puede despachar?

-¿Sería un proceso menos contaminante?

-Exactamente. El impacto energético y social sería menor. Tenemos que darle esta segunda mirada de transformar la central termoeléctrica. Tal vez no cerrarla. Porque a través de estos sistemas de almacenamiento podemos seguir generando energía eléctrica. Este concepto lo están proponiendo a través de la Cooperación Alemana Internacional (GIZ), se mira siempre hacia afuera. Pero nosotros tenemos experiencia: podemos hacer un piloto más grande y con tecnología “made in Chile”. Hay fondos disponibles increíbles. El tema es que habrá mucha energía disponible en el sistema; el problema es dónde la guardas. Por eso en Chile puede haber un polo de desarrollo en relación al almacenamiento.

El puente con la economía circular

-¿Cómo imaginas en un horizonte a mediano plazo, digamos de acá a 10 años, más el desarrollo de la industria y en la participación de la energía solar en el sistema?

-La verdad es que no hemos medido. Estamos metidos en el desarrollo tecnológico, analizar los sistemas de almacenamiento, nuevas mezclas. Estamos viendo también como introducir materiales sólidos a la mezcla, como residuos de procesos industriales o mineros. La apuesta en el mundo ha sido fuerte en invertir en sistemas de almacenamiento.

-¿Se abre un nuevo mercado para el litio a partir de su introducción en las sales fundidas como mezcla ternaria?

-Sí. Hace un tiempo tuvimos un convenio con una empresa y ellos desconocían esta temática. A partir de nuestro resultado, vieron la gran oportunidad de desarrollo en este tema. Les interesaba saber la magnitud y volumen para el nitrato de litio que podría utilizarse, ya que su producción principal es carbonato de litio. Estuvimos trabajando dos años con esta empresa, el convenio terminó. Pero si es que baja el precio del carbonato de litio, podría aparecer este nuevo uso como una oportunidad.

-¿Sientes que la industria en formación engancha de alguna manera con los objetivos del nuevo Centro de Economía Circular que se está instalando en la macrozona norte?

-Eso es súper importante. Es justamente un concepto que me gustaría reforzar: energía sustentable. Está muy alineado con el prototipo “DESCOM” que estamos construyendo. Este es un proyecto financiado por el Gobierno Regional de Antofagasta a través del Fondo de Innovación para la Competitividad (FIC) a través del cual reciclaremos las sales fundidas de la vida útil de las plantas solares térmicas. El concepto es vaciar los tanques de almacenamiento en estado líquido, y cambiarlo a una fase sólida. Empaquetar estos sacos y darle un nuevo uso. Engrana con la sustentabilidad y la economía circular. Estamos pensando en darle nuevos usos a las sales: sea para otra planta termosolar o también como fertilizante. Si fuese agua, no hay problema porque con una bomba vaciarías los estanques. Pero como son sales en estado líquido a 300° C, no es tan fácil llegar y sacarlas. En Chile ni siquiera se ha pensado qué se hará después con las sales.

-¿Qué piensas sobre el potencial del hidrógeno verde en Chile?

-No es mi tema, pero el desarrollo del hidrógeno verde está al alero del desarrollo tecnológico de la generación de energía. Si bien como temática es bastante bueno, el hidrógeno verde está aún a nivel de investigación en Chile. No podemos pasar directo a producir si aún no nos ponemos de acuerdo en cuáles serán las principales fuentes de generación eléctrica. Tenemos la primera planta de concentración recién.