Almacenamiento termoquímico de energía para centrales solares térmicas de concentración

El pasado mes de noviembre se cumplió un año de la puesta en marcha del ambicioso proyecto TCS Power, que partió con el objetivo de desarrollar un nuevo sistema de almacenamiento termoquímico de energía para plantas de energía solar concentrada, que tenga la capacidad de contribuir significativamente a la reducción de los costes de producción de electricidad1.

Autor: [Alfonso J. Carrillo del Teso – Instituto IMDEA Energía]

El proyecto, financiado por la Comisión Europea dentro del 7º Programa Marco, está coordinado por el prestigioso centro de investigación alemán DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.) y cuenta con la participación inicial de otros seis socios: la compañía israelí Siemens CSP; la empresa suiza Bühler AG; la compañía con sede en Bélgica Eramet et Comilog Chemicals, S.A.; el centro de investigación Paul Scherrer Institute ; la Universidad de Siegen (Alemania); y el Instituto IMDEA Energía, localizado en el municipio madrileño de Móstoles.

Este consorcio de empresas de primer nivel y centros de investigación de alto rendimiento, pretende con este proyecto desarrollar y evaluar sistemas de almacenamiento termoquímico de energía, que permitan que, partiendo de una fuente intermitente de energía renovable como es el sol, se pueda generar electricidad las 24 horas del día.

El almacenamiento termoquímico de energía presenta como principales ventajas su alta densidad de almacenamiento, por encima del almacenamiento en forma de calor sensible o latente, y su posibilidad de trabajar a altas temperaturas, fuera del rango de estabilidad de las sales fundidas, que a día de hoy es el único sistema de almacenamiento térmico implantado comercialmente. Esto último facilitará su acoplamiento a plantas futuras, que están diseñadas para trabajar en un rango mayor de temperaturas, con el consiguiente incremento de la eficiencia global del proceso.

El funcionamiento de estos sistemas está basado en la reversibilidad que presentan algunas reacciones gas-sólido:

 Durante las horas de sol, parte de la energía captada se emplearía en llevar a cabo una reacción endotérmica (carga). Los productos de esta reacción son almacenados de forma separada, para luego durante la noche o cuando el recurso solar sea escaso, recombinarlos teniendo lugar una reacción exotérmica (descarga), que liberaría la energía almacenada previamente y que sería empleada en el bloque de potencia para producir electricidad. En la siguiente figura se puede visualizar el funcionamiento de esta tecnología de forma esquemática2.

En concreto, el proyecto TCS Power, se centra en el desarrollo de dos sistemas:

El primero, basado en la deshidratación del hidróxido cálcico y re-hidratación del óxido cálcico, está diseñado para su acoplamiento a centrales con captadores solares de tipo cilindro-parabólico; mientras que el segundo, basado en el par redox Mn2O3-Mn3O4, está pensado para su incorporación a centrales solares tipo torre, con receptor volumétrico de aire.

 

Inicialmente se estudiarán los materiales de partida, prestando especial atención a la cinética de las dos reacciones (endo y exotérmica), a la estabilidad de los ciclos de carga y descarga, y a las posibles modificaciones que puedan mejorar ambos aspectos; con la finalidad de obtener un material que pueda ser utilizado en el reactor, que paralelamente ha sido diseñado y construido para la prueba de concepto a escala de laboratorio, y posteriormente a escala de planta piloto, que permitirá, de una forma más precisa, evaluar su posterior integración en plantas comerciales.

Todo este esfuerzo servirá para demostrar la fiabilidad y eficiencia del almacenamiento termoquímico que, en un futuro, posibilitará una producción continúa de electricidad de forma más económica, a partir de una fuente intermitente de energía renovable.

 

1.        TCS Power <http://www.tcs-power.eu/ >

2.        Wörner, A., Binyamini, S., Giger, F.,Soupart, J.B., Gonzalez-Aguilar, J., Steinfeld, A., Trettin, R., The TCSPower Project Thermochemical Energy Storage for Concentrated Solar Power Plants, In: 18th SolarPACES International Symposium, Marrakesch, Maroc.

 

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