Centrales solares basadas en receptores de partículas ¿El futuro de la CSP?

Autor: Miguel A. Reyes-Instituto IMDEA Energía

Actualmente el 23.7% de la energía eléctrica total producida a nivel mundial es de origen renovable frente al 76.3% producida por fuentes no renovables [1]. En este balance de energía global, el 1.2% es producido mediante energía solar fotovoltaica mientras que el 0.4% lo comparten la energía geotérmica, la solar de concentración CSP y la de los océanos (figura 1).

Figura 1. Distribución en la producción de energía eléctrica durante el año 2015 [1]

A pesar de la todavía escasa contribución de la energía solar y en especial de la CSP al mix del mercado energético global, está probado que la energía del sol es una fuente inagotable capaz de cubrir la totalidad de las necesidades energéticas del planeta con las tecnologías actuales. Una de las principales preocupaciones de IMDEA Energía y en concreto de su Unidad de Procesos a Alta Temperatura es el estudio y mejora de los sistemas de energía solar concentrada (CSP) con el fin de mejorar su eficiencia y competitividad. En este contexto, IMDEA Energía está investigando activamente en la utilización de lechos fluidizados de partículas para su aplicación en centrales CSP para el almacenamiento y el sistema de receptor central (figura 2).

Figura 2. Esquema de una planta CSP utilizando lecho fluidizado de partículas como fluido térmico en el receptor y sistema de almacenamiento

La utilización de lechos fluidizados de partículas en las centrales CSP de torre presenta multitud de ventajas frente a los fluidos térmicos y de almacenamiento convencionales (sales fundidas, aceite térmico o vapor):

  • Se pueden alcanzar temperaturas muy elevadas (1,000 ºC)
  • No existe riesgo de congelación por temperaturas bajas (sales fundidas)
  • Facilidad de transporte
  • Facilidad de almacenamiento
  • Bajo coste

Sin embargo, la utilización de lechos fluidizados todavía presenta algunos retos en los que IMDEA Energía está trabajando actualmente:

  • Diseño de intercambiadores de calor basados en lechos fluidizados (para el intercambio térmico entre las partículas y los fluidos de trabajo)
  • Diseño de reactores solares indirectamente irradiados
  • Estudios de integración para plantas CSP basadas en lechos fluidizados

Estos retos se están abordando desde las perspectivas experimental y numérica a través de diferentes proyectos de investigación como CSP2 [3], STAGE-STE [4], NEXT-CSP [5] o ARROPAR-CEX [6].

 

[1]       REN21 Renewable Energy Policy Network for the 21st Century. Renewables 2016. Global Status Report. 2016.

[2]        Spelling J, Gallo A, Romero M, González-Aguilar J. A High-efficiency Solar Thermal Power Plant using a Dense Particle Suspension as the Heat Transfer Fluid. Energy Procedia 2015; 69:1160–70. doi:10.1016/j.egypro.2015.03.191.

[3]        Concentrated Solar Power in Particles European Project CSP2. European Commission. 2015. http://www.csp2-project.eu/

[4]        STAGE-STE EERA – European Energy Research Alliance. http://www.stage-ste.eu/

[5]        Home – Next-CSP. http://next-csp.eu/

[6]        ARROPAR-CEX: http://www.energia.imdea.org/investigacion/proyectos/arropar-cex

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