SolLineal/LinearSUN

Autores: Jesús Gómez Hernández y Domingo Santana.

Actualmente, las plantas termosolares de concentración de potencia con almacenamiento térmico son una de las tecnologías renovables más prometedoras para abastecer la creciente demanda de electricidad y de calor de proceso en muchas aplicaciones industriales. Sin embargo, esta tecnología se enfrenta a un desafiante escenario de altos costes comparada con las tecnologías convencionales basadas en combustibles fósiles. Por tanto, es necesario implementar nuevos desarrollos en la tecnología termosolar que permitan transformar el sistema energético de forma renovable, no contaminante y económicamente viable.

El concepto

El proyecto plantea diseñar una nueva disposición de heliostatos y un nuevo receptor solar en el que se utilicen partículas para almacenar la energía solar.  La novedad del diseño radica en que el nuevo receptor se instala al nivel del suelo, haciendo posible el empleo de partículas, que son pesadas y difíciles de transportar, como medio caloportador de la energía solar. Al instalar el receptor en el suelo, se ha de recibir la radiación desde la parte superior. Por tanto, se diseña un sistema de reflexión secundario “Beam-down” lineal, tal y como esquematiza la figura.

Así, el nuevo campo de heliostatos está formado por varias líneas de heliostatos Fresnel que dirigen la radiación hacia el reflector secundario “Beam-down”. Este espejo sigue la forma de una hipérbola, ya que esta geometría tiene la propiedad de que cualquier rayo dirigido al primer foco sea redirigido hacia el segundo foco, en donde se localiza el receptor solar. Por tanto, los rayos solares se impactan verticalmente sobre el receptor solar.

Del concepto a la aplicación

Este prometedor diseño permite el empleo de receptores pesados, ya que se instalan sobre el suelo. Así, es posible aplicar este diseño a:

- La generación de electricidad.

Se puede utilizar partículas, por ejemplo de arena, como fluido caloportador (HTF) en nuevos receptores de partículas absorbiendo la energía solar concentrada a altas temperaturas, con el potencial de llegar a temperaturas de 800-1000ºC debido a la alta estabilidad térmica de las partículas y a su alto punto de fusión. Este calor almacenado en las partículas se puede utilizar para generar vapor en un intercambiador de calor y mover una turbina de vapor, generando electricidad con un ciclo de potencia Rankine. Detalles de este diseño se pueden encontrar en https://youtu.be/xEZ2NB1V3Gc.

- Secado de minerales.

La industria minera consume ingentes cantidades de recursos energéticos para extraer y tratar las materias primas. Uno de los procesos térmicos más comunes es el secado de las minerales granulados, como por ejemplo: arcillas, sepiolita, arena, feldespato o bentonita. Así, los materiales se transportarían y secarían dentro del receptor solar mientras son directamente irradiados con la energía solar concentrada desde el reflector secundario.

Potencial impacto

El proyecto plantea desarrollar una nueva tecnología capaz de:

- Alcanzar altas temperaturas (800-1000ºC) en el fluido caloportador de las centrales termosolares mediante el uso de partículas, lo que implica un mayor rendimiento energético en la planta de generación eléctrica.

- Disminuir el impacto energético de la industria minera, sustituyendo los actuales hornos secadores que utilizan gas natural y emiten grandes cantidades de CO2, por una solución renovable y no perjudicial para el calentamiento global.

Datos del proyecto

ACES2030-CM es un proyecto con una duración de cuatro años que recibe financiación de los Fondos Estructurales de la Unión Europea a través de la Comunidad de Madrid. Además, esta propuesta cuenta con el apoyo de la Fundación Iberdrola a través del programa de becas “Ayudas para la investigación 2019”.

Contacto

Domingo J. Santana, Responsable de la Universidad Carlos III de Madrid. Grupo UC3M-ISE del Programa ACES2030-CM dsantana@ing.uc3m.es

Coordina ACES2030-CM Manuel Romero del Grupo IMDEAE-UAPAT de IMDEA Energía.

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