Archivo de octubre, 2021

Desarrollo de una nueva metodología para corregir la deriva en heliostatos

Autor: Alejandro Martínez, IMDEA Energía

Los heliostatos son los concentradores solares que se emplean en las centrales solares de torre central. Se componen de uno o varios espejos, denominados facetas, anclados a una estructura que sigue al sol mediante un sistema de seguimiento de doble eje. Su objetivo es reflejar la radiación solar y dirigirla al receptor, situado en la parte más alta de la torre, para generar calor y producir, por ejemplo, electricidad. Uno de los principales problemas de este tipo de concentradores es la deriva o error de apunte dependiente del tiempo, lo que produce que la luz reflejada por el heliostato se desplace por el receptor a lo largo del día. La deriva influye negativamente en la eficiencia óptica del concentrador al producir perdidas por desbordamiento, por lo que su conocimiento y estudio resultan de gran interés para poder minimizar sus efectos adversos. Con dicho fin, la Unidad de Procesos de Alta Temperatura (UPAT) del Instituto IMDEA Energía ha desarrollado una nueva metodología que permite corregir la deriva.

La deriva se produce por desalineaciones en la estructura del heliostato, como que el pedestal no esté completamente vertical, que esté ligeramente rotado, que los dos ejes del sistema de seguimiento no sean perpendiculares, etc. La Fig. 1 muestra todas las desalineaciones posibles para un heliostato con sistema de seguimiento basado en alabeo-cabeceo. Tradicionalmente, la deriva se corrige sin conocer la causa que la produce. Para ello, la deriva es evaluada para después calcular las correcciones dependientes del tiempo que deben aplicarse a los motores capaces de corregirla. Esta forma de corrección obliga a evaluar la deriva con cierta periodicidad, ya que la deriva variará dependiendo de la posición del sol. Por el contrario, la metodología desarrollada por la UPAT se basa en la determinación de todas las desalineaciones de la estructura del heliostato para después resolver el sistema de ecuaciones del seguimiento solar teniéndolas en cuenta. Dado que las desalineaciones de la estructura no dependen del tiempo, tan solo es necesario determinarlas una vez.

Figura 1: Heliostato del campo solar de IMDEA Energía (izquierda) y esquema con las posibles desalineaciones de su estructura (centro y derecha)

Esta nueva metodología se divide en dos partes. La primera emplea el uso de un inclinómetro biaxial para determinar la posible falta de perpendicularidad de los ejes del sistema de seguimiento y la posible inclinación del pedestal. Con el inclinómetro se determinan además las relaciones ángulo-elongación de los motores. La segunda parte consiste en evaluar la deriva y obtener las desalineaciones de la estructura restantes que no se pueden determinar con el inclinómetro. La clave de esta metodología es dividir el problema en dos, ya que el número de parámetros a determinar es demasiado elevado para hacerlo solo mediante el análisis de la deriva. Esta metodología ha sido aplicada a 7 heliostatos del campo solar ubicado en el instituto IMDEA Energía, logrando corregir la deriva durante 8 horas tal y como se muestra en la Fig. 2.

Figura 2: Curvas de deriva de uno de los 7 heliostatos antes y después de corregirla. La imagen de la izquierda muestra la deriva sobre el receptor y la imagen de la derecha muestra sus dos componentes, horizontal y vertical, en función del tiempo

Los resultados de esta investigación han sido presentados en la pasada edición del congreso internacional SolarPACES 2021 y se enmarca en las actividades del programa de investigación ACES2030-CM y el proyecto europeo H2020 SFERA-III.

Referencias

Martínez-Hernández, A., Gonzalo, I. B., Romero, M., González-Aguilar, J. (2020). Drift analysis in tilt-roll heliostats. Solar Energy, 211, 1170-1183.

Martinez Hernandez, A., Conceição, R., Romero, M. Gonzalez-Aguilar, J. Heliostat Drift Correction by Parametrized Analysis, en SolarPACES2021 (online), contribución oral.

Contacto

Alejandro Martínez, Investigador del grupo IMDEAE-UPAT del Programa ACES2030-CM.

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

Etiquetas:
Categorias: General

Recubrimientos altamente eficaces en la inactivación del coronavirus SARS-CoV-2 así como una amplia colección de virus y bacterias

Autor: Ana Iglesias Juez. Instituto de Catálisis y Petroleoquímica. CSIC

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Alcalá de Henares han desarrollado un nuevo tipo de recubrimientos para superficies de contacto que inactiva eficientemente el coronavirus SARS-CoV-2, causante de la covid-19, y evita la propagación y transmisión de agentes patógenos (tanto virus como bacterias) permitiendo entornos más seguros.

Esta barrera de contención se basa en el empleo de un material con acción biocida sobre las superficies. El nanomaterial, que ya ha sido protegido mediante patente, es utilizado como recubrimiento de diferentes superficies (superficies de trabajo, textiles, de instrumental, de tránsito…). Por tanto, la invención se enmarca en el sector de la salud y tiene su aplicación no sólo en el ámbito hospitalario y de la industria alimentaria para evitar infecciones, sino que también se puede extender a todos aquellos entornos con gran tránsito de personas, como guarderías y colegios, aeropuertos, gimnasios, instalaciones deportivas, restaurantes, hoteles, oficinas, estaciones de transporte masivo, edificios públicos, áreas comerciales y residenciales, cuyas superficies de contacto se convierten en focos de propagación de infecciones y enfermedades, por las condiciones de aglomeración, calor y humedad.

Estos recubrimientos incluyen un nanomaterial fotocatalítico que se activa en condiciones de iluminación y produce alto estrés oxidativo sobre la envoltura lipídica y las proteínas de la membrana del microorganismo, anulando su capacidad de infectar células o causando su muerte (en el caso de las bacterias). Además, las superficies permanecen libres de colonización bacteriana y de formación de biopelículas. Esto les confiere propiedades biocidas muy eficientes evitando la proliferación de microorganismos en las superficies y su consiguiente transmisión.

Figura 1. Inactivation results for CSIC patented material based on ZnO and BiVO4. Top: Colony Forming Units (CFU), S. aureus and E. coli aerosol. Bottom: Plaque-forming units (PFU), (A) HCoV-229E and (B) SARS-CoV-2. (Dark conditions: L (-). Daytime lighting conditions: L (+))

El material está constituido por nanopartículas de dos semiconductores: óxido de cinc y vanadato de bismuto. Ambos compuestos son muy estables, fáciles de sintetizar, de bajo coste y reducida toxicidad, siendo biocompatibles en contacto con la piel. Los recubrimientos son estables y resistentes a la abrasión y a los lavados sin perder su actividad ni liberar material.
La elevada eficacia viricida y bactericida se debe a la reducción efectiva de la recombinación de pares de electrones-hueco fotogenerados y se correlaciona con una mayor generación de radicales HO• (especies ROS). Estas especies ROS fotogeneradas son las causantes del daño en la membrana celular y producen un alto estrés oxidativo intracelular en las bacterias.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) insiste en que se deben tomar acciones preventivas contra los microorganismos patógenos. Los productos biocidas deben servir para destruir o suprimir la propagación de bacterias, virus y hongos en objetos y superficies inanimados. Además, la legislación europea exige el desarrollo de productos más eficientes con aditivos más ecológicos y con baja o nula toxicidad para el ser humano. Todo ello hace que los recubrimientos desarrollados presenten un gran potencial de implementación en el mercado.

Referencia: ES1641.1595. Ana Iglesias Juez, Belén Bachiller Baeza, Eva Castillejos López, Fernando Fresno García, Ángela Vázquez Calvo, Antonio Alcamí Pertejo, Laura Valenzuela, Roberto Rosal García.

Contacto

Ana Iglesias Juez, Investigadora del grupo FCF del programa FotoArt-CM.

Coordina FotoArt-CM: Víctor A. de la Peña O´Shea, Instituto IMDEA Energía.

Etiquetas:
Categorias: General

Creación de un ecosistema de almacenamiento de energía a nivel europeo. Principal reto del proyecto STORIES (Storage Research Infrastructure Ecosystem)

Autor: Rocío Bayón, CIEMAT

El próximo 1 de noviembre de 2021 arrancará el proyecto STORIES (Storage Research Infrastructure Ecosystem) que durará 4 años y estará financiado por el Programa Europeo Horizon 2020 dentro de la convocatoria H2020-LC-GD-2020 (Building a low-carbon, climate resilient future: Research and innovation in support of the European Green Deal).

Su principal objetivo es iniciar y mantener a largo plazo un esfuerzo coordinado de investigación entre compañías privadas e instituciones de investigación con experiencia común en tecnologías de almacenamiento de energía (AE) con el fin de identificar y promover formas de escalar dichas tecnologías dentro de la Unión Europea. En este sentido, el Proyecto STORIES pretende alcanzar seis objetivos bien definidos:

  1. Promover un ecosistema europeo formado por la industria y los centros de investigación en tecnologías de almacenamiento híbrido.
  2. Proporcionar acceso a materiales e infraestructuras de talla mundial relacionadas con el AE.
  3. Extender y avanzar la integración de la comunidad europea del AE.
  4. Mejorar la innovación involucrando a expertos industriales.
  5. Asegurar la sostenibilidad de la investigación en AE a largo plazo.
  6. Establecer una organización de referencia europea para promover y coordinar la cooperación internacional en investigación sobre AE desde y hacia Europa.

Para conseguir estos objetivos el proyecto STORIES cuenta con una financiación total de 7 M€ y la participación de 16 instituciones como socios de un núcleo central y otras 23 organizaciones que constituyen lo que se denomina una red extendida. El CIEMAT es uno de los 16 socios de dicho núcleo central y participa en el proyecto a través de cinco Unidades de Investigación: cuatro del Departamento de Energía (Almacenamiento Térmico de Energía (IP del CIEMAT), Análisis de Sistemas Energéticos, Energía Solar Fotovoltaica y Valorización Termoquímica Sostenible) y una del Departamento de Tecnología (Sistemas Eléctricos de Potencia).

Uno de los principales alicientes de este proyecto es que va a permitir el acceso a usuarios tanto de mundo académico como de la industria a un total de 58 instalaciones singulares de talla mundial y 6 servicios virtuales pertenecientes a un total de 39 instituciones. Dicho acceso lleva asociado un proceso selectivo previo en el que se evaluará, no sólo la actividad propuesta por los aspirantes sino también, la capacidad de la instalación correspondiente para cumplir con los requisitos técnicos demandados para realizar dicha actividad. En este sentido el CIEMAT participa con tres instalaciones singulares:

Además del acceso a instalaciones singulares, el proyecto STORIES consta de otros paquetes de trabajo donde se van a desarrollar actividades de I+D relacionadas con el AE en toda la cadena de valor: desde el punto de vista de materiales y medios de almacenamiento, modelizado de sistemas de almacenamiento híbridos así como la evaluación de la sostenibilidad de dichos sistemas a lo largo de todo su proceso de implementación. Finalmente, otra parte importante del proyecto se ocupa de actividades de formación y movilidad internacional principalmente de estudiantes y jóvenes investigadores así como de la diseminación y explotación de los resultados obtenidos.

Para más información sobre el proyecto STORIES visitar el siguiente enlace:

https://www.eera-energystorage.eu/stories.html

Contacto

Rocío Bayón, Investigadora del grupo CIEMAT-ATYCOS del Programa ACES2030-CM.

Coordina ACES2030-CM: Manuel Romero Álvarez. IMDEA Energía.

Etiquetas:
Categorias: General