{"id":132170,"date":"2013-09-06T08:00:24","date_gmt":"2013-09-06T07:00:24","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132170"},"modified":"2013-08-27T12:56:48","modified_gmt":"2013-08-27T11:56:48","slug":"almacenamiento-termico-en-centrales-solares-de-concentracion-utilizando-materiales-low-cost-basados-en-residuos-industriales-reciclados-reduciendo-el-coste-del-kwh-de-una-forma-sostenible","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2013\/09\/06\/132170","title":{"rendered":"Almacenamiento t\u00e9rmico en centrales solares de concentraci\u00f3n utilizando materiales low-cost basados en residuos industriales reciclados: reduciendo el coste del kWh de una forma sostenible"},"content":{"rendered":"<p><em>Tanto los slags f\u00e9rricos como el Cofalit\u00ae constituyen dos alternativas muy prometedoras dentro del almacenamiento t\u00e9rmico sensible, debido principalmente a su bajo precio, permitiendo reducir el coste del kWh producido en las centrales termosolares, y a la posibilidad de valorizar residuos industriales con gran impacto ambiental o t\u00f3xicos para el ser humano.<\/em><\/p>\n<p><strong>Autor: [Alfonso J. Carrillo del Teso \u2013 Instituto IMDEA Energ\u00eda]<\/strong><\/p>\n<p>Con la iniciativa SunShot<sup>1<\/sup>, el Departamento de Energ\u00eda de los Estados Unidos (DOE) pretende que la electricidad generada mediante energ\u00eda solar llegue a ser econ\u00f3micamente competitiva con otras formas de generaci\u00f3n el\u00e9ctrica al final de esta d\u00e9cada.<\/p>\n<p>Para ello, desde su anuncio en 2011, ha financiado m\u00e1s de 150 proyectos de investigaci\u00f3n en cuatro \u00e1reas: fotovoltaica, solar de concentraci\u00f3n, an\u00e1lisis de sistemas y costes e integraci\u00f3n de sistemas; con el prop\u00f3sito de que el coste del kWh generado mediante energ\u00eda solar, sin la ayuda de ning\u00fan tipo de subvenci\u00f3n, sea de 0,06 $ en el a\u00f1o 2020.<\/p>\n<p>Para la consecuci\u00f3n de este ambicioso objetivo, en lo que respecta a energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n, se est\u00e1n realizando actividades de investigaci\u00f3n en los cuatro componentes principales de las plantas termosolares: colectores, receptores, bloque de potencia y almacenamiento t\u00e9rmico. Este \u00faltimo componente se presenta como uno de los mayores atractivos de la energ\u00eda solar de concentraci\u00f3n con respecto a las otras tecnolog\u00edas renovables, ya que gracias al almacenamiento t\u00e9rmico se podr\u00edan solventar los problemas de intermitencia inherentes al recurso solar. Los objetivos marcados en esta \u00e1rea son los siguientes:<\/p>\n<ul>\n<li>Mejora de la transferencia de calor y del medio de almacenamiento t\u00e9rmico<\/li>\n<li>Coste de almacenamiento t\u00e9rmico &lt; 15 $\/kWh<sub>t<\/sub><\/li>\n<li>Eficiencia exerg\u00e9tica &gt;95 %<\/li>\n<li>Degradaci\u00f3n del material por la corrosi\u00f3n &lt; 15 \u00b5m\/ a\u00f1o<\/li>\n<\/ul>\n<p>Para lograr estos objetivos los esfuerzos en I+D se centrar\u00e1n principalmente en el desarrollo de fluidos de transferencia de calor que sean estables a alta temperatura y en el desarrollo de nuevos sistemas y materiales para el almacenamiento de energ\u00eda que cumplan con los objetivos t\u00e9cnicos y econ\u00f3micos fijados por el DOE.<\/p>\n<p>Dentro de esta \u00faltima \u00e1rea de investigaci\u00f3n se est\u00e1n logrando importantes avances en los tres tipos de almacenamiento t\u00e9rmico existentes: sensible, latente y termoqu\u00edmico. A pesar de ello, hasta la fecha s\u00f3lo se ha implementado comercialmente el almacenamiento de calor sensible utilizando sales fundidas en la planta Gemasolar<sup>2<\/sup>. Sin embargo, uno de los principales inconvenientes que presentan estas sales es su inestabilidad a altas temperaturas.<\/p>\n<p>Una de las alternativas m\u00e1s atractivas que posibilita el almacenamiento t\u00e9rmico sensible a altas temperaturas consiste en el uso de materiales provenientes de residuos industriales reciclados debido al bajo coste que estos presentan. Este es el caso de los materiales cer\u00e1micos producidos a partir de las escorias f\u00e9rricas (<em>slags<\/em>), un residuo proveniente de la industria metal\u00fargica<sup>3<\/sup>. Los <em>slags<\/em> son la fracci\u00f3n no met\u00e1lica del hierro fundido que, debido a su menor densidad, se forman de manera natural en la superficie de la masa fundida dentro del horno. Una vez enfriado, se obtiene un material cer\u00e1mico principalmente constituido por \u00f3xidos de calcio, silicio, hierro y aluminio. Estos materiales cer\u00e1micos, de bajo precio (3,95 $\/ton) y gran abundancia dentro del mercado estadounidense, fueron propuestos por <em>Calvet et al<sup>3<\/sup><\/em>. para el almacenamiento t\u00e9rmico de energ\u00eda. Para demostrar su viabilidad realizaron un estudio de sus propiedades f\u00edsicas en el rango de temperaturas utilizado en las centrales solares de concentraci\u00f3n. El resultado de este estudio demostr\u00f3 que este material reciclado es termoqu\u00edmicamente estable hasta temperaturas de 1100 \u00baC, presenta un coste bastante bajo por unidad de energ\u00eda t\u00e9rmica almacenada (0,21 $\/kWh<sub>t<\/sub>) y una capacidad calor\u00edfica por unidad de volumen igual a 63 kWh\/m<sup>3<\/sup> Por tanto, cumple con creces los objetivos fijados por el DOE para el almacenamiento t\u00e9rmico de energ\u00eda.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2013\/08\/imagen1.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"alignleft  wp-image-132172\" title=\"imagen\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2013\/08\/imagen1-300x197.jpg\" alt=\"\" width=\"167\" height=\"140\" \/><\/a>Otro material propuesto para el almacenamiento t\u00e9rmico, proveniente del reciclado de residuos de alta toxicidad para el ser humano, es el Cofalit\u00ae<sup>4<\/sup> (ver imagen). Este material se obtiene al realizar un tratamiento de vitrificaci\u00f3n a residuos con contenido de amianto. El proceso de vitrificaci\u00f3n, que se realiza mediante la tecnolog\u00eda de arco de plasma<sup>5<\/sup>,permite la completa fusi\u00f3n de las fibras de amianto al calentarlas a temperaturas cercanas a los 1500 \u00baC, destruyendo de esta forma todas las fibras t\u00f3xicas contenidas en el residuo.<\/p>\n<p>El Cofalit\u00ae es un alumino-silicato de calcio, hierro y magnesio con diferentes impurezas dependiendo de su procedencia, presenta un coste de inversi\u00f3n muy bajo, es estable hasta temperaturas cercanas a los 1200 \u00baC y tiene la posibilidad de ser moldeado con la forma deseada. Este \u00faltimo factor es importante ya que una forma adecuada podr\u00eda aumentar la transferencia de calor con fluido caloportador utilizado en la planta, y de esta forma permitir\u00eda paliar uno de los principales problemas que presenta este material debido a su baja conductividad t\u00e9rmica<sup>6<\/sup>.<\/p>\n<p>Tanto los <em>slags<\/em> f\u00e9rricos como el Cofalit\u00ae constituyen dos alternativas muy prometedoras dentro del almacenamiento t\u00e9rmico sensible, debido principalmente a la escasa inversi\u00f3n inicial que suponen, hecho que influir\u00e1 directamente en una reducci\u00f3n del coste del kWh producido en las centrales termosolares. Asimismo la posibilidad de valorizar residuos industriales con gran impacto ambiental o t\u00f3xicos para el ser humano se presenta como la otra ventaja m\u00e1s atractiva de estos materiales.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<ol>\n<li><a href=\"http:\/\/www1.eere.energy.gov\/solar\/sunshot\/csp.html\">http:\/\/www1.eere.energy.gov\/solar\/sunshot\/csp.html<\/a><\/li>\n<li><a href=\"http:\/\/www.torresolenergy.com\/TORRESOL\/gemasolar-plant\/en\">http:\/\/www.torresolenergy.com\/TORRESOL\/gemasolar-plant\/en<\/a><\/li>\n<li>Calvet, N.;Dejean, G.; Unamunzaga,L;. Py, X. In <em>Proceedings of the ASME 2013, 7th International Conference on Energy Sustainability &amp; 11th Fuel Cell Science, Engineering and Technology Conference July 14-19, Minneapolis MN, USA<\/em>; 2013<\/li>\n<li>Py, X.; Calvet, N.; Olives, R.; Meffre, A.; Echegut, P.; Bessada, C.; Veron, E.; Ory, S. <em>Journal of Solar Energy Engineering<\/em> 2011, <em>133<\/em>, 031008.<\/li>\n<li>Calvet, N.; Gomez, J. C.; Faik, A.; Roddatis, V. V.; Meffre, A.; Glatzmaier, G. C.; Doppiu, S.; Py, X. <em>Applied Energy<\/em> 2013<\/li>\n<\/ol>\n<p><a href=\"http:\/\/www.torchprocess.com\/images\/stories\/PDF\/Product_sheet_Cofalit_June2008.pdf\">http:\/\/www.torchprocess.com\/images\/stories\/PDF\/Product_sheet_Cofalit_June2008.pdf<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tanto los slags f\u00e9rricos como el Cofalit\u00ae constituyen dos alternativas muy prometedoras dentro del almacenamiento t\u00e9rmico sensible, debido principalmente a su bajo precio, permitiendo reducir el coste del kWh producido en las centrales termosolares, y a la posibilidad de valorizar residuos industriales con gran impacto ambiental o t\u00f3xicos para el ser humano. Autor: [Alfonso J. 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Para\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1784,543,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132170"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132170"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132170\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132178,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132170\/revisions\/132178"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132170"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132170"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132170"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}