{"id":135081,"date":"2022-02-28T16:15:28","date_gmt":"2022-02-28T15:15:28","guid":{"rendered":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=135081"},"modified":"2022-02-28T16:15:28","modified_gmt":"2022-02-28T15:15:28","slug":"analisis-multiescala-de-las-propiedades-radiativas-de-materiales-en-procesos-de-alta-temperatura","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2022\/02\/28\/135081","title":{"rendered":"An\u00e1lisis multiescala de las propiedades radiativas de materiales en procesos de alta temperatura"},"content":{"rendered":"<p><strong>Autor: Dr. Charles-Alexis Asselineau (IMDEA Energ\u00eda)<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">La generaci\u00f3n de calor en procesos industriales a alta temperatura y la producci\u00f3n de electricidad son responsables de m\u00e1s del 54% de las emisiones globales de CO<\/span><sub><span style=\"color: #000000\">2<\/span> <\/sub><a href=\"#_ftn1\" name=\"_ftnref1\">[1]<\/a><span style=\"color: #000000\">. Tan solo en la UE, los combustibles f\u00f3siles son el origen del 40% de la electricidad consumida en 2018<\/span> <a href=\"#_ftn2\" name=\"_ftnref2\">[2]<\/a><span style=\"color: #000000\"> y aproximadamente el 75% del consumo de energ\u00eda de las industrias intensivas en energ\u00eda en 2016<\/span> <a href=\"#_ftn3\" name=\"_ftnref3\">[3]<\/a><span style=\"color: #000000\">.<\/span> <span style=\"color: #000000\">Sin duda, estos dos sectores deber\u00e1n experimentar transformaciones significativas con el fin de alcanzar los objetivos del Acuerdo de Par\u00eds para el a\u00f1o 2030 con el objeto de sustituir combustibles f\u00f3siles por fuentes de energ\u00eda libres de CO<sub>2<\/sub>. De hecho, la Uni\u00f3n Europea ha establecido el ambicioso objetivo de alcanzar la neutralidad de carbono para el a\u00f1o 2050; lo que supone para las 4 principales industrias emisoras de CO<sub>2<\/sub> (producci\u00f3n de electricidad, cemento, acero e industria qu\u00edmica) profundas adaptaciones en donde los combustibles f\u00f3siles ser\u00e1n reemplazados progresivamente por combustibles alternativos (hidr\u00f3geno, biomasa, amon\u00edaco, combustibles sint\u00e9ticos&#8230;), energ\u00edas t\u00e9rmicas renovables capaces de producir elevadas temperaturas (como la energ\u00eda solar t\u00e9rmica de concentraci\u00f3n), la utilizaci\u00f3n de dispositivos electro-t\u00e9rmicos alimentados por electricidad renovable, y que depender\u00e1n principalmente de la econom\u00eda del proceso. Por otra parte, nuevos procesos de alta temperatura que operan hasta m\u00e1s de 1500 \u00b0C para proporcionar opciones econ\u00f3micas de almacenamiento de electricidad<\/span> <a href=\"#_ftn4\" name=\"_ftnref4\">[4]<\/a><a href=\"#_ftn5\" name=\"_ftnref5\">[5]<\/a> <span style=\"color: #000000\">y combustibles alternativos<\/span> <a href=\"#_ftn6\" name=\"_ftnref6\">[6]<\/a> <span style=\"color: #000000\">est\u00e1n siendo explorados.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">La eficiencia y viabilidad econ\u00f3mica de las diferentes soluciones tecnol\u00f3gicas dependen de una gesti\u00f3n adecuada de las transferencias de calor a alta temperatura mediante un control de la distribuci\u00f3n espectral y direccional de la radiaci\u00f3n. A temperaturas moderadas, la fabricaci\u00f3n de materiales compuestos por capas delgadas permite promover la emisi\u00f3n en bandas espectrales espec\u00edficas. Sin embargo, a altas temperaturas (por encima de los 650 \u00b0C), la estabilidad mec\u00e1nica de los recubrimientos suele verse comprometida y las superficies met\u00e1licas se da\u00f1an en contacto con el aire. Adem\u00e1s, la efectividad de la selectividad espectral disminuye ya que los espectros de emisi\u00f3n solar y t\u00e9rmica se solapan significativamente.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">Cuando no es viable beneficiarse de la selectividad espectral existe la posibilidad de recurrir al control de las propiedades direccionales de la radiaci\u00f3n. Se trata de una ruta poco explorada, pero que se emplea en concentraci\u00f3n solar, concretamente en receptores de cavidades para alcanzar temperaturas m\u00e1s elevadas que en receptores externos, aunque no se formalice de esta manera. En esta aproximaci\u00f3n, se considera que la geometr\u00eda de las superficies que participan en los intercambios de energ\u00eda influye sobre la distribuci\u00f3n angular y espectral de la radiaci\u00f3n emitida y reflejada, independientemente de las propiedades \u00f3pticas intr\u00ednsecas del material del que est\u00e9n compuestas. El proyecto MSCA IF HEASeRS (High tEmperature Angular-Selective Radiant Surfaces) se centra en analizar dicha influencia en el rango espectral caracter\u00edsticos de la radiaci\u00f3n solar y la radiaci\u00f3n t\u00e9rmica (calor) sobre materiales usados industrialmente en aplicaciones a alta temperatura. Este an\u00e1lisis se realiza a m\u00faltiples escalas (Ilustraci\u00f3n 1):<\/span><\/p>\n<ul>\n<li><span style=\"color: #000000\">Micro-escala (1 \u2013 100 \u00b5m), se analiza el efecto de rugosidades en la superficie.<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">Meso-escala (100 \u00b5m \u2013 10 cm), se consideran estructuras superficiales, como ranuras y redes de extrusiones o protuberancias.<\/span><\/li>\n<li><span style=\"color: #000000\">Macro-escala (&gt;10 cm), se observa el comportamiento radiativo anisotr\u00f3pico resultante del conjunto de micro y meso escalas y se aplica al dise\u00f1o de dispositivos radiantes altamente eficientes.<\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">Los resultados obtenidos tienen aplicaci\u00f3n en todo tipo de procesos de alta temperatura y evitan gran parte de las limitaciones encontradas en los conceptos existentes.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2022\/02\/Figura-1-1.png\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter wp-image-135085\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2022\/02\/Figura-1-1.png\" alt=\"\" width=\"480\" height=\"353\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2022\/02\/Figura-1-1.png 748w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2022\/02\/Figura-1-1-300x221.png 300w\" sizes=\"(max-width: 480px) 100vw, 480px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center\"><em><span style=\"font-size: 1\">Ilustraci\u00f3n 1: Resumen del programa cient\u00edfico del proyecto MSCA IF HEASeRS<\/span><\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: left\"><span style=\"color: #000000\"><u>Enfoque hacia aplicaciones industriales<\/u><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">Para asegurar que el trabajo desarrollado en HEASeRS puede dar lugar a aplicaciones industriales a corto-medio plazo, se han seleccionado materiales consultando a proveedores, fabricantes y\/o usuarios de dispositivos de alta temperatura. Tambi\u00e9n se han escogido materiales cer\u00e1micos avanzados.<\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\"><span style=\"color: #000000\">El trabajo de simulaci\u00f3n num\u00e9rica se desarrolla haciendo uso de herramientas open-source con el objeto de poder distribuirlo libremente y fomentar una r\u00e1pida difusi\u00f3n del conocimiento. HEASeRS colabora con centros expertos europeos para sintetizar, modificar y medir propiedades \u00f3pticas de materiales refractarios, cer\u00e1micos y met\u00e1licos de alta temperatura.<\/span><\/p>\n<p><strong>Referencias<\/strong><\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref1\" name=\"_ftn1\">[1]<\/a> \u201cHydrogen From Renewable Power: technology outlook for the energy transition\u201d &#8211; IRENA; 09\/2018.<\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref2\" name=\"_ftn2\">[2]<\/a> \u201cShedding light on energy in the EU\u201c \u2013 Eurostat; 2020.<\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref3\" name=\"_ftn3\">[3]<\/a> \u201cEnergy data \u2013 2020 Edition\u201d \u2013 Eurostat; 2020.<\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref4\" name=\"_ftn4\">[4]<\/a> A. Datas et al., <em>Energy<\/em>, 2016, <strong>107<\/strong>, 542\u2013549.<\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref5\" name=\"_ftn5\">[5]<\/a> C. Amy et al., <em>Energy Environ. Sci.<\/em>, 2019, <strong>12<\/strong>, 334\u2013343.<\/p>\n<p><a href=\"#_ftnref6\" name=\"_ftn6\">[6]<\/a> S. Brynolf et al., <em>Renew. <\/em><em>Sustain. Energy Rev.<\/em>, 2018, <strong>81<\/strong>, 1887\u20131905.<\/p>\n<p><strong>Contacto<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify\">Dr. Charles-Alexis Asselineau, MSCA IF fellow en IMDEA Energ\u00eda (Unidad de Procesos de Alta Temperatura) &#8211; <a href=\"mailto:charlesalexis.asselineau@imdea.org\">charlesalexis.asselineau@imdea.org<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autor: Dr. Charles-Alexis Asselineau (IMDEA Energ\u00eda) La generaci\u00f3n de calor en procesos industriales a alta temperatura y la producci\u00f3n de electricidad son responsables de m\u00e1s del 54% de las emisiones globales de CO2 [1]. Tan solo en la UE, los combustibles f\u00f3siles son el origen del 40% de la electricidad consumida en 2018 [2] y aproximadamente el 75% del consumo de energ\u00eda de las industrias intensivas en energ\u00eda en 2016 [3]. Sin duda, estos dos sectores deber\u00e1n experimentar transformaciones significativas con el fin de alcanzar los objetivos del Acuerdo de Par\u00eds para el a\u00f1o 2030 con el objeto de sustituir\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":[549,1],"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\/135081"}],"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=135081"}],"version-history":[{"count":13,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135081\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":135096,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/135081\/revisions\/135096"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=135081"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=135081"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=135081"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}