Aplicaciones termoquímicas innovadoras para almacenar energía térmica a temperatura elevada
La tecnología de energía solar concentrada (CSP) es compatible, en principio, con el almacenamiento térmico o termoquímico de energía. Permite guardar el excedente de calor del sol durante el día para abastecer un ciclo de potencia durante las horas nocturnas a fin de garantizar un suministro eléctrico prolongado. Con ello en mente, el proyecto financiado con fondos europeos RESTRUCTURE (Redox materials-based structured reactors/heat exchangers for thermo-chemical heat storage systems in concentrated solar power plants) se dedicó a crear materiales y reactores de diseño novedoso para una nueva generación de tecnologías de almacenamiento de calor para las plantas de CSP, empleando ciclos de reducción-oxidación (rédox) termoquímica. Para cumplir sus objetivos, el proyecto empleó una estructuras monolíticas porosas hechas —íntegra o parcialmente— con los materiales rédox, en lugar de utilizar lechos fijos o fluidizados. De esta manera se pudo ampliar la escala de la producción de estructuras en panal basadas en óxido de cobalto. Con estas estructuras, se construyó un intercambiador de calor/reactor estructurado a escala piloto que permite el almacenamiento termoquímico (TCS) de calor solar en virtud del ciclo en dos etapas de rédox reversible con óxido de cobalto/cobaltoso. Los socios del proyecto instalaron el sistema piloto en una torre solar ya existente en Alemania (la torre solar de Juelich). Demostraron la viabilidad de la tecnología determinando su capacidad repetible y cuantificable de almacenamiento y liberación de calor en una gama amplia de modos de operación con descarga de energía. Se alcanzaron niveles satisfactorios de densidad de almacenamiento de energía y también de capacidad de almacenamiento y se propusieron nuevas mejoras. El sistema mostró una solidez y una flexibilidad operativa suficientes a lo largo de veintiocho ciclos rédox. El equipo de RESTRUCTURE se sirvió de las conclusiones de la experiencia piloto para validar un modelo de reactor numérico detallado y así diseñar un sistema TCS rédox a mayor escala, integrado en una futura planta comercial de CSP de alta temperatura. El concepto de rédox, combinado con los intercambiadores de calor/reactores monolíticos en panal, permitirá el desarrollo de módulos de almacenamiento compactos y flexibles para favorecer la eficiencia operacional a un coste más barato. RESTRUCTURE sentó las bases para un posterior desarrollo y la comercialización de una tecnología novedosa y renovable al 100 % de utilidad para la industria de la CSP.
Palabras clave
Energía solar concentrada, RESTRUCTURE, reactores estructurados, intercambiadores de calor, almacenamiento termoquímico, rédox
