Innowacyjna koncepcja termochemicznego magazynowania wysokotemperaturowego ciepła do późniejszego wykorzystania
Technologia koncentracji energii słonecznej (CSP) jest w zasadzie kompatybilna z termochemicznym magazynowaniem energii. Nadmiar ciepła słonecznego magazynowany jest w ciągu dnia, aby zasilać cykl parowy w godzinach wieczornych i nocnych, co umożliwia wydłużoną produkcję energii elektrycznej. W tym kontekście, w ramach finansowanego ze środków UE projektu RESTRUCTURE (Redox materials-based structured reactors/heat exchangers for thermo-chemical heat storage systems in concentrated solar power plants) opracowano materiały i nowe konstrukcje reaktora do nowej generacji urządzeń magazynujących ciepło w elektrowniach CSP, oparte na termochemicznych cyklach reakcji redoks. Aby tego dokonać, uczestnicy projektu wykorzystali porowate struktury monolityczne wykonane w całości lub częściowo z materiałów redoks zamiast używania złóż upakowanych lub fluidalnych. W ten sposób udało się zwiększyć skalę produkcji struktur plastra miodu na bazie tlenku kobaltu. Struktury te wykorzystano do zbudowania pilotażowego strukturyzowanego reaktora/wymiennika ciepła, który pozwala na termochemiczne magazynowanie (TCS) energii słonecznej w oparciu o dwuetapowy odwracalny cykl reakcji redoks z kobaltem/tlenkiem kobaltu. Partnerzy projektu zainstalowali pilotażowe urządzenie w istniejącej elektrowni słonecznej w Niemczech (wieża słoneczna w Juelich). Technologię z powodzeniem przetestowano, określając powtarzalną i obliczalną zdolność do magazynowania/uwalniania ciepła w szerokim zakresie różnych trybów wyładowania energii. Uzyskano zadowalające poziomy gęstości oraz zdolności magazynowania energii, a także zaproponowano dalsze udoskonalenia. System wykazał się wystarczającą solidnością i elastycznością operacyjną w 28 cyklach reakcji redoks. Uczestnicy projektu RESTRUCTURE wykorzystali wyniki badania pilotażowego do przetestowania szczegółowego numerycznego modelu reaktora w celu stworzenia większego systemu TCS redoks, który miałby być zintegrowany z przyszłą wysokotemperaturową elektrownią CSP. Koncepcja redoks, wraz z monolitycznymi reaktorami/wymiennikami ciepła o strukturze plastra miodu, umożliwi budowę kompaktowych i elastycznych modułów do magazynowania energii, co przełoży się na zwiększenie wydajności przy mniejszych kosztach. Projekt RESTRUCTURE przygotował grunt pod dalszy rozwój i komercjalizację nowatorskiej i w 100% odnawialnej technologii dla branży CSP.
Słowa kluczowe
Skoncentrowana energia słoneczna, RESTRUCTURE, reaktory strukturalne, wymienniki ciepła, magazynowanie termochemiczne, redoks
