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El azufre puede transformar el futuro del almacenamiento de energía solar

Aunque en la actualidad las sales fundidas acaparan la atención para almacenar calor de la luz solar concentrada, un nuevo demostrador de torre solar que combina partículas de bauxita con azufre ha mostrado mucho potencial. La nueva tecnología podría almacenar más energía solar durante períodos de tiempo más largos y liberarla según fuese necesario.

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El almacenamiento térmico de la energía solar sobrante es una característica inherente de las centrales eléctricas de energía solar concentrada. No solo sirve como base de una generación fiable para la generación de electricidad para una carga de base, sino que también está a la altura del desafío de generar electricidad según las necesidades al que se enfrentan las fuentes de energía renovables. Es posible almacenar calor a temperaturas extremadamente altas utilizando un medio de almacenamiento líquido o sólido. Encontrar soluciones más económicas y eficientes para captar más luz del sol y almacenar más energía térmica durante mucho tiempo es el objetivo principal del proyecto financiado con fondos europeos PEGASUS. Para alcanzar sus objetivos, los socios del proyecto han aprovechado las posibilidades del azufre para almacenar energía solar de forma termoquímica y generar electricidad sin carbono a todas horas. El proyecto combinó este concepto con un innovador receptor centrífugo que puede calentar partículas de bauxita hasta 900 °C utilizando energía solar concentrada. La tecnología fue puesta a prueba en la torre de energía solar de Jülich del Centro Aeroespacial Alemán.

Ciclo de almacenamiento con azufre: no se pierde energía

El concepto clave detrás del almacenamiento de energía solar en azufre se basa en la combustión de este material. El proceso innovador desarrollado por el equipo del proyecto implica varios pasos. La luz solar enfocada en la torre de energía solar se captura en un receptor de partículas centrífugo que suministra el calor a alta temperatura para descomponer ácido sulfúrico (H2SO4) en agua, dióxido de azufre (SO2) y oxígeno. En un segundo paso, se transforma el SO2 en azufre elemental y H2SO4 en un reactor de deshidrogenación innovador. A continuación, cuando se necesita energía, se realiza la combustión del azufre para generar calor a alta temperatura y SO2. «Esta combustión puede generar calor de alta calidad a temperaturas mayores que 1 200 °C, adecuadas para generar electricidad utilizando una turbina de gas. En comparación con otros mecanismos de almacenamiento del calor, la energía almacenada (en forma de calor) se puede recuperar a una temperatura mayor que la de la entrada original (900 °C), lo cual permite usar esquemas de generación de energía más eficientes», explica Dennis Thomey, coordinador del proyecto. Durante este ciclo, se recoge el azufre para formar una pila y se almacena el H2SO4 en depósitos adecuados. Cuando luce el sol, la pila de azufre aumenta y el depósito de H2SO4 se vacía. Durante la noche, o cuando está nublado, la pila de azufre disminuye mientras se llena el depósito de H2SO4. La energía renovable se genera con tasas de generación constantes mientras se utilizan el H2SO4 y el azufre como portadores de energía sin prácticamente ninguna pérdida de energía.

Potencial prometedor del azufre

El ciclo del azufre elemental puede almacenar y suministrar calor a una temperatura mayor que la posible con sales fundidas, que se utilizan como medio de almacenamiento convencional en las torres de energía solar. Además, en comparación con los sistemas de almacenamiento térmico clásicos que, inevitablemente pierden una cantidad apreciable de calor hacia el entorno con el tiempo, la energía solar se puede almacenar a largo plazo en azufre sólido, para luego liberarse a voluntad. «El ciclo de azufre no solo puede almacenar energía solar de forma permanente sin prácticamente ninguna pérdida de energía sino que, como se trata de uno de los elementos sólidos más ligeros y es extremadamente rico en energía, tiene una densidad de energía treinta veces mayor que las sales fundidas. El almacenamiento de energía solar a largo plazo es un requisito previo importante para sustituir completamente las centrales eléctricas con combustibles fósiles por fuentes de energía renovables», concluye Thomey.

Palabras clave

PEGASUS, azufre, energía solar, H2SO4, sal fundida, almacenamiento térmico, ácido sulfúrico, dióxido de azufre

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