Nuevos reactores para lograr un almacenamiento eficiente de energía termoquímica
El suministro de las fuentes renovables puede ser inconstante a corto plazo cuando el viento amaina, las aguas se calman y las nubes ocultan el sol. El desarrollo de un método de almacenamiento rentable de esta energía permitirá almacenar el exceso de producción más allá de las necesidades inmediatas y recuperarla cuando sea necesario. La energía solar concentrada (CSP) es particularmente adecuada para satisfacer una demanda intermitente, ya que se puede combinar con el almacenamiento de energía térmica a gran escala. Esta tecnología resulta atractiva porque es segura y no genera emisiones de gases de efecto invernadero. Aunque el concepto es sencillo, no ha sido fácil almacenar calor a temperaturas elevadas de manera rentable y durante periodos largos de tiempo. El equipo investigador del proyecto TCSPOWER (Thermochemical energy storage for concentrated solar power plants) consiguió validar tecnologías para el intercambiador de calor/reactor de almacenamiento de energía termoquímica en centrales CSP, para lo cual necesitó superar los importantes desafíos que planteaban las altas temperaturas. El concepto del reactor se validó en un sistema a escala piloto con una capacidad aproximada de 100 kWh. El equipo de trabajo abordó la tarea recurriendo a reacciones termoquímicas reversibles: endotérmicas en modo directo para captar y almacenar calor y exotérmicas en modo inverso para liberar calor del bloque de potencia. Los materiales empleados tenían base de óxido de metal: óxido de manganeso y óxido de calcio. La reacción redox del óxido de manganeso se produjo a 700 °C y tenía por objeto conseguir una operación abierta ya que el otro reactivo, el oxígeno, se puede intercambiar con el ambiente. Por otro lado, el óxido de calcio, el cual reacciona inversamente con el vapor de agua en el rango de temperatura 400-600 °C, se tuvo en cuenta para su integración en centrales de generación con ciclo de vapor. El diseño de este innovador concepto de reactor contempla alcanzar el nivel de potencia necesario a la vez que es independiente de la capacidad requerida. Por lo tanto, la capacidad puede incrementarse fácilmente mediante la incorporación de depósitos adicionales de bajo coste para almacenar la cantidad requerida de material de reacción. A fin de mover los sólidos reactivos a través de la zona de reacción, el equipo investigador granuló el polvo reactivo en el caso del óxido de manganeso, mientras que para mejorar el flujo del óxido de calcio añadió aditivos nanoestructurados al polvo. Esta solución de almacenamiento de energía térmica, además de resultar eficiente y rentable, permite beneficiarse de la posibilidad de una acumulación a largo plazo y sin pérdidas derivada del almacenamiento de energía termoquímica. En combinación con la generación CSP, esta tecnología garantizará un suministro eléctrico más estable al proporcionar una capacidad de suministro durante largos periodos. Un mayor perfeccionamiento del reactor permitirá acercar esta tecnología a su fase de comercialización. La tecnología TCSPOWER debería acelerar la aceptación de los recursos de energía renovable y conseguir que la intermitencia de su suministro deje de ser un problema.
Palabras clave
Termoquímico, almacenamiento de energía, energía térmica, energía solar concentrada, TCSPOWER
