ENERGÍA. Calefacción urbana: las calderas de sales fundidas superan al agua para almacenar energía eólica y solar intermitente

Calefacción urbana: las calderas de sales fundidas superan al agua para almacenar energía eólica y solar intermitente

 

El almacenamiento de energía térmica para calefacción y refrigeración urbanas (DHC) sigue enfrentando el desafío de cómo almacenar esta energía cuando se basa en una fuente de energía intermitente, por ejemplo, la energía solar.

Esta energía térmica generalmente se almacena a través del rango de fase líquida del agua. Esto restringe la refrigeración a enfriadoras de absorción de una sola etapa, grandes y pesadas.

16 febrero 2024.- En los últimos años, el sector de la calefacción urbana ha experimentado con sales químicas calentadas y mantenidas más allá de su punto de fusión (conocidas como sales fundidas). A primera vista, estas sales fundidas tienen varios beneficios para la calefacción urbana. Suelen tener una enorme densidad de almacenamiento térmico ; Incluso la sal de mesa normal tiene un punto de fusión de 801 °C, y otras sales modificadas pueden tener puntos de fusión más altos o más bajos.

Su densidad de almacenamiento térmico también significa que el volumen de los tanques de almacenamiento de calor se puede reducir hasta 20 veces en comparación con otras tecnologías de almacenamiento, lo que reduce los costos de instalación. Los tanques de sales fundidas también pueden actuar como calderas , evitando el uso de calderas de combustibles fósiles para cubrir picos de demanda. Esto reduce los costos operativos y de capital, ya que ya no se necesita combustible ni equipo adicional.

Estos beneficios han captado la imaginación de los investigadores. “Queremos ir hacia una mayor eficiencia en el almacenamiento de energía térmica y una mayor seguridad”, afirmó Francisca Galindo Paniagua, directora técnica del fabricante químico español Fertiberia, que desarrolla formulaciones de sales fundidas . “Las nuevas sales con bajos puntos de fusión y alta densidad de almacenamiento de energía serán la solución para descarbonizar sectores como el de la calefacción urbana ”.

Bajo punto de fusión, alta densidad de almacenamiento de energía

Aunque ya existen sales comerciales que se utilizan para el almacenamiento térmico en plantas solares térmicas, las sales de nitrato disponibles comercialmente tienen una gama de líquidos segura que no es adecuada para aplicaciones urbanas . Estas sales de nitrato funcionan mejor a temperaturas superiores a 250 °C para evitar el riesgo de que se solidifique. Dependiendo de cuándo se construyeron, esta temperatura es demasiado alta para ser útil en algunas redes de calefacción urbana, que necesitan rangos de calefacción y refrigeración de 130 a 300 °C .

“El mantenimiento de los sistemas a alta temperatura es más complicado que el de baja temperatura, por ejemplo, mantener la sal fundida cuando no hay entrada de calor”, dijo Galindo Paniagua. “Por eso el agua es más adecuada para la calefacción urbana que las sales convencionales. Pero las nuevas formulaciones con un punto de fusión bajo pueden resolver el problema de la temperatura y los problemas de seguridad relacionados con los aceites térmicos”.

Galindo Paniagua y sus colegas del proyecto WEDISTRIC han desarrollado una nueva mezcla de sal a base de nitrato para funcionar por debajo de 130 °C . Esto hace posible disponer de un almacenamiento térmico seguro muy por encima de los 100 °C para la calefacción urbana.

El producto recientemente desarrollado por su empresa, llamado FERT-1, es una sal cuaternaria elaborada a partir de una combinación de nitratos alcalinos y alcalinotérreos . Las sales también tienen la ventaja de poder pasar por muchos ciclos de calentamiento/enfriamiento sin ningún cambio notable en su estructura química .

Para almacenar la sal fundida, los investigadores eligieron un tanque termoclino; un solo tanque hecho de una zona superior "caliente" de sal fundida, una zona inferior de sal fundida más fría y una mezcla intermedia más adelante en el medio.

Probando el nuevo sistema

Para probar esto, el proyecto probó las sales en la “Plataforma solar de Almería”, un centro de investigación de energía solar en Andalucía, España . Allí experimentaron con el almacenamiento de la energía térmica del centro de investigación de energía solar de la ciudad.

El tanque de sales fundidas, que funciona entre 150 y 235 °C, estaba conectado a colectores solares de concentración para satisfacer la demanda de calefacción y refrigeración urbanas. Una caldera de biomasa actuó como respaldo de la instalación.

“Fue muy importante evaluar el comportamiento del ciclado térmico de la sal, las técnicas de fusión, el comportamiento térmico en el tanque termoclino y los posibles problemas relacionados con las solidificaciones ”, dijo Galindo Paniagua. También probaron la mejor manera de mantener la sal fundida cuando no hay entrada de calor .

Sus pruebas resultaron fructíferas; Sus pruebas termofísicas y de corrosión mostraron que el acero al carbono del tanque es compatible con su sal fundida FERT-1 y funciona bien a su temperatura objetivo de 235 °C. Un tanque que contiene poco más de 30 metros cúbicos de sal tiene una capacidad de 2 megavatios hora, equivalente a 4,82 horas de energía solar producida en el sitio.

Galindo Paniagua dice que las pruebas en el sitio muestran que su formulación de sales fundidas ha " demostrado un comportamiento perfecto para aplicaciones de calefacción urbana " y ahora están trabajando para perfeccionar la tecnología en otro emplazamiento en España.

Fuente: Fintan Burke, escritor y editor del  Instituto Europeo de Comunicación Científica (ESCI)

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