La energía solar cada vez es más popular, pero podría serlo aún más si fuera más barato generar esta electricidad y que estuviera disponible en días nublados y por la noche.
Para reducir esos costes, ingenieros de la Universidad de Purdue están desarrollando formas de mejorar la forma en que las instalaciones llamadas plantas de energía solar concentrada producen electricidad. Estas plantas proporcionan energía en las horas de menor consumo almacenando el calor capturado de la luz solar que se concentra mediante miles de espejos en un área pequeña.
Los avances en esta investigación son pasos importantes para poner la generación de electricidad a partir del calor solar en competencia directa en costes con los combustibles fósiles.
Los sistemas de paneles solares instalados en granjas y tejados se usan habitualmente para generar electricidad a partir del sol y ya almacenan energía para su uso posterior mediante baterías de litio, pero las plantas de energía solar concentrada pueden ofrecer un almacenamiento de energía a gran escala a un coste menor.
Dado que almacenar la energía solar en forma de calor ya es más barato que hacerlo mediante baterías, el siguiente paso es reducir el coste de la generación de electricidad a partir del calor del sol.
Kenneth Sandhage, catedrático de Ingeniería de Materiales de Purdue.
Buscando soluciones a partir del agua de mar.
Para abaratar la producción de electricidad de las centrales solares de concentración, las turbinas de estas plantas deben funcionar a temperaturas mucho más altas. Actualmente, las turbinas funcionan a una temperatura máxima de unos 1.022 grados Fahrenheit.
Al mejorar la sal fundida que se usa para el almacenamiento de calor de bajo coste a temperaturas más altas, los investigadores pueden ayudar a las plantas de energía solar concentrada a generar electricidad de forma más eficiente y barata.
Al hacer funcionar las turbinas a 1.382 grados Fahrenheit o más, una central de energía solar concentrada podría convertir la energía térmica en electricidad de forma más eficiente. Esto también requiere permitir el almacenamiento de bajo coste del calor solar a temperaturas más altas para que las plantas puedan producir electricidad las 24 horas del día y responder rápidamente a los aumentos de la demanda eléctrica.
Las centrales de concentración solar pueden almacenar la energía del sol calentando sales fundidas, pero las sales de nitrato fundido que se usan actualmente se degradarían a 1.382 grados Fahrenheit.
Sandhage y otros investigadores del sector han recurrido al agua de mar para obtener sales a base de cloruro que se mantengan suficientemente estables a temperaturas más altas.
Pero los cloruros fundidos derivados del agua de mar, como las sales con cloruro de magnesio y cloruro de potasio que los investigadores han examinado hasta ahora, se degradan por oxidación en el aire ambiente a 1.382 grados Fahrenheit.
En un estudio publicado en Materials Today, el grupo de investigación de Sandhage predijo y demostró que una sal fundida diferente derivada del agua de mar, una composición de cloruro de calcio y cloruro de sodio, es muy resistente a la oxidación en el aire ambiente a 1.382 grados Fahrenheit.
El grupo de investigación de Sandhage también ha desarrollado una forma de hacer que el níquel sea resistente a la corrosión para que pueda contener mejor una sal fundida como la composición de cloruro de calcio y cloruro de sodio.
Hemos identificado y demostrado una sal que es estable y abundante, y tenemos una estrategia de contención para mantener la sal durante largos periodos de tiempo y almacenar la energía para usarla cuando no brille el sol.
Kenneth Sandhage.
Aumentar la temperatura, paso a paso.
Para seguir reduciendo los costes de generación de electricidad a partir de centrales solares de concentración, otros pasos del proceso de generación de electricidad también tienen que soportar temperaturas más altas.
Uno de esos pasos es la transferencia de calor de una sal fundida a un fluido de trabajo de alta presión a través de unos dispositivos llamados intercambiadores de calor. Al calentarse, el fluido de trabajo se expande y hace girar la turbina para generar electricidad.
Los intercambiadores de calor compactos y rentables suelen estar hechos de aleaciones de acero inoxidable que se volverían demasiado blandas para su uso a 1.382 grados Fahrenheit con un fluido de trabajo de alta presión.
Si quieres que todo el sistema funcione con más calor, no puedes tener un eslabón débil en ninguna parte de la cadena.
Kenneth Sandhage.
Y en algunos aspectos, las temperaturas deben ser más bajas. A pesar de las ventajas de la composición de cloruro de calcio y cloruro de sodio, esta sal se funde a temperaturas más elevadas que las sales de nitrato fundido usadas actualmente. El grupo de investigación de Sandhage está trabajando en el ajuste de la composición de la sal de cloruro fundido para que se funda a temperaturas más bajas sin dejar de ser estable a altas temperaturas.
En última instancia, los continuos avances permitirán la penetración a gran escala de la energía solar renovable en la red eléctrica. Esto supondría una reducción drástica de las emisiones de dióxido de carbono provocadas por el hombre en la producción de electricidad.
Kenneth Sandhage.
El grupo de investigación de Sandhage ha presentado solicitudes de patente a través de la Oficina de Comercialización Tecnológica de la Fundación de Investigación de Purdue para varias tecnologías desarrolladas para mejorar la forma en que las centrales de energía solar concentrada generan electricidad y almacenan la energía térmica solar. La investigación está financiada por el Departamento de Energía de Estados Unidos.
Vía www.purdue.edu
Deja una respuesta