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SALES PARA ALMACENAR ENERGÍA RENOVABLE
Un elemento tan común como la sal podría ser la solución para almacenar la
gran cantidad de energía obtenida del sol y aprovecharla incluso de noche. Es
la denominada tecnología de sales fundidas, que cuenta con diversas ventajas
frente a otros sistemas de almacenamiento. España es uno de los países
pioneros en su uso, ya que cuenta con varias instalaciones en marcha. No
obstante, esta tecnología necesita todavía un mayor desarrollo para que logre
precios competitivos.
Cómo se utiliza la sal para almacenar energía
Las sales conservan el calor producido durante el día y generan electricidad aunque el sol se haya puesto
La idea es sencilla: aprovechar las altas temperaturas que se pueden obtener con los rayos solares para fundir sal, que en contacto con el agua mediante un intercambiador de calor produce vapor de agua. Al igual que en una central térmica convencional, el vapor se aprovecha para mover unas turbinas que generan electricidad.
Este esquema se utiliza en las denominadas centrales solares térmicas. En estas instalaciones, se coloca una gran cantidad de espejos que siguen y concentran la luz del sol en una torre que contiene las sales. Las temperaturas que pueden alcanzarse superan los 500 ºC. Las sales fundidas fluyen por unas tuberías hasta llegar al intercambiador. Cuando vuelven a estar frías se contraen, de manera que se las devuelve a un segundo depósito y de éste a la torre para comenzar de nuevo el ciclo.
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La utilización de las sales tiene varias ventajas frente a otros sistemas de almacenamiento. La principal es que pueden conservar el calor producido durante el día y generar electricidad durante más de ocho horas a plena capacidad después de que el sol se haya puesto o en días lluviosos o nublados.
Estas cifras se logran gracias a su capacidad de mantener el calor durante horas de manera muy eficiente. A una temperatura de unos 224ºC pueden devolver el 93% de la energía. Otros sistemas de almacenamiento, como el aire comprimido o los procedimientos mecánicos, tienen una eficiencia mucho menor. En cuanto a las baterías, por el momento su grado de desarrollo y su precio no las hace muy competitivas. La tecnología de las centrales hidroeléctricas reversibles bombea el agua y crea energía hidráulica gracias al excedente de sistemas eólicos o solares, pero su uso está limitado a estas instalaciones y a las reservas de agua.
Otra de las ventajas de las sales fundidas es que son un material muy común y barato, ya que se utilizan diversas mezclas de sal con nitritos, nitratos de sodio y nitrato de potasio, utilizados de forma genérica como fertilizantes.
España es uno de los países pioneros en la puesta en marcha de centrales solares basadas en sales fundidas
En cuanto a sus inconvenientes, la tecnología de sales fundidas está en fase de desarrollo y no genera energía a precios competitivos. Se estima que su producción de electricidad es casi el doble que la de una central térmica de carbón, el sistema más barato de la actualidad, si no se tienen en cuenta sus costes medioambientales.
Este tipo de instalaciones se tienen que ubicar en extensiones de terreno muy amplias (varios centenares de hectáreas) y en zonas muy soleadas. Estas plantas requieren de largas filas de colectores y tuberías, sin olvidar el gasto adicional de los tanques de almacenamiento de sales fundidas.
Para mejorar el sistema, sus responsables experimentan con otras mezclas, como el nitrato de calcio o el nitrato de litio, que se funde por debajo de los 100 ºC, pero también es más caro. Los proyectos de investigación a largo plazo buscan otras tecnologías de almacenamiento térmico, como el calor en la arena o la creación de un solo tanque para la sal fundida. Otra posibilidad barajada es la utilización de sales en lugar de aceite en los colectores solares cilindro-parabólicos, para evitar su congelamiento en las noches de frío.
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Los defensores de esta tecnología aseguran que la colaboración de los consumidores es importante. El apoyo al desarrollo de las energías renovables y la exigencia de que los sistemas basados en combustibles asuman su verdadera responsabilidad ambiental son algunas de las propuestas.
LAS SALES FUNDIDAS PUEDEN REDUCIR A LA MITAD EL PRECIO DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
Una pequeña start-up con sede en Emeryville, California (EEUU), construirá un
sistema de almacenamiento de energía a escala piloto que podría proporcionar
una forma más barata y práctica de almacenar grandes cantidades de
electricidad, y ayudará a que la red eléctrica incorpore un mayor volumen de
energía renovable.
El almacenamiento de sales fundidas es menos eficiente que el
almacenamiento en baterías, ya que solo un 70% de la energía utilizada para
calentar las sales se convierte de nuevo en electricidad, mientras que las
baterías pueden alcanzar más de un 90% de eficiencia. La tecnología de
almacenamiento de energía de la compañía es posible gracias al uso de sales
fundidas descubiertas gracias a un sistema de detección de alto rendimiento
construido para descubrir nuevos materiales.
Hay varios tipos de sales buenos para el almacenamiento de calor, ya que
pueden calentarse hasta que se funden y, a continuación, almacenarse en
contenedores aislados. Cuando se necesita la energía, las sales fundidas se
pueden bombear para que lo liberen a través de un sistema de intercambio de
calor. Las sales fundidas se están empleando en plantas de energía solar
térmica para almacenar el calor del sol durante el día y después generar
electricidad por la noche.
Halotechnics está desarrollando un nuevo tipo de sistema que utiliza una
nueva composión química de sales fundidas para almacenar energía de
cualquier fuente de electricidad. Utiliza electricidad para accionar una bomba
de calor, que puede capturar calor de baja temperatura. La innovación de
Halotechnics consiste en desarrollar sales fundidas con propiedades que les
permitan almacenar calor usando bombas de calor de bajo coste. Para el
desarrollo de las sales se ha usado un sistema robótico que combina muchos
tipos distintos de sales y pone a prueba las propiedades de la mezcla
resultante, lo que le permite desarrollar rápidamente mezclas que tengan
propiedades diferentes.
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LA SOLUCIÓN ESTÁ EN LA SAL
Las torres solares, como las de la fotografía, reciben la luz del sol desde cientos
de espejos que la concentran en un punto superior donde se calienta un fluido,
el fluido a muy alta temperatura produce vapor que mueve una turbina que, a
su vez, produce la electricidad. Esta es la explicación simple, claro está, sin
tener en cuenta la intermitencia de la radiación solar (día/noche y nubosidad).
La empresa norteamericana Solar Reserve (Santa Monica, CA) planea utilizar
sal fundida como medio de almacenar el calor y acumularlo para producir
electricidad incluso en ausencia de radiación solar. Terry Murphy, director
general de Solar Reserve, explica el procedimiento:
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“La sal, que no es inflamable ni tóxica, se derrite a 220° C y puede ser
mantenida en su forma líquida a los 290° en un depósito aislado y fresco.
Cuando se necesite electricidad, la sal será bombeada desde el tanque de
almacenamiento hasta la cima de la torre; allí la luz solar concentrada la
calentará hasta 565° Celsius. La sal caliente entonces producirá vapor
supercalentado, que será comprimido y enviado por cañerías a una serie de
turbinas, para hacerlas girar y producir electricidad”.
La importancia de este sistema reside en que la energía puede ser generada
incluso en períodos de tiempo nublado o por la noche, usando la energía termal
almacenada en los tanques de sal caliente. Si los contenedores están aislados
correctamente, podrían almacenar energía durante una semana. Las torres
proveerán 540 megavatios de calor, produciendo en consecuencia 250
megavatios de electricidad, la suficiente como para abastecer de energía a una
ciudad.
“Se toma la energía que el sol esparce sobre la tierra en el día, se la captura,
se la almacena, se guarda en la reserva y se la va usando a medida que se la
necesita”, explica Murphy.
ASÍ FUNCIONA UNA PLANTA CSP CON ALMACENAMIENTO EN SALES
FUNDIDAS
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La planta de concentración solar (CSP) Crescent Dunes (110MW) en el desierto
de Nevada es la más grande con almacenamiento en sales fundidas construida
hasta la fecha.
Esta planta utiliza heliostatos (espejos montados sobre un seguidor solar de
dos ejes) para reflejar y concentrar la luz solar en un punto. Una tecnología que
se ha demostrado genera más calor que otras tecnologías de energía solar
térmica, proporcionando una buena economía de escala y permitiendo la
integración de sistemas de almacenamiento.
El calor producido puede aprovecharse en procesos industriales que requieran
vapor o también para generar electricidad. A diferencia de otras plantas, ésta
hace uso de sales fundidas para almacenar el calor. Las sales permanecen
líquidas entre 260ºC y 537ºC y constituyen un fluido ideal para captar el calor y
hacer funcionar todo el sistema a baja presión. Una vez pasan por el receptor,
las sales fundidas se almacenan en tanques lo que permite producir
electricidad incluso cuando ya se ha puesto el sol.
Una vez se ha producido el vapor, las sales se almacenan en un depósito de
inercia hasta ser conducidas de nuevo al receptor en lo alto de la torre,
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repitiéndose todo el proceso. En la fase 1, por la mañana, se capta y almacena
el calor del sol; en la fase 2 (por la tarde) se comienza a generar electricidad,
haciéndose circular las sales fundidas por los intercambiadores de calor y
almacenándolas en el depósito frío. En la fase 3 (por la noche), ya no se capta
calor, pero se sigue generando electricidad a partir del calor almacenado en los
tanques.
El almacenamiento del calor puede personalizarse en función de las
necesidades. Para comparar la potencia de salida de otros sistemas, las
siguientes gráficas muestran los resultados obtenidos por una planta
fotovoltaica (PV), una eólica (donde el viento varía día a día) y una de CSP con
almacenamiento en sales:
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La ventaja clara, como muestran las gráficas, es la predictibilidad de la
producción eléctrica. La generación del vapor, por otro lado, es idéntica al de
otros sistemas, como el de las plantas de ciclo combinado o las nucleares,
excepto que aquí, el 100% de la energía es renovable y no se producen
emisiones contaminantes a la atmósfera.
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA SOLAR EN SALES FUNDIDAS
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Las empresas del sector de la energía solar trabajan en nuevos y más
eficientes modos de almacenar la energía que se puede producir durante los
días más soleados. En especial, están investigando técnicas que utilizan sales
fundidas. La energía solar térmica emplea espejos de gran alcance para
enfocar el calor del sol y producir así vapor, que hace que una turbina de
conducción eléctrica funcione y genere la energía.
El exceso de calor producido durante el día se puede utilizar para calentar
grandes cantidades de sal, que pueden absorber cantidades significativas de
calor. La sal acumula tanto calor que se funde, poniéndose al rojo vivo (cuando
la sal supera la temperatura de 801º C cambia a estado líquido). Cuando el sol
se esconde (incluso cuando hay oscuras nubes), ese calor concentrado en
las sales sigue saliendo y puede ser utilizado para seguir generando vapor y
hacer que la turbina eléctrica no deje de funcionar. Este método aún no es del
todo eficiente y debe mejorarse, pero puede llegar a convertirse en la mejor
batería de almacenamiento desarrollada hasta ahora para la energía solar.
¿CÓMO FUNCIONA UNA SOLAR TÉRMICA CON ALMACENAMIENTO POR SALES FUNDIDAS?
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Por sales fundidas se conoce a una categoría de materiales y procesos muy útiles. El término “sal fundida” se describe a sí mismo; en efecto se trata de una sal (pensemos en la sal de mesa común – cloruro sódico – por ejemplo) que por acción del calor se funde poniéndose al rojo vivo. Cuando la sal supera la temperatura de 801ºC cambia al estado líquido. Este líquido es estable, tiene una capacidad calórica similar a la del agua (por volumen) y fluye de forma muy parecida a esta. La gran diferencia con el agua, aparte obviamente de la gran temperatura que soportan las sales líquidas, es que cuando se solidifican de nuevo (es decir, se enfrían) su volumen se contrae en lugar de expandirse como le sucede al hielo. Por eso mismo, si llenásemos una botella de sal fundida y la dejásemos enfriar, esta no estallaría como si sucede con el agua/hielo.
Últimamente se oye hablar mucho de sales fundidas aplicadas a centrales solares térmicas, que las emplean como intercambiador de calor con el agua. El esquema típico de una de estas instalaciones consiste en un gran conjunto de espejos giratorios (o helióstatos) que siguen el curso del sol concentrando su luz en una torre ubicada en un punto central. Dicha torre es en realidad un depósito metálico repleto de sales (normalmente se emplea una mezcla de nitritos y nitratos de sodio). Cuando la temperatura en el interior de la torre supera los 565ºC las sales se funden y fluyen por las tuberías hasta alcanzar un depósito aislado térmicamente. Paulatinamente, se extraen las sales fundidas de este repositorio y se les hace circular a través de un intercambiador de calor, donde ceden su alta temperatura al agua generando el vapor necesario
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para mover una turbina. Una vez que las sales ceden su calor al agua, se las devuelve (ahora frías) a un segundo depósito, desde donde más tarde serán cargadas otra vez a la torre central, para iniciar el ciclo de nuevo.
Como vemos, la gran ventaja de este tipo de central solar térmica, es que el calor se mantiene en las sales fundidas de un modo mucho más eficiente, alargando los ciclos de evaporación del agua y posibilitando que las turbinas generen electricidad horas después de que el sol haya desaparecido del horizonte.
Sal para almacenar energías renovables
¿Cómo usar la sal para almacenar energía? Muy sencillo: aprovechando las altas temperaturas obtenidas a través de los rayos de sol se funde la sal, se pone en contacto con un intercambiador de calor y produce vapor de agua. A partir de aquí todo es como en una central térmica de las de siempre: el vapor mueve las turbinas y se produce así la electricidad.
La ventaja principal de las sales es que logran mantener el calor durante horas (y conservan un 93% de la energía), de forma que el calor acumulado durante el día puede ser utilizado durante la noche o un día lluvioso. Además, se trata de un material común y barato, aspecto que juega también a su favor.
Pero no todo podía ser tan bonito: al estar la tecnología todavía en su fase de desarrollo, la energía generada todavía no consigue tener un precio competitivo. Además necesita una extensión de terreno muy amplia y soleada para sus complejas instalaciones, lo que no facilita las cosas. Es por ello que
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también se está experimentando con otras mezclas, como el nitrato de litio o el de calcio, aunque resultan más caras.
En los próximos años veremos en qué acaba todo esto, pero se trata sin duda de una necesidad bastante acuciante y las sales podrían tener la solución.
ENERGÍA SOLAR: NUEVAS MEZCLAS ALMACENAN MEJOR EL CALOR
En la actualidad, el rendimiento de las centrales solares hidrodinámicas está parcialmente limitado por la composición de las mezclas de sales. La empresa americana Halotechnics podría dar un paso más allá. Ha desarrollado tres nuevos compuestos para reducir los costes de producción inicialmente y luego, en segundo lugar, para aumentar la capacidad de almacenamiento de calor. Si se utilizan a gran escala, el precio por kilovatio-hora podría descender de forma pronunciada en los próximos años y competir con las plantas de combustibles fósiles.
Estas pequeñas cuentas de vidrio puede almacenar hasta 1200° C de calor. Su funcionamiento consistiría en aprovechar al máximo la generación de electricidad por la noche en las plantas de energía solar termodinámica.
SAL Y VIDRIO PARA REEMPLAZAR AL SOL DURANTE LA NOCHE
El primer compuesto no requiere ninguna modificación de las plantas existentes. Tiene las mismas características que los productos utilizados hasta la fecha (que se funde a 300° C y alcanza temperatura máxima de 565 ° C)… pero cuesta 20% menos. Sabiendo que una central de EE.UU. utiliza 30000 toneladas de sales convencionales a 1000 dólares la tonelada, el ahorro podría ser considerable.
El segundo compuesto es una mezcla de sales mejoradas. Su principal característica: se puede calentar hasta 700° C (manteniendo una temperatura
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de fusión de 300° C). Gran cantidad de energía térmica puede ser almacenado sin cambiar el tamaño de la instalación. Su uso vendría aaumentar la eficiencia de la planta solar entre un 42 y un 48%. Hay que ver si las estructuras actuales de las centrales solares pueden contener líquidos tan calientes.
El tercer producto está compuesto de vidrio. Se funde a 400° C y puede ser calentado a 1200° C. El rendimiento de la planta podría incrementarse en un 52%. Sin embargo presenta un problema importante: las instalaciones solares actuales no están diseñadas para soportar dichas temperaturas. Por lo tanto, tendrá que ser implementado en nuevas centrales solares. Su uso no será efectivo hasta dentro de varios años, pero tiene el mérito de ofrecer un futuro brillante para el sector de la energía solar.
El uso de mezclas que soporten temperaturas muy altas es económicamente ventajoso por varias razones. Con el mismo volumen de almacenamiento se obtiene tres veces más energía térmica, reduciendo los costes de almacenamiento. Por otra parte, el número de réplicas requeridas también se reduciría en un 25% (según la empresa), lo que disminuye el coste de las instalaciones del edificio. Por último, una mejor explotación de las turbinas en la noche acelera la amortización de las plantas.
En última instancia, Halotechnics considera que sus innovaciones permitirán a las centrales eléctricas termosolares competir con las plantas que queman combustibles fósiles. Con este tipo de productos, las centrales solares se liberarían de dos de sus principales problemas. El costo por kilovatio producido podría caer a 0,06 $ (0.045 euros). Sin embargo se observó que estos productos aún no han sido probados en condiciones reales. La primera mezcla se debe utilizar en una planta piloto en el verano de 2012.
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La planta de energía solar Themis está situado en los Pirineos Orientales. La torre mide 101 metros de altura. El sitio también se compone de más de 200 reflectores de suelo. Su generación de energía diaria es actualmente de unos 115 kilovatios-hora
SISTEMA SALINO MULTINARIO PARA ALMACENAR Y TRANSFERIR ENERGÍA TÉRMICA.
Composición salina que contiene una cantidad de al menos 10% en peso de KNO 2, una cantidad de al menos 15% en peso de NaNO2 y una cantidad de al menos 10% en peso y menos de 35% en peso de LiNO3
Descripción:
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Sistema salino multinario para almacenar y transferir energía térmica Antecedentes de la invención La invención se refiere a una composición salina y a una solución salina líquida acuosa. La invención se refiere además al uso de dicha composición salina o solución salina líquida acuosa para almacenar y transferir energía térmica.
La energía térmica se tiene que transferir en muchas aplicaciones industriales, p. ej. para hacer funcionar centrales eléctricas, para técnicas de vulcanización, y otras. Con este propósito, se utilizan fluidos de transferencia térmica como líquidos iónicos y sales fundidas.
La utilización de líquidos iónicos es divulgada, p. ej., por WO 2004/090066 A1. Se sabe que los líquidos iónicos orgánicos tienen temperaturas de fusión muy por debajo de 0°C. Sin embargo, los líquidos iónicos tienen habitualmente velocidades de degradación muy altas por encima de temperaturas de 400°C, que son prohibitivas para su utilización en muchas aplicaciones.
Por ejemplo, se utilizan grandes volúmenes de sales fundidas como transferencia térmica y en particular como medio de almacenamiento de calor en centrales eléctricas solares. Tales sales tienen que estar disponibles a bajos costes. Por razones económicas así como técnicas, es deseable mantener alta la temperatura de la sal durante mucho tiempo. Esto requiere una gran estabilidad térmica a largo plazo, es decir una velocidad de descomposición térmica muy baja a altas temperaturas. Además, es deseable que tal sal tenga un punto de fusión bajo a fin de incrementar su área de aplicación.
Existen sales binarias conocidas compuestas en una relación molar de uno a uno o de 60% en peso de NaNO3 y 40% en peso de KNO3. Una desventaja de estas mezclas eutécticas es un punto de fusión relativamente alto de 230°C.
Basándose en tales sales binarias se pueden producir composiciones salinas ternarias, que se modifican mediante aditivos bien orgánicos o bien inorgánicos. Una composición salina ampliamente utilizada consiste en 53% en peso de KNO3, 40% en peso de NaNO2 y 7% en peso de NaNO3. Esta composición salina tiene un punto de fusión de 146°C.
A partir de DE 30 38 844 C2 se conoce la utilización de Ca (NO3) 2 como aditivo en lugar de NaNO2. Una composición salina que contiene una cantidad de 44% en peso de Ca (NO3) 2, 44% en peso de KNO3 y 12% en peso de NaNO3 tiene un punto de fusión de 133°C. Sin embargo, a una temperatura poco por encima del punto de fusión, la sal tiene una viscosidad de al menos 300 mPas. Como consecuencia, los tanques, los tubos o las tuberías que se utilizan para retener o hacer circular la sal fundida no se pueden vaciar completamente, p. ej. si son necesarias operaciones de mantenimiento. Esto puede conducir a bloqueos o incrustación cuando, p. ej., las tuberías o los cambiadores de calor se ponen de nuevo en funcionamiento. A fin de vencer
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este problema, han de proporcionarse dispositivos de calentamiento adicionales.
Otras composiciones salinas que utilizan básicamente Mg (NO3) 2 y LiNO3 se conocen de US 5.591.374, US
5.728.316 y US 6.627.106 B1.
US-A-4 454 724 divulga una solución acuosa absorbente comprendida por agua y un componente no acuoso. El componente no acuoso contiene una cantidad de al menos 10% en peso de KNO2, una cantidad de al menos 15% en peso de NaNO2 y una cantidad de 50% en peso de LiNO3.
GB 992 418 A divulga un sistema ternario de nitratos de potasio, sodio y litio que tiene la siguiente composición: 57, 6% en peso de KNO3, 16, 2% en peso de NaNO3 y 26, 2% en peso de LiNO3.
Eweka, E. I. y Kerridge, D. H. "Non-ideal change of electrical conductivity on solidification and remelting of salt eutectics", Solid State Ionics, North Holland Pub. Company Amsterdam, NL, Vol. 177, nº 15-16, 15 de junio de 2006, páginas 1245-1250 trata de la investigación de las propiedades físicas del sistema LiNO3-NaNO3-KNO3.
Tripp Terrance B.: "Vapor pressures of hydrate melts containing lithium nitrate and alkali nitrites", Proceedings of the International Symposium Molten Salts, Pennington, NJ, US, vol. 84, nº 2, 1 de enero de 1984, páginas 403-410 trata de una investigación relativa a las presiones de vapor del sistema 0, 52 LiNO3-0, 17 KNO2-0, 31 NaNO2-H2O.
US-A-4 803 958 divulga una solución absorbente que comprende nitrato sódico, nitrato potásico y nitrato de litio en solución acuosa.
Compendio de la invención Un objeto de la invención es proporcionar una composición salina que tiene un punto de fusión bajo y una estabilidad alta a altas temperaturas. La composición salina debe ser adecuada para la utilización como medio de almacenamiento y/o transferencia de energía térmica. La composición salina debe ser fácil de producir y fácil de manejar. Un objetivo adicional de la invención es proporcionar una solución salina líquida acuosa que contenga la composición salina para la utilización como medio de almacenamiento y/o transferencia de energía térmica. Un objetivo adicional es proporcionar un manejo y un transporte más fáciles de la solución líquida acuosa durante su aplicación así como durante las operaciones de mantenimiento.
Este objetivo se resuelve mediante una composición salina que contiene una cantidad de al menos 10% en peso de KNO2, una cantidad de al menos 15% en
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peso de NaNO2 y una cantidad de al menos 10% en peso de y menor de 35% en peso de LiNO3.
El término "composición salina" se tiene que entender generalmente. Una composición salina puede comprender una "mezcla de sales" de las sales inorgánicas anteriores. La mezcla de sales que contiene dos o más sales puede estar presente en forma sólida como un granulado, p. ej. con un diámetro del tamaño de grano medio de 0, 1 a 25 mm, o un polvo molido fino. Se puede transportar en bolsas u otros recipientes y se puede vender comercialmente en un estado listo para su utilización. Una composición salina también puede comprender una "solución salina sólida" que se tiene que fundir y solidificar al menos una vez y está presente en una forma sólida. Así, es posible colar la masa fundida de sal en un molde de forma y tamaño arbitrarios. Por ejemplo, la solución salina sólida se puede formar compactamente como un bloque o una barra para facilitar su manejo, almacenamiento y transporte. Por supuesto, también se puede moler y proporcionarse como un granulado o un polvo.
Con la composición salina inorgánica propuesta, el punto de fusión se puede disminuir. Incluso es posible alcanzar un punto de fusión muy por debajo de 100°C. Esto permite disminuir las temperaturas de funcionamiento mínimas.
Solo unos pocos °C por encima de la temperatura de fusión se pueden conseguir viscosidades de la composición salina fundida muy por debajo de 300 mPas. Para las operaciones de mantenimiento, la sal fundida se puede retirar casi completamente de los tanques, los tubos y las tuberías. Así, no se forman bloqueos o incrustaciones.
En el caso de temperaturas de fusión por debajo de 100°C, ventajosamente es posible en ciertas aplicaciones añadir un líquido, preferiblemente agua, durante el funcionamiento, sin que se produzca vaporización. Así, no son necesarios recipientes a presión para evitar la vaporización de agua.
Haluros como cloruros o fluoruros que son corrosivos para metales están sustancialmente ausentes en la composición salina. Así, se puede reducir significativamente la corrosión, p. ej. en tuberías de acero. La composición salina de la invención también se puede utilizar sin adición de agua. En este caso, se puede evitar la formación de hidrógeno debida a efectos de la corrosión en metales. Además, la composición salina de la invención puede estar esencialmente libre de sustancias sublimables que den como resultado una estabilidad a largo plazo mejorada de la relación en peso de los componentes salinos.
Por otra parte, hasta una temperatura de 500°C, la velocidad de degradación es baja. La composición salina propuesta se puede utilizar así durante tiempos más prolongados. La composición salina se puede utilizar para una amplia gama de aplicaciones. Además de esto, la composición salina anterior se puede
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producir a un precio bajo. La composición salina es fácil de manejar. Con respecto a las razones medioambientales y de seguridad, la composición es atóxica para los seres humanos y e ininflamable.
Según una realización de la invención, la composición salina contiene una cantidad de menos de 55% en peso de KNO2. La composición salina también puede contener una cantidad de menos de 35% en peso de NaNO2. Además, la composición salina contiene una cantidad de menos de 35% en peso de LiNO3. Las composición salina puede consistir en las tres sales anteriores y formar una composición salina ternaria. Sin embargo, es posible añadir al menos un componente salino adicional. Tal composición salina multinaria que contiene tres o más componentes presenta una disminución adicional del punto de fusión y una mejora de la estabilidad térmica de la sal fundida.
La composición salina puede contener además una cantidad de hasta 50% en peso de Ca (NO3) 2, preferiblemente hasta 20% en peso, más preferiblemente hasta 10% en peso. El Ca (NO3) 2 se puede proporcionar comercialmente en forma de Ca (NO3) 2•4H2O. La composición salina puede contener además una cantidad de hasta 50% en peso de Ca (NO3) 2•4H2O, preferiblemente hasta 20% en peso, más preferiblemente hasta 10% en peso. Con estos aditivos la viscosidad de la composición salina se puede disminuir. A una temperatura dada es posible una capacidad de flujo mejorada y con ella un transporte más rápido a través de los tubos de, p. ej., un cambiador de calor de una central eléctrica.
La composición salina puede contener una cantidad de al menos 30% en peso de KNO3. La composición salina puede contener además una cantidad de hasta 50% en peso de KNO3. Con las composiciones salinas que contienen KNO3 como componente adicional, se puede conseguir un punto de fusión incluso menor de 90°C, dando masas fundidas claras y poco viscosas.
Según una realización de la invención, la composición salina contiene ventajosamente al menos una de las sustancias: NaNO3, Sr (NO3) 2, Ba (NO3) 2, RbNO3, CsNO3. Todas las sustancias tienen velocidades de degradación bajas por encima de una temperatura de 400°C. Cuando se utilizan estos aditivos adicionales, se puede variar el intervalo de funcionamiento de la composición salina, es decir, variando el punto de fusión, la viscosidad, la velocidad de degradación, y similares.
Según la invención, una solución salina líquida acuosa contiene la composición salina en una cantidad de al menos 30% en peso y agua en una cantidad de hasta 70% en peso. El término "solución líquida" significa una solución acuosa no saturada de al menos una sal. Mediante la adición de agua a la composición salina el intervalo de funcionamiento de la sal se puede disminuir hasta temperatura ambiente o menor. Puesto que la solución salina líquida se
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solidifica a 0°C o incluso a temperaturas inferiores, se puede retirar completamente de los recipientes, las tuberías y los tubos, si son necesarias operaciones de mantenimiento. Puesto que se pueden alcanzar temperaturas de fusión de la composición salina de la invención por debajo de 100°C, es posible una adición de agua a condiciones de presión ambientales a la composición salina que está en estado líquido o más adición de agua a la solución salina líquida acuosa, sin que se produzca vaporización.
Según la invención, una composición salina o una solución salina líquida se utiliza para almacenar energía térmica. La energía térmica se puede almacenar calentando un depósito de una sal fundida. La energía térmica almacenada se puede utilizar o transferir a otra forma de energía, si es necesario.
Según la invención, una composición salina o una solución salina líquida se utiliza para transferir energía térmica. La energía térmica se puede transportar mediante la utilización de la sal líquida o una solución acuosa que contiene la sal a una cierta distancia entre una posición en la que se produce la energía térmica y una posición en la que se va a aportar la energía térmica. Además, los diferentes sistemas energéticos pueden estar conectados como, por ejemplo, un sistema de producción y almacenamiento de energía térmica y un sistema que convierte la energía térmica en otras formas de energía, p. ej. electricidad.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 muestra la viscosidad de un primer ejemplo de una composición salina dependiendo de la velocidad de cizalladura para diversas temperaturas,
la Fig. 2 muestra la viscosidad de un tercer ejemplo de un composición salina dependiendo de la temperatura,
la Fig. 3 muestra una central eléctrica de canal parabólico con almacenamiento térmico y tuberías para transferir energía térmica, y
la Fig. 4 muestra un colector de canal parabólico.
Descripción detallada de realizaciones preferidas Posteriormente en la presente memoria, se describen con más detalle tres realizaciones (A, B, C) de composiciones salinas y/o soluciones salinas líquidas acuosas proporcionadas por la invención. Por otra parte, se analiza con respecto a los dibujos una realización para la utilización de una composición salina y/o una solución salina líquida acuosa proporcionada por la invención como medio de almacenamiento o transferencia de energía térmica.
Realizaciones de composiciones salinas:
(A) KNO2 - NaNO2 - LiNO3 - KNO3
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con una composición de preferiblemente 14-17% en peso de KNO2, 27-30% en peso de NaNO2, 18-20% en peso de LiNO3 y 35-38% en peso de KNO3;
Ejemplo (A1) : Una composición que contiene aproximadamente 15, 8% en peso de KNO2, 28, 5% en peso de NaNO2, 19, 4% en peso de LiNO3 y 36, 3% en peso de KNO3;
(B) KNO2 - NaNO2 - LiNO3 - KNO3 - Ca (NO3) 2•4H2O
con una composición de preferiblemente 14-16% en peso de KNO2, 26-28% en peso de NaNO2, 17-20% en peso de LiNO3, 33-36% en peso de KNO3 y 3-6% en peso de Ca (NO3) 2•4H2O;
Ejemplo (B1) : Una composición que contiene aproximadamente 15, 0% en peso de KNO2, 27, 1% en peso de 5 NaNO2, 18, 5% en peso de LiNO3, 34, 7% en peso de KNO3 y 4, 7% en peso de Ca (NO3) 2•4H2O; y
(C) KNO2 - NaNO2 - LiNO3 - Ca (NO3) 2•4H2O
con una composición de preferiblemente 45-49% en peso de KNO2, 18-22% en peso de NaNO2, 27-31% en peso de LiNO3 y 3-6% en peso de Ca (NO3) 2•4H2O;
Ejemplo (C1) : Una composición que contiene aproximadamente 46, 7% en peso de KNO2, 19, 8% en peso de 10 NaNO2, 28, 6% en peso de LiNO3 y 4, 9% en peso de Ca (NO3) 2•4H2O) .
(D) KNO2 - NaNO2 - LiNO3
con una composición de preferiblemente 48-50% en peso de KNO2, 19-21% en peso de NaNO2 y 29-31% en peso de LiNO3.
Cada una de las composiciones salinas puede contener impurezas inevitables.
Se han llevado a cabo experimentos a largo plazo con las composiciones salinas (A1, B1, C1) en tubos de ensayo hechos de acero inoxidable bajo una atmósfera gaseosa protegida por argón de 12 bar y a temperaturas de hasta 500°C. Se ha medido la pérdida de masa de la composición salina (A1) . La composición salina (A1) no ha mostrado una pérdida de masa significativa para temperaturas por debajo de 450°C durante las 6 semanas que duraba el experimento. Por encima de 450°C, la composición salina (A1) ha mostrado una pérdida de masa de 0, 02% en peso al día.
Se ha mostrado que la pérdida de masa de la composición salina (B1) es insignificante por debajo de 450°C. Entre 450°C y 500°C la pérdida de masa ha sido aproximadamente tres veces mayor en comparación con la composición salina (A1) .
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Bajo una atmósfera de gas protector inerte a presión ambiente, la composición salina (C1) no ha mostrado una 25 pérdida de masa medible en una semana a temperaturas de hasta 350°C.
Una razón de la pérdida de masa a temperaturas muy altas es principalmente que los tubos de ensayo han sufrido procesos de oxidación y corrosión. Durante los ensayos, el litio contenido en las masas fundidas formaba LiO2, que es un producto de procesos de oxidación. Usando las composiciones salinas anteriores a una temperatura por encima de 400°C, sin embargo, ha sido posible reducir la pérdida de masa, de modo que incluso después de 6 a 8
semanas la temperatura de fusión haya permanecido por debajo de 100°C.
La Fig. 1 muestra la viscosidad en mPas de la composición salina (A1) dependiendo de la velocidad de cizalladura en 1/s para diversas temperaturas. La viscosidad se ha medido hasta temperaturas de 120°C. La composición salina (A1) tiene una temperatura de fusión en un intervalo de 80°C y 90°C. La viscosidad a 100°C y una velocidad de cizalladura de 400 1/s es 100 mPas pero a 90°C y la misma velocidad de cizalladura 400 mPas como se puede 35 observar en la Fig. 1. Así, la composición muestra un comportamiento fuertemente no newtoniano que es particularmente fuerte a bajas velocidades de cizallamiento y temperaturas por debajo de 100°C. Solo para velocidades de cizallamiento por encima de 1000 1/s la viscosidad se puede tomar como constante. Se espera que la razón de este comportamiento se deba a una composición salina parcialmente cristalizada a temperaturas inferiores. La viscosidad global por encima de 100°C es menor de 100 mPas. La composición salina (A1) propuesta es adecuada en particular para la transferencia térmica en aplicaciones a alta temperatura.
La Fig. 2 muestra la viscosidad en mPas de la composición salina (C1) dependiendo de la temperatura en °C. La viscosidad se ha medido hasta temperaturas de 115°C. Disminuye exponencialmente desde aproximadamente 350 mPas a 70°C hasta aproximadamente 50 mPas a 115°C. Así, pueden observarse viscosidades incluso menores en comparación con la composición salina (A1) . La composición salina (C1) se comporta como un líquido newtoniano,
es decir, la viscosidad no depende de la velocidad de cizalladura. La composición salina (C1) tiene un punto de fusión de alrededor de 80°C. Por encima de esta temperatura, no se pueden observar materiales cristalinos en la masa fundida, que es clara y transparente. La masa fundida se solidifica en una forma vítrea a partir de la masa fundida de viscosidad incrementada. La composición salina D tiene un punto de fusión ligeramente superior de 87°C y muestra una viscosidad ligeramente superior que la composición C1.
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La composición salina (B) contiene Ca (NO3) 2 4H2O como componente salino adicional en comparación con la composición salina (A) . Por ejemplo, es posible aportar hasta 10% en peso de este componente salino adicional. En comparación con la composición salina (A) , se puede observar una viscosidad muy inferior para la composición salina (B) . Alternativamente, se puede añadir hasta 10% en peso de Ca (NO3) 2.
La temperatura de fusión de la composición (B1) está entre 75°C y 90°C, la viscosidad a una temperatura de 100°C y una velocidad de cizalladura de 400 1/s es alrededor de 85 mPas y a una temperatura de 90°C y la misma velocidad de cizalladura alrededor de 65 mPas. De nuevo, se puede observar un fuerte comportamiento no newtoniano de la viscosidad por debajo de una temperatura de 100°C. En comparación con la composición (A1) , se obtiene una viscosidad significativamente inferior.
Todas las composiciones salinas (A, B, C, D) se pueden utilizar en un estado fundido como un fluido de transferencia térmica en un intervalo de temperatura entre 95°C y 350°C a presión ambiente. Las composiciones salinas (A, B, C) no pierden peso debido a oxidación o corrosión por debajo de 350°C. Bajo una atmósfera de gas protector inerte es posible utilizar las masas fundidas de la invención hasta temperaturas de 450°C. Son posibles temperaturas de trabajo de hasta 500°C para intervalos de tiempo cortos sin cambiar sustancialmente las características físicas de las composiciones salinas. Por encima de una temperatura de 350°C, se pueden formar Li2O y Na2O debido a procesos de oxidación. En este caso, puede ser necesario comprobar repetidamente la composición de la masa fundida o la solución, respectivamente, y añadir, si es necesario, nitratos y nitritos correspondientes así como retirar los óxidos de la composición a fin de mantener constante la relación de los componentes salinos en la composición salina.
Experimentos sobre diversos nitratos y nitritos han mostrado que en particular KNO3, NaNO2, LiNO3, KNO2, Ca (NO3) 2, NaNO3, Sr (NO3) 2, Ba (NO3) 2, RbNO3 y CsNO3 muestran velocidades de degradación aceptablemente bajas por encima de 400°C. Las composiciones salinas que consisten en los componentes salinos propuestos son adecuadas en particular para la utilización en un intervalo de alta temperatura.
Añadiendo de 50 a 70% en peso de agua a la composición salina, preferiblemente de 55 a 65% en peso, el punto de solidificación de la composición salina disuelta se reduce por debajo de 0°C. Esta solución salina líquida se puede almacenar a temperatura normal en tanques y se puede transportar fácilmente en esta forma. Una ventaja adicional de composiciones salinas que utilizan LiNO3 y/o Ca (NO3) 2 es su fuerte higroscopicidad debido a la presencia de iones Li y/o Ca. En comparación con las composiciones no higroscópicas, las composiciones salinas según la invención se pueden disolver
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en agua mucho más rápidamente. Si es necesario un trabajo de mantenimiento, se puede añadir agua rápidamente para disolver la sal de modo que se pueda retirar de los conductos y los tubos. Debido a la temperatura de fusión de la composición salina por debajo de 100°C, siempre se puede añadir agua a la sal que está en estado líquido, sin que se produzca vaporización. Así, no son necesarios recipientes a presión para evitar la vaporización de agua.
Para proporcionar productos de almacenamiento de calor y transferencia de calor económicamente rentables, también es posible ofrecer la composición salina como una mezcla de sales, en la que no se añade agua pero los componentes o las sustancias salinos respectivos se mezclan homogéneamente. Así, se obtiene un producto que está listo para la utilización sin hacer necesario un procesamiento adicional. La mezcla de sales o la solución salina solida se puede almacenar y transportar fácilmente en su forma sólida.
Las composiciones salinas o soluciones acuosas líquidas descritas anteriormente se caracterizan por puntos de fusión bajos por debajo de 100°C, bajas viscosidades y altas estabilidades térmicas a largo plazo por debajo de 400°C.
Un ejemplo de aplicación industrial, en el que puede utilizarse una gran cantidad de una composición salina según la invención con un beneficio particular, son las centrales eléctricas solares. Más específicamente, en centrales eléctricas de canal parabólico, se pueden utilizar composiciones salinas fundidas de la invención para almacenar y transferir energía térmica.
La Fig. 3 muestra una central eléctrica de canal parabólico con almacenamiento térmico y tuberías para transferir energía térmica. En tal central eléctrica las composiciones salinas propuestas se pueden utilizar en estado fundido para almacenar y transferir energía térmica.
La central eléctrica comprende principalmente un campo 1 solar, un sistema 2 de almacenamiento y un bloque 3 de central eléctrica. El campo 1 solar comprende muchas filas paralelas, consistiendo cada fila en varios colectores 4 solares parabólicos en una disposición en serie. Un colector 4 de canal parabólico como el mostrado en la Fig. 4 consiste en espejos 5 parabólicos, un conducto 6 absorbente situado en la línea focal de la superficie reflectante formada por los espejos 5, y una estructura 7 metálica dispuesta giratoriamente para soportar los espejos 5 y el conducto 6 absorbente. Un fluido de transferencia de calor como un aceite o una sal fundida circula a través de los conductos 6 absorbentes por el campo 1 solar y a través de un sistema 8 de tuberías que conecta el campo 1 solar con el sistema 2 de almacenamiento a través de un cambiador 9 de calor de aceite a sal o de sal a
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sal y el bloque 3 de central eléctrica a través de un cambiador 10 de calor de aceite a vapor de agua o de sal a vapor de agua.
El sistema 2 de almacenamiento comprende un tanque 11 frío y un tanque 12 caliente que se llenan con una sal líquida para almacenar energía térmica. La sal del tanque 11 frío tiene una temperatura de aproximadamente 280°C y la sal del tanque 12 caliente tiene una temperatura de aproximadamente 380°C o incluso hasta 450°C o 500°C.
El bloque 3 de central eléctrica comprende un sistema de tuberías adicional para transferir vapor de agua a una turbina 13 de vapor de agua que está conectada a un generador 14 y un transformador 15 y un cambiador 16 de calor adicional que está conectado a una torre 17 de enfriamiento. A través del cambiador 10 de calor de aceite/vapor de agua o sal fundida/vapor de agua el aceite o la sal fundida produce vapor de agua en el bloque 3 de central eléctrica que a su vez acciona turbinas 13 de vapor de agua convencionales con generadores 14 de energía.
La central eléctrica solar se puede hacer funcionar hasta 24 h con energía solar. A lo largo del día los colectores 4 siguen el sol, los espejos 5 parabólicos concentran la radiación solar en los tubos 6 absorbentes y calientan el aceite o la sal fundida que circula en los mismos hasta una temperatura de casi 400°C. Usando la composición salina de la invención, son posibles temperaturas de hasta 500°C. El aceite o la sal transmite su energía térmica a los cambiadores 9, 10 de calor para generar vapor de agua que acciona una turbina 13. A continuación se genera electricidad mediante el generador 14 conectado. Si la radiación solar es suficientemente fuerte, el campo solar suministra suficiente energía para generar electricidad y cargar el sistema 2 de almacenamiento de calor simultáneamente. Cuando se suministra calor al sistema 2 de almacenamiento a través del aceite o la sal o la sal fundida al cambiador 9 de calor, se bombea sal fría desde el tanque 11 frío al tanque 12 caliente a través del cambiador 9 de calor. Cuando el sol se pone o cuando el cielo está nublado, el campo 1 solar junto con el sistema 2 de almacenamiento pueden suministrar energía para accionar la turbina 13. En este caso, la sal caliente se bombea de nuevo al tanque 11 frío para devolver la energía térmica al sistema 8 de tuberías. Durante la noche la energía térmica es suministrada completamente por el sistema 2 de almacenamiento.
En la realización anterior de la invención se ha descrito con referencia a los dibujos la utilización de una composición salina o una solución salina líquida acuosa como fluido de almacenamiento y transferencia de calor en una central eléctrica solar. Sin embargo, la invención no se limita a este ejemplo. Otros ejemplos, en los que se utilizan sales fundidas para almacenar y/o transferir energía térmica, son las centrales eléctricas en general, una técnica de
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vulcanización, todos los tipos de máquinas y aparatos técnicos, que suministran, transfieren y consumen calor en general, calor residual, calor de procesamiento, etc. Un ejemplo adicional es el uso de una composición salina o una solución salina líquida acuosa como medio refrigerante o de calentamiento en reactores químicos.
Una composición salina también se puede usar como medio de trabajo en máquinas con componentes en movimiento para transferir un momento o una fuerza o para asumir la función como medio de lubricación o deslizamiento.
Reivindicaciones:
1. Composición salina que contiene una cantidad de al menos 10% en peso de KNO2, una cantidad de al menos 15% en peso de NaNO2 y una cantidad de al menos 10% en peso y menos de 35% en peso de LiNO3.
2. Composición salina de acuerdo con la reivindicación 1, que contiene una cantidad de menos de 55% en peso de KNO2.
3. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene una cantidad de menos de 35% en peso de NaNO2.
4. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene además una cantidad de hasta 50% en peso de Ca(NO3)2, preferiblemente hasta 20% en peso, más preferiblemente hasta 10% en peso.
5. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene además una cantidad de hasta 50% en peso de Ca(NO3)2•4H2O, preferiblemente hasta 20% en peso, más preferiblemente hasta 10% en peso.
6. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene además una cantidad de al menos 30% en peso de KNO3.
7. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene además una cantidad de hasta 50% en peso de KNO3.
8. Composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, que contiene al menos una de las sustancias: NaNO3, Sr(NO3)2, Ba(NO3)2, RbNO3, CsNO3.
9. Solución salina líquida acuosa que contiene la composición salina de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en una cantidad de al menos 30% en peso y agua en una cantidad de hasta 70% en peso.
10. Uso de una composición salina o una solución salina líquida acuosa de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, para almacenar energía térmica.
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11. Uso de una composición salina o una solución salina líquida acuosa de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, para transferir energía térmica.
ENTRADA EN OPERACIÓN DE CRS SALES, PLANTA DEMOSTRACIÓN DE TORRE DE RECEPTOR SOLAR CON TECNOLOGÍA DE SALES FUNDIDAS
La planta demostración CRS Sales, planta de torre de receptor solar de tecnología de sales fundidas, ha iniciado su fase de operación en la Plataforma Solúcar, Sevilla, España. Con esta planta se va a probar y validar el funcionamiento de un receptor solar con sales fundidas como fluido caloportador. Asimismo se podrá comprobar la viabilidad y eficiencia de la generación de vapor sobrecalentado a partir del flujo de sales fundidas en un generador de vapor.
La tecnología de receptor solar con sales fundidas como fluido caloportador permite alcanzar elevadas temperaturas a bajas presiones con el fin de conseguir elevadas eficiencias en el ciclo Rankine agua/vapor. En el uso de esta tecnología el propio fluido de transformación de calor se utiliza como sistema de almacenamiento térmico. De esta forma, en una planta comercial, durante la operación diaria, la sal fundida transfiere la energía adquirida tras su paso por el receptor a un caudal de vapor que una vez sobrecalentado se envía a la turbina de alta presión. Cuando el vapor sale de la turbina, se vuelve a recalentar en el generador de vapor, aumentando la eficiencia del ciclo, enviándose luego a la turbina de media y baja presión. Para la operación nocturna, la energía térmica almacenada en el tanque caliente, se puede utilizar para generar vapor, según requiera la demanda energética, quedando la sal posteriormente almacenada en un tanque frío y lista para comenzar de nuevo su ciclo en la operación diaria.
En la planta piloto CSR Sales el receptor tiene una capacidad de 5 MWt, y el generador de vapor puede producir vapor sobrecalentado a 540 ºC. Las sales empleadas en este sistema son las denominadas sales solares compuestas por una mezcla de NaNO3 (nitrato de sodio) y KNO3 (nitrato de potasio).
Con la operación y validación de esta planta piloto se van a medir los siguientes conceptos, que serán los puntos de partida para el diseño de una planta comercial con esta tecnología:
Tanques de almacenamiento de acero inoxidable.
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Nuevo receptor de sales.
Nuevo generador de vapor para conseguir vapor sobrecalentado a 540 ºC.
Los objetivos planteados en este proyecto consisten de manera general en:
1. Probar el receptor a diferentes temperaturas, simulando los diferentes paneles de una planta comercial a las diferentes condiciones de operación.
2. Probar el generador de vapor a distintas cargas, maximizando su eficiencia.
3. Definir e implementar los sistemas de control y de seguridad que se deben implantar en una planta comercial de esta tecnología.
4. Comprobar el funcionamiento de válvulas, bombas e instrumentación para validarlos para una planta comercial.
En paralelo a las pruebas en esta planta piloto, se está trabajando en la ingeniería de detalle de una planta comercial.
CRS Sales sirve para medir el potencial de esta tecnología, así como la operación y optimización de la misma a partir de la experiencia que se adquiera en esta planta prototipo. El desarrollo de esta tecnología posiciona a Abengoa como líder tecnológico mundial en generación de energía eléctrica mediante energía termosolar.
PLANTA DE ENERGÍA SOLAR QUE PUEDE FUNCIONAR DE NOCHE
Andasol 1 es la primera de un grupo de centrales que aspira a convertirse en el más potente de Europa. Esta sola central tiene ya una potencia de 50 megavatios. Costó 300 millones de euros y ocupa 200 hectáreas, con 500 mil metros cuadrados de espejos.
¿Para qué espejos? Es que el sistema de la Andasol funciona con colectores
solares que tienen una forma parabólica que son espejados y reflejan la luz del
sol concentrada 80 veces sobre unos tubos por los que circula un líquido
sintético. Este aceite se calienta a unos 400 grados y genera vapor, el que a su
vez moviliza una turbina que es la encargada de generar la electricidad.
Hasta ahí no difiere mucho con la típica central de energía solar térmica,
pero lo que tiene la Andasol de novedoso es que puede almacenar energía.
Algo que ninguna planta solar puede hacer, y muy necesario para aportar
energía a la red cuando no hay sol.
La forma de almacenar es valiéndose de sales de nitrato de sodio y nitrato de
potasio que se guardan en estado líquido en un tanque frío a 293 grados de
temperatura. Mientras el sol está brindando su energía las sales son
bombeadas a un intercambiador en el que absorben el calor del fluido que
comentábamos antes. Con esto su temperatura sube a 393 grados, momento
en que son traspasadas a un tanque caliente.
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Cuando el sol deja de brillar, el camino descrito recién se invierte, enviando las
sales del tanque caliente al frío, de este modo las sales calientes transmiten el
calor acumulado otra vez al fluido de aceite sintético, y con eso generan vapor
y electricidad aunque sea de noche. Esto pueden hacerlo durante siete horas y
media.
ENERGÍA SOLAR DE NOCHE
La energía térmica almacenada en la sal puede utilizarse para crear el vapor de agua necesario para impulsar la turbina de un generador cuando está nublado o es de noche. El Rice Solar Energy Project, ubicado en el desierto de Sonora, al este de Palm Springs, será construido por la empresa SolarReserve. Contará con 17,500 espejos, cada uno de 7,68 por 8,90 metros y montado sobre un pié móvil de unos 3,6 metros de alto. Los espejos, controlados por un ordenador, enfocan la luz solar en el extremo superior de una torre de concreto de 170 metros de altura, en donde se encuentra el contenedor con 16,6 millones de litros de sal. El calor que genera semejante cantidad de luz enfocada en el tanque, eleva la temperatura de la sal hasta unos 500 grados centígrados durante el día. En lugar de utilizar baterías para almacenar el exceso de electricidad producido, se almacena calor con el que luego puede generarse la electricidad que ha falta. Muy ingenioso.
Este tipo de emprendimientos no hacen más que probar que la energía solar es una alternativa viable, y que con un poco de imaginación pueden resolverse los problemas que tradicionalmente se han achacado al sistema. Si seguimos avanzando en esta dirección, quizás en una o dos décadas tengamos una tecnología lo suficientemente madura como para -de una vez por todas- dejar de quemar combustibles fósiles para obtener electricidad.
BIBLIOGRAFÍA:
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http://www.technologyreview.es/read_article.aspx?id=44906 http://www.yara.es/industrial_solutions/speciality_chemicals/
solar_power_molten_salt/index.aspx http://kerchak.com/energia-solar-nuevas-mezclas-almacenan-mejor-el-
calor/ http://patentados.com/patente/sistema-salino-multinario-almacenar-
transferir-energia-termica/
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http://www.abengoa.es/htmlsites/boletines/es/septiembre2012/tecnologia/
http://www.ison21.es/2009/05/21/la-solucion-esta-en-la-sal/ http://www.ison21.es/2013/07/08/asi-funciona-una-planta-csp-con-
almacenamiento-en-sales-fundidas/ http://energiasrenovadas.com/almacenamiento-de-energia-solar-en-
sales-fundidas/#ixzz2v9pvtPeM http://maikelnai.elcomercio.es/2009/03/25/como-funciona-una-solar-
termica-con-almacenamiento-por-sales-fundidas/ http://bioemprende.blogspot.com/2010/12/sal-para-almacenar-energias-
renovables.html http://sustentator.com/blog-es/blog/2009/07/03/planta-de-energia-solar-
que-puede-funcionar-de-noche/ http://www.taringa.net/posts/info/3853371/SolarReserve-Energia-solar-
de-noche.html
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