El Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología de los Emiratos Árabes y US Solar Holdings están trabajando actualmente en dos proyectos independientes diseñados para analizar el potencial de la arena como almacenamiento de energía térmica y medio de transferencia térmica. ¿Las razones? Es más sostenible, de bajo coste, y es un material que hay de sobra y mucho en la península arábiga.
Durante septiembre de 2013, un equipo de investigadores del Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología de los Emiratos Árabes presentó un nuevo proyecto denominado Sandstock, buscando desarrollar un receptor solar por gravedad «sostenible y de bajo coste» y un sistema de almacenamiento que emplea partículas de arena como medio de almacenamiento de energía térmica, transferencia térmica y colector térmico. Hasta ahora se apostaba por el uso de sal.
Experimento técnico
El concepto del diseño, que se basa en un reloj de arena tradicional, incluye un «depósito frío» donde se almacena la arena al principio antes de que fluya a un «depósito caliente» situado justo debajo. El depósito frío tendrá forma de cilindro hueco diseñado para permitir que el flujo solar de concentración penetre en la parte del cilindro central vacía.
Al abrir una válvula, la arena saldrá del depósito frío y se desplazará hacia abajo por el flujo solar que se emite, donde se calentará. A continuación, se recuperará la arena caliente y se almacenará en el depósito caliente. Estará lista para descargarse cuando lo soliciten.
Asimismo, cuando sea necesario, se introducirá en la arena en movimiento un intercambiador térmico compuesto de tres fases (incluye un calentador previo, un evaporador y un supercalentador) y se producirá vapor sobrecalentado que fluirá a la turbina para generar electricidad.
La arena fría que se ha descargado se transferirá después de vuelta a la parte superior del depósito frío mediante una cinta transportadora mecánica. De esta manera, se crea un proceso continuo de «circuito cerrado».
Tipos de arena en la península arábiga
«La arena está disponible en cualquier parte de los Emiratos Árabes Unidos. Es barata y estable a temperaturas elevadas de (hasta) 800 ºC», añade. Pero la primera fase del proyecto está destinada a identificar y caracterizar los diferentes tipos de arena que existen en los diversos desiertos y regiones costeras del país.
Proyecto US Solar Holdings
Por su parte, hay en marcha otro proyecto en Estados Unidos diseñado para analizar el potencial del uso de arena como medio de almacenamiento de energía térmica. Es el proyecto de US Solar Holdings, financiado como parte de la Iniciativa SunShot del Departamento de Energía estadounidense. Pretende profundizar en el desarrollo de un innovador sistema de almacenamiento de arena en dos silos conocido como SandShifter.
Un enfoque clave de la iniciativa es la «identificación e investigación de asuntos clave» para el concepto del almacenamiento de energía térmica. Todo ello con el objetivo final de resolver estos problemas antes de construir y explotar una instalación de demostración piloto de 1 MW. Otro resultado que se espera del proyecto incluye un «análisis y una estimación económica» exhaustivos que demostrarán la rentabilidad potencial de la tecnología a una escala superior a los 50 MW y lograr lo que se conoce como «rendimientos de ida y vuelta» a niveles superiores al 93%.
Contras de esta tecnología
Sigue habiendo varios retos relacionados con la tecnologías, la explotación y la financiación antes de que se pueda implementar la tecnología de almacenamiento energético basado en arena a escala comercial.
«El principal reto tecnológico es cómo cargar el sistema: transportar la arena por gravedad a través del flujo solar de concentración. El proceso de descarga eficiente es un desafío interesante”, indica Nicolas Calvet, profesor adjunto y responsable del grupo de almacenamiento de energía térmica en el Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología.
Fuente: CSP Today
