SOCRATCES: Integración solar con Ca-Looping para el almacenamiento de energía termoquímica


SOCRATCES - solar energy storage (Solar calcium-looping integration for thermo-chemical energy storage )
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SOCRATCES, DESARROLLANDO LAS TECNOLOGÍAS DE PRÓXIMA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD RENOVABLE

El almacenamiento de energía es el mayor desafío para una implantación real y a corto plazo de las fuentes de energía renovables, que generalmente se caracterizan por la intermitencia de la producción de energía. Con respecto a la energía solar concentrada (CSP, según sus siglas en inglés), el proceso de Ca-Looping (CaL) -basado en la carbonación / calcinación reversible de CaO- es una de las tecnologías más prometedoras para el almacenamiento de energía termoquímica (TCES, según sus siglas en inglés). La amplia disponibilidad de piedra caliza natural (CaCO3 casi puro) y su bajo precio (<10 € / ton) son factores clave para la viabilidad del proceso CaL.

SOCRATCES quiere demostrar la viabilidad de esta integración mediante la construcción de una planta a escala piloto que utiliza materiales baratos, abundantes y no tóxicos, así como tecnologías maduras utilizadas en la industria, como reactores de lecho fluidizado, ciclones o intercambiadores gas-sólido de calor.

El objetivo global de SOCRATCES es desarrollar un prototipo que reduzca los principales riesgos de escalar esta tecnología, así como comprender y optimizar las eficiencias operativas que podrían obtenerse. Todo ello para conseguir a largo plazo habilitar plantas de CSP altamente competitivas y sostenibles.

SOCRATCES se basará en los resultados previos de I + D de los socios del proyecto, que indican que el proceso CaL se puede integrar en plantas de CSP, para el almacenamiento de energía termoquímica y la generación de energía, por medio de un bucle de CO2 cerrado simple. A escala industrial, se predicen altas eficiencias globales (> 45%) bajo nuevas condiciones de CaL que implican carbonación a alta temperatura (> 850ºC), a alta presión parcial de CO2 compatible con bloques de energía de alta eficiencia.

ENFOQUE TÉCNICO DE SOCRATCES

El sistema propuesto funciona de la siguiente manera: la irradiación solar se utiliza para llevar a cabo la calcinación de CaCO3 (reacción endotérmica) en un reactor de calcinación solar. De acuerdo con el equilibrio químico, en el calcinador se probarán a escala de laboratorio un amplio rango de temperaturas (725-950ºC) y composiciones de atmósfera. Los productos de la calcinación (CO2 y CaO sólido) se almacenarán por separado.

SOCRATCES pretende abrir una nueva vía para la próxima generación de plantas CSP, tecnológicamente factible, viable y sostenible (tanto ambiental, social como económicamente)

Cuando se necesite potencia, los productos almacenados se juntan en el reactor carbonatador, donde se libera energía a través de la reacción de carbonatación exotérmica. De acuerdo con el equilibrio químico y el análisis cinético previo, la carbonatación puede ocurrir rápidamente a temperaturas entre 650-1000ºC dependiendo de la presión parcial de CO2, lo que conduce a una eficiencia termodinámica del ciclo de potencia más alta que en las plantas de CSP actualmente comerciales.

SOCRATCES technical approach

SOCRATCES se basará en los resultados obtenidos a escala de laboratorio para diseñar y construir un pequeño prototipo de demostración de la tecnología a nivel de escala piloto (10 kWth). La construcción y operación de prototipos servirá como retroalimentación para identificar y resolver desafíos y oportunidades. Un objetivo general es abrir una nueva vía a la próxima generación de plantas de CSP con una alta cuota de mercado en 10 años.

OBJETIVOS

Durante el proyecto SOCRATCES:

  • Prototipo de demostración de la capacidad de almacenamiento de energía. Sistema probado a nivel TRL5.
  • Calcinación a escala de prototipo mediante tecnología de calcinación instantánea.
  • Diseño de carbonador, con posibilidad de ampliación. Integración del carbonador de alta temperatura (> 850ºC) y el motor Stirling para la producción de energía.
  • Análisis de desgaste, aglomeración y ensuciamiento de partículas. Manejo de sistemas de control y transporte de sólidos.
  • Estudio del precursor de CaO y las condiciones del proceso para permitir una actividad multi-ciclo alta y estable.

SOCRATCES pretende abrir una nueva vía para la próxima generación de plantas CSP, tecnológicamente factible, viable y sostenible (tanto ambiental, social como económicamente). La hoja de ruta para avanzar desde el concepto a la tecnología comercial se concibe en tres etapas que se desarrollarán en un período de 10 años: 10KWth prototipo pequeño, planta piloto a escala 1 MWth y demostrador comercial.

A escala comercial, después de las tres etapas y la ampliación, se espera un rendimiento y unos costos de avance:

  • En el diseño comercial, se esperan altas eficiencias del ciclo de potencia CaL (> 45%)
  • Coste de almacenamiento de energía TCES <12€/kWh
  • Sistema global comercial SOCRATCES:CSP / CaL Concepto LCOE <7c€/kWh.

IMPACTO ESPERADO

Los principales impactos esperados son:

  • Desarrollo de una nueva generación de plantas CSP con tecnología de almacenamiento de energía.
  • Mejora de la confiabilidad y de la vida útil de las plantas CSP a la vez que se reducen los costos de operación y mantenimiento, creando así nuevas oportunidades comerciales.
  • Crear un camino para fomentar el uso de la energía solar y reducir la dependencia energética de la UE, mejorando así la seguridad.

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    Logo SOCRATCES

    Datos del Proyecto

    • Web: en construcción 
    • Estado: Activo
    • Programa de financiación: H2020
    • Nº de contrato: 72748
    • Duración: 1 Enero, 2018 – 31 Diciembre, 2020 (36 meses)
    • Presupuesto: 4.975.402 € (Contribución CE: 4.975.402 €)

     

    USE (España)

    POLITO (Italia)

    ZAR (España)

    CERTH (Grecia)

    CALIX(Reino Unido)

     

     

    CSIC (España)

    ATRIA (España)

    TTZ (Alemania)

    BIOAZUL (España)

    CNR (Italia)

     

    VERTECH (Francia)

    SPI (Portugal)

    ISITEC (Alemania)

    AUTH(Grecia)

     

      

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