El almacenamiento de energía es crucial para aprovechar al máximo la energía solar, que de lo contrario sufre interrupciones por los cielos nublados y la caída de la noche. En los últimos años, las plantas de energía solar concentradas han comenzado a producir electricidad adicional por la noche y durante los períodos de mayor demanda mediante el uso de calor almacenadoenergía para impulsar una turbina de vapor.
Los sistemas actuales de almacenamiento de energía térmica se basan en materiales que almacenan menos energía por kilogramo, lo que requiere más material a un costo mayor para cumplir con los requisitos de almacenamiento de energía.
Ahora, los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE han diseñado un sistema económico de almacenamiento de energía térmica que será significativamente más pequeño y funcionará más de 20 veces mejor que los sistemas térmicos actuales.
Con fondos de la Iniciativa SunShot del DOE, el equipo de Argonne está construyendo un prototipo a escala piloto de su sistema de almacenamiento de energía térmica térmica latente de alta eficiencia LHTES para realizar pruebas. La Iniciativa SunShot es un esfuerzo de colaboración nacional para hacer que el costo de la energía solar no subsidiada-competitivo con otras formas de producción de electricidad para 2020.
El sistema de almacenamiento de energía térmica de Argonne se basa en un material de "cambio de fase" que se derrite a medida que almacena energía térmica y libera energía a medida que se vuelve a congelar, similar al ciclo de carga-descarga en una batería.
Las sales económicas como la sal de roca cloruro de sodio pueden usarse como materiales de cambio de fase, pero su uso en los sistemas de almacenamiento térmico existentes es limitado debido a la baja conductividad térmica de las sales.
Sin embargo, el sistema Argonne LHTES mejora drásticamente la conductividad de estas sales al integrarlas con una espuma de grafito de alta conductividad. Esta combinación reduce la cantidad total de material necesario para construir el sistema y su costo, al tiempo que hace que la transferencia de energía térmica sea significativamentemás eficiente y aún proporciona hasta 8 a 12 horas de almacenamiento de energía, una noche típica de almacenamiento para una planta de concentración de energía solar.
"Los materiales de cambio de fase tienden a tener baja conductividad pero cumplen con los requisitos de almacenamiento de energía térmica", dijo Dileep Singh, líder del grupo de tecnologías térmicas y mecánicas de Argonne. "La espuma de grafito de alta conductividad cumple con los requisitos de conductividad, así que pensamos: por quéno combinar los dos? "
La espuma de grafito poroso atrapa las sales en los poros, facilitando la fusión y la congelación rápidas. El equipo demostró que este cambio de fase rápido se mantiene con el tiempo. Después de construir y probar un prototipo inicial del tamaño de una licuadora, el equipo ahora está escalandohasta 50 veces el tamaño del prototipo
Aunque aún es más pequeño que un sistema de planta de energía a gran escala, el sistema modular a escala piloto se probará este otoño y podría expandirse en aplicaciones, como proporcionar energía de respaldo en una microrred o almacenar el calor residual de otra fuente de energía.El sistema piloto también mejorará aún más el modelado térmico en 3-D utilizado para estimar el rendimiento y planificar el diseño de un sistema a gran escala.
"Estamos buscando desarrollar el sistema de planta de energía a gran escala como un sistema modular, y el sistema de escala piloto que estamos construyendo este año en realidad puede usarse como un módulo dentro de un sistema a gran escala que está compuesto por muchos módulosapilados u organizados juntos ", dijo el ingeniero mecánico de Argonne Wenhua Yu." Por lo tanto, las características de rendimiento que mediremos al probar el piloto pueden reflejar directamente las de un sistema de planta de energía ".
Se espera que el diseño a gran escala satisfaga las necesidades de las centrales eléctricas actuales que operan turbinas de vapor a aproximadamente 450 a 600 grados Celsius 850-1100 grados Fahrenheit usando cloruro de magnesio como medio de almacenamiento. Cuando las turbinas de dióxido de carbono supercríticas avanzadas -- que son más eficientes que las turbinas de vapor pero funcionan a 700 grados Celsius 1.300 grados Fahrenheit más calientes - entre en línea, el mismo diseño se puede usar con cloruro de sodio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional de Argonne . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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