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

INTEGRACIÓN DEL PROCESO “CA-LOOPING” A LAS PLANTAS DE ENERGÍA SOLAR CONCENTRADA

Eficiencia termodinámica en Plantas de Concentración de Energía (CSP)

Uso de materiales baratos, abundantes y no tóxicos

Demostración a escala piloto

El almacenamiento de energía es el mayor desafío a corto plazo para conseguir una instauración de las fuentes de energía renovables como alternativa sostenible, pues se caracterizan por la intermitencia de la producción de energía. 

SOCRATCES planteó como solución a este reto la integración del proceso “Ca-Looping” (CaL) a las plantas de Energía Solar Concentrada (CSP en sus siglas en inglés). El “Ca-Looping” (CaL) es un proceso basado en la reversibilidad de la carbonatación/calcinación del óxido de Calcio (CaO). La carbonatación es una reacción química del dióxido de carbono (CO2) para dar carbonatos de muchos tipos, mientras que la calcinación libera energía.  Además, la gran disponibilidad de caliza como fuente para obtener la materia prima necesaria y su bajo precio (<10€/tonelada) son factores clave para la viabilidad del proceso. De esta forma, la tecnología CaL es la más prometedora para formar un stock estable de energía termoquímica.  

 

SOCRATCES tuvo como objetivo 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 ya utilizadas en la industria. Con el desarrollo de este prototipo se resolvieron parte de los desafíos de llevar esta tecnología a nivel industrial. Permitió comprender y optimizar mucho más las deficiencias operadoras que podrían aparecer, y con el objetivo a largo plazo de aumentar la competitividad y sostenibilidad plantas Energía Solar Concentrada. 

SOCRATCES TECHNICAL APPROACH

El sistema trabajaba de la siguiente manera: 

La radiación solar se utiliza para llevar el CaCO3 a la calcinación (reacción endotérmica, que absorbe el calor) en un calcinador solar. El producto (CO2 y el CaO solido) se almacenan de forma separada. Cuando se necesita la potencia, los productos formados se almacenan juntos en el reactor del carbonatador, donde se produce la carbonatación o carboxilación donde la energía es liberada a través de la reacción de carbonatación exotérmica. De acuerdo con el equilibrio químico y el análisis cinético, 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 energía superior a la de las plantas de Energía Solar Concentrada comerciales actuales. 

RESULTADOS OBTENIDOS

 
  • Demonstración de la capacidad del prototipo para almacenar energía. EL sistema habiendo sido probado en el TRL5 (este nivel constituye una validación a nivel de componentes en un entorno relevante). Y almacenamiento de sólidos y CO2. 
  • Calcinación exitosa en escala de prototipo. 
  • Un diseño de carbonatador exitoso, con la posibilidad de un escalado a mayor dimensión. Integración del carbonatador a altas temperaturas (>850ºC)  
  • Los sólidos que son aptos conceden un sistema de control de supervisión 
  • Estudio del precursor, CaO y procesamiento de unas condiciones que han permitido una alta y estable actividad tras múltiples ciclos. 
  • Se mejoró la fiabilidad y la longevidad de las plantas CSP mientras los costes de mantenimiento y operacionales se redujeron. Además, creando nuevas oportunidades de trabajo. 
  • Se desarrolló una nueva generación de ESC con tecnología de almacenamiento de energía. 
  • La creación de un nuevo camino para la acogida del uso de la energía solar fue puesta en marcha. Pero también, la reducción de la dependencia de la energía solar de la UE, a la vez que se mejoró la seguridad. 
 
 

consorcio

USE (SP)
POLITO (SP)
ZAR (SP)
CERTH(GR)
CALIX(UK)
CSIC (SP)
ATRIA (SP)

TTZ (Alemania)

BIOAZUL (SP)
CNR (IT)
VERTECH (FR)
SPI (PT)
ISITEC(DE)
AUTH(GR)

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Estado: Finalizado

Contrato : 72748

Ficha CORDIS: SOCRATCES 

Programa de financiación: H2020

Duration: 1 de enero del 201831 de diciembre del 2021 (36 meses) 

Presupuesto: 4.975.402€ (Contribución CE: 4.975.402 €)

Persona de contacto: Ángela Magno (amagno@bioazul.com)