Entrevista al dr. Nicolas Calvet, profesor asistente del IMCT

El dr. Nicolas Calvet también preside la Plataforma Solar del Instituto Masdar y lidera el Grupo de Investigación en Almacenamiento de Energía Térmica.

En CSP Today, hemos analizadoanteriormente su investigación en un material de almacenamiento novedoso: la arena.

CSP Today: ¿Qué ocurre ahora con esta plataforma solar de tipo "beam down" de 100 kW?

Nicolas Calvet: Cuando llegué al Instituto Masdar, esta planta estaba prácticamente abandonada. Nadie la usaba, así que sugerí que la utilizáramos de demostración, la modificáramos y la convirtiéramos en una herramienta de investigación única para desarrollar algunos sistemas de almacenamiento o receptores solares y a eso me estoy dedicando ahora. La rebautizamos como Plataforma Solar del Instituto Masdar y forma parte del recién presentado núcleo solar de Masdar.

CSP Today: ¿Qué ventajas presenta este diseño?

NC: En vez de mover las sales a la parte superior de la torre, transportamos la luz al depósito de almacenamiento. Como utilizamos un concentrador "beam down" (transmisión hacia abajo), podemos transportar esta energía de concentración solar hacia abajo, hasta el depósito situado a ras de suelo.

Hay un campo de heliostatos, como en una planta de torre energética convencional, y cada heliostato envía la luz a la parte superior de una pequeña torre de 20 m de altura (en comparación con la de 140 m de una planta de energía convencional). Después, en la parte superior de la torre más pequeña hay espejos secundarios que concentran la luz hacia abajo.

No se bombean las sales fundidas hacia lo alto de la torre. No hace falta una bomba, conductos ni traceado eléctrico para evitar la congelación de las tuberías. Se reduce mucho el consumo parasitario de energía al no transportar las sales fundidas por los conductos y hay absorción directa entre la luz concentrada y la sal del depósito.

En vez de dos depósitos, hay solo uno. Hay una placa divisoria móvil dentro que separa la parte superior, que debería estar caliente, y la inferior, que debería estar fría. Cuando se carga el sistema, esta placa se mueve hacia abajo y solo hay sales calientes, mientras que cuando se descarga, se mueve hacia arriba y solo hay sales frías.

Después, nos gustaría cambiar las sales porque, como no necesitamos moverlas, podríamos pensar en otros tipos. Una opción serían los carbonatos, que pueden alcanzar temperaturas superiores.

Podríamos pensar en unos 800 ºC. Si se logra una temperatura superior, aumenta la eficiencia del sistema y también se necesita menos sal. Al cambiar estos parámetros, creo que la economía de la planta sería mucho más rentable que el sistema convencional.

CSP Today: ¿Cuál es el siguiente paso para el prototipo de CSPonD?

NC: Tenemos a una estudiante de doctorado, Radia, trabajando en el proyecto de demostración CSPonD. Está analizando la CPC de sales fundidas con cascada de agua, que es un concentrador parabólico compuesto para concentrar todavía más luz del "beam down" y alcanzar una temperatura superior. Por lo general, lo que hacemos es tratar de vincular cada tesis de máster o doctorado a un proyecto.

La verdad es que nos encontramos en la etapa de aumentar la escala del laboratorio, previa a la comercialización. El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) probó el concepto en su laboratorio y funciona. Así que ahora he hablado con ellos para ejecutar este proyecto y tratar de que sea posible en un sistema de escala mayor.

Me puse en contacto con el profesor Alexander Slocum y comenzamos en junio de 2014. Básicamente, estamos preparando la planta para acoger el prototipo que están construyendo en el MIT.

El MIT investiga profundamente las sales fundidas para energía nuclear, así que les resultaba fácil aplicar el conocimiento a la solar. Les atrajo mucho que les ofreciéramos la oportunidad de probar este concepto en la planta solar real.

Instalación de "beam down" de Masdar. Imagen cortesía de Masdar.  

CSP Today: ¿Tu investigación en sales fundidas realizada en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL, por sus siglas en inglés) y en el Centro de Investigación Cooperativa CIC Energigune, en España, facilita este tipo de colaboración internacional?

NC: Ahí radica el encanto de la Plataforma Solar del Instituto Masdar. Le podemos dar la oportunidad al sector o a los socios académicos de que vengan y prueben con nosotros nuevos conceptos de almacenamiento.

Este es el tipo de colaboración que trato de desarrollar como plataforma. Puede tratarse de un socio académico o industrial pero, juntos, probamos conceptos nuevos en condiciones reales de clima desértico.

Contamos con un proyecto junto a Ibiden, la empresa japonesa que presentó un nuevo espejo en la WFES, la Cumbre Mundial de la Energía del Futuro celebrada el pasado mes de enero en Abu Dabi. Su nuevo espejo es muy ligero, no emplea vidrio, e incluye un revestimiento de carburo de silicio que protege la plata del espejo.

En Shams 1*, si el viento supera los 45 km/h, hay que dispersarlo para proteger el cilindro. Por tanto, hay que tener en cuenta el viento en todo momento. Pero, si se tiene un espejo más ligero, hace falta una estructura más barata y menos complicada. Ahora están aumentando la escala de este espejo a un metro y, cuando esté listo, también probarán este espejo en los heliostatos para realizar un seguimiento del sol.

Además, estamos probando diferentes tecnologías de limpieza: el objetivo es poder limpiar el espejo sin agua debido al limitado acceso a ella que hay en el desierto.

CSP Today: entiendo que has investigado formas de darle un nuevo uso a ciertas materias primas usadas en plantas termosolares, ¿Qué impulsa sus elecciones a la hora de investigar?

NC: Empezamos este enfoque innovador en Francia durante mi doctorado y he tratado de identificar todos los residuos que produce el sector que no requieren ningún tratamiento adicional. Un ejemplo es el sector del acero en el País Vasco, que es el tercer productor de acero en Europa, así que cuentan con mucho residuo siderúrgico.

Hay a una estudiante local, que se llama Kholoud, trabajando con Emirates Aluminium and Emirates Steel, dos grandes empresas de los Emiratos Árabes Unidos que producen acero y aluminio para la construcción. También tienen muchos residuos industriales del sector siderúrgico y estamos trabajando en la caracterización de este residuo.

Descubrimos que podríamos utilizarlo como un sistema de almacenamiento a temperatura elevada. Al fin y al cabo, es algo cerámico: óxidos metálicos. Así que es verdaderamente estable a temperatura elevada. Se podría utilizar a hasta 1000 ºC sin ningún problema de degradación ni grietas.

Podría tratarse de una manera de reducir, al mismo tiempo, el coste del sistema porque es un residuo reciclado (aquí en los EAU, los vertederos están prohibidos), y de contar con una mayor eficiencia en el sistema, porque se trabaja a temperaturas superiores.

El encanto de este proyecto es que, del residuo que nadie quiere, vamos a producir energía, que todo el mundo necesita.

¿Cuál es la motivación de los Emiratos: ventas nacionales o internacionales?

NC: Las dos cosas. Quieren que nosotros realicemos la investigación pertinente para las aplicaciones que pueden utilizar en los EAU y en Oriente Medio, pero también en todo el mundo. Aquí en Abu Dábi, Masdar posee un 60 % de Shams 1 y, en España, un 50 % de Gemasolar*.

Así que, la idea es desarrollar tecnología que pueda aplicarse aquí en Abu Dabi pero que también se pueda vender en otros países. Como hicimos en España, o incluso en Gran Bretaña, Masdar desarrolló el London Array, un parque eólico en el mar. Por tanto, Masdar está desarrollando energía renovable no solo en EAU, sino también en el resto del mundo.

Uno de los objetivos de nuestro equipo es que, por ejemplo, si se construye Shams II, me gustaría que incluyera el almacenamiento de nuestra investigación. Nuestra actividad está directamente vinculada a los futuros proyectos de CSP en los EAU.

A pesar de los grandes planes, Arabia Saudí ha tardado en poner en marcha proyectos en comparación con los EAU. ¿Hay algún interés por parte de Arabia Saudí?

NC: Es una pregunta interesante. Esta semana tenemos un taller en el que formaremos a algunos profesores de Arabia Saudí en materia de energía de concentración solar, así que vendrán aquí.

Daremos una charla sobre la concentración lineal, la concentración del punto de enfoque, el almacenamiento energético, los bloques energéticos y van a visitar nuestra plataforma solar para ver qué ocurre aquí, así que están muy interesados. Se trata de personas de alto nivel académico que vienen aquí para formarse y colaborar con nosotros.

 

 

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