La MISP de los EAU agiliza el desarrollo precomercial de su tecnología

(Imagen por cortesía de: MISP)

La Plataforma Solar del Instituto Masdar ha iniciado una colaboración con empresas del sector tecnológico para incrementar la resistencia a la temperatura, mejorar la eficiencia y reducir los costes de las centrales de CSP.

Casi tres años después de la puesta en marcha de la primera central de CSP del Oriente Medio, Masdar se unió al Instituto Masdar para poner en marcha a finales del año pasado el primer centro de investigación y demostración de CSP de la región.
 
La Plataforma Solar del Instituto Masdar (MISP, según sus siglas en inglés) se ha erigido en torno a un conjunto de instalaciones únicas que incluyen una torre de concentración por transmisión de haz de 100 kW y su campo solar, un circuito de aceite caliente y sistema de almacenamiento de energía térmica (TES, por sus siglas en inglés), y un reflector lineal Fresnel compacto.
 
Como parte del Centro Solar Masdar (“Masdar Solar Hub”), que alberga unidades de ensayo tanto de energía fotovoltaica como de fotovoltaica concentrada (CPV, por sus siglas en inglés), la MISP reúne a distintos accionistas de sectores diversos para impulsar las tecnologías punteras de la CSP y validarlas a nivel precomercial.
 
La brecha comercial
 
“Tener cerca una plataforma de investigación como la MISP supone una enorme ventaja para nosotros como operadores y promotores, puesto que nos permite llevar un seguimiento de las experiencias de los nuevos conceptos que ingresan en el mercado”, explicó a CSP Today Abdulaziz Alobaidli, director general en funciones de Shams Power Company.
 
“Ninguna central de CSP, ya sea Sham 1 o cualquier otra, podría dar cabida a dichos conceptos [no validados], lo cual conduce al surgimiento de una brecha en el mercado. La MISP está destinada a subsanar dicha brecha, puesto que permite la aplicación experimental, modelizado y ensayo de los nuevos conceptos antes de implementarlos en las plantas comerciales”, afirmó.
 
Según el Dr. Nicolas Calvet, profesor adjunto en el Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología y presidente de la MISP, el objetivo de la plataforma solar es reducir los costes e incrementar la temperatura para lograr una mayor eficiencia.  
 
En virtud de un posible acuerdo, las empresas podrán someter sus equipos a ensayo en la plataforma y preservar la propiedad intelectual, al tiempo que Masdar, una empresa hermana de la MISP, dispondrá de la opción de utilizar tal tecnología.
 
Limpieza sin agua
 
La MISP ha llevado ya a cabo este tipo de colaboración con el fabricante de electrónica y cerámica japonés Ibiden. Dicha empresa ha diseñado un espejo ligero que no contiene vidrio, para el cual utiliza un recubrimiento de carburo de silicio como protección.
 
“Hemos realizado ensayos con este espejo en las condiciones extremas del desierto y su rendimiento ha sido bueno cuando no hemos utilizado agua para limpiarlo”, explicó Calvet.
 
“Durante un año, desde agosto de 2014 hasta septiembre de 2015, hemos llevado a cabo mediciones sobre el terreno empleando tres métodos distintos de limpieza”.
 
El primero fue un cepillado convencional con agua, el segundo un cepillado sin agua y el tercero consistió en una limpieza con aire comprimido. El segundo experimento fue el que mejores resultados obtuvo.
 
Según el profesor, la ventaja del carburo de silicio es que, después del diamante, es el material más resistente a los arañazos. “Se puede cepillar los espejos sin miedo a que se arañen, lo cual explica que no haga falta agua para limpiarlos”.
 
La central Shams 1, de 100 MW, ahorra actualmente 200.000 millones de galones (unos 900.000 millones de litros) de agua al año, gracias a que emplea un sistema de enfriamiento seco, pero todavía utiliza 8 millones de galones (unos 36 millones de litros) para la limpieza de los espejos.
 
“Imaginemos un espejo que necesite muy poca o prácticamente nada de agua para su limpieza; esto supondría un gran paso adelante. Por otro lado, poder desarrollar dicha tecnología en el desierto sería un verdadero logro”, aseguró Calvet. Además, puesto que el espejo no contiene vidrio, resulta muy ligero, lo que eliminaría la necesidad de una estructura pesada para sostenerlo.
 
Ampliación de la escala
 
El ahorro de costes que supondría utilizar este espejo podrá determinarse únicamente cuando Ibiden alcance economías de escala, ya que actualmente su producción resulta muy cara.
 
“No podemos decir que ya esté listo para el mercado, pero sí que funciona”, señaló Calvet. “Si somos capaces de construir un espejo más grande, podremos comenzar un proyecto nuevo en el que ensayaremos con el espejo en condiciones reales, con sistemas de seguimiento o colectores lineales Fresnel”.
 
Ibiden ya ha producido un espejo de 30 x 30 cm como prueba de concepto, y actualmente está trabajando en la fabricación de un espejo de 1 x 1 m.
 
Temperaturas más altas
 
La MISP se ha embarcado también en el proyecto CSP on Demand (CSPonD), un sistema de almacenamiento de receptor con sales fundidas y absorción directa, que se ha sometido a ensayo en colaboración con el Instituto Tecnológico de Massachusetts, desde julio de 2014. El objetivo es concentrar aún más luz desde la torre de transmisión de haz y alcanzar temperaturas más altas.
 
En este proyecto, para el que ya casi está listo el prototipo, la MISP forma parte del equipo de investigación y tiene una participación en la propiedad intelectual. La plataforma tiene intención de empezar a introducir sales fundidas en marzo.
 
La plataforma solar ya ha demostrado que el residuo industrial, como la escoria de acero y la granza de aluminio, puede utilizarse como material sostenible y de bajo coste para el almacenamiento TES a alta temperatura.
 
“Hemos descubierto que a fin de cuentas es todo cerámico. Y el material cerámico puede soportar temperaturas altas. Para nosotros, el proyecto es muy prometedor. Acabamos de firmar un acuerdo con Emirates Steel, con el fin de que nos proporcione residuos industriales y podamos así desarrollar el prototipo a gran escala y demostrar que somos capaces de almacenar calor a temperaturas de hasta 1000 grados Celsius con dicho material.
 
TES avanzado
 
La MISP también tiene intención de trabajar con empresas bajo términos diferentes, como que la propiedad intelectual pertenezca a la empresa, pero la plataforma tenga interés en el producto y en aprender su funcionamiento. Este caso es similar al de la asociación establecida con el promotor noruego de TES EnergyNest.
 
Desde principios de 2014, el Instituto Masdar ha operado con el sistema piloto de almacenamiento TES de EnergyNest, recopilando datos y analizando sus resultados. Según los cálculos, el sistema de EnergyNest diseñado en hormigón puede disminuir los costes desde un 30 % hasta un 70 % con el almacenamiento de sales fundidas en dos depósitos, dependiendo del tamaño de almacenamiento.
 
Recientemente se ha iniciado un debate sobre la posibilidad de introducir TES en Shams 1. La planificación inicial de la central de CSP se produjo en 2007, cuando el almacenamiento térmico aún no estaba disponible a escala comercial. Dada la abundancia de gas natural en los EAU, tenía sentido a la sazón utilizar una cantidad limitada de gas para incrementar la temperatura de vapor de 380 a 540 grados Celsius.
 
En caso de integrar el almacenamiento térmico en Shams 1, podría ahorrarse una cantidad considerable de gas, pero no en sustitución del calentador potenciador del vapor, pues el hecho de quemar esta pequeña cantidad de gas mejora significativamente la eficiencia de la turbina. En vez de ello, el TES realizaría la función del precalentamiento. Cada mañana, el campo solar necesita ser precalentado mediante la quema de aceite y gas, y el TES permitiría prescindir de dicho proceso.
 
“Todo esto está aún en fase de discusión”, señaló Calvet. “Pero pone sobre la mesa un posible caso de éxito de la plataforma solar, en el que se ha ensayado y validado la tecnología, y podría posteriormente implementarse en una de nuestras centrales comerciales”.
 
En los años venideros, la MISP someterá a ensayo la tecnología de EnergyNest con el objetivo de alcanzar los 1000 grados Celsius. El desarrollo ulterior del proyecto dependerá de los resultados de estos ensayos y de los términos comerciales.
 
“Si una empresa como EnergyNest se acerca a nosotros hoy con un nuevo concepto para el almacenamiento de energía, no podemos acceder sin más, puesto que respondemos a criterios comerciales y nuestra prioridad son los ingresos provenientes de la central. Tenemos compromisos con nuestros accionistas y compradores, así que la cuestión no es únicamente técnica, sino también contractual”, explicó Alobaidli.
 
“Creo que EnergyNest está en la senda correcta”, agregó. “Si ensayaran el almacenamiento TES en la MISP y obtuvieran resultados positivos, entonces resultaría mucho más fácil negociar con los accionistas. Por tanto, esperamos con interés los resultados que se obtendrán en la plataforma solar”.
 
Por Heba Hashem
 
Traducido por Vicente Abella
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