Tecnología

4 de febrero del 2010

El uso de sales fundidas como fluidos transmisores de calor puede suponer un importante avance con respecto al uso de otras alternativas tales como los aceites minerales. Una instalación piloto de este tipo está a punto de ser puesta en marcha, sin embargo, todavía existen algunos retos a superar.

Por Rajesh Chhabara

Mediante el uso de sales fundidas se pueden alcanzar temperaturas de hasta 550ºC (mucho más altas de las alcanzadas con aceites orgánicos). Este medio ha demostrado ser una opción preferente para el almacenamiento de energía térmica en plantas de concentración solar.

Ahora, las sales fundidas van a ser probadas como fluido transmisor de calor en una planta piloto cilindro-parabólica que será puesta en marcha en el 2010.

La ventaja de utilizar sales fundidas como transmisores de calor consiste en que esto eliminaría la necesidad de usar caros intercambiadores de calor. Con las sales fundidas el campo solar puede operar a temperaturas más altas (tan altas como 550ºC) que con otros fluidos transmisores de calor, tales como: aceites minerales o sintéticos.

La posibilidad de alcanzar temperaturas más altas hace posible el uso de turbinas de vapor estandarizadas y más eficientes. Las sales fundidas son también más baratas y ecológicas y menos tóxicas e inflamables en comparación con la alternativa de los aceites.
 
Un estudio realizado por la firma americana Kearney & Associates para Sun Lab en el 2002, estimaba una reducción potencial del coste eléctrico en algo más de un céntimo por kWh al sustituir el aceite sintético VP-1 por sales fundidas, a 450ºC, en una planta cilindro-parabólica con 6 horas de almacenamiento, una ganancia bastante importante para una instalación de este tipo.

El estudio añadía que la reducción de costes podría ser superior a 1.5 céntimos por kWh si se mantuviese una temperatura de 500ºC.

Alto riesgo

El principal poblema se encuentra en que las sales fundidas presentan puntos de congelación a temperaturas relativamente altas, en el rango de 120ºC a 220ºC.

Esto hace que se corra el riesgo de que las sales se congelen en el interior de las conducciones durante la noche lo que afectaría a la operatividad de la planta. Además, a temperaturas muy altas de alrededor de 600ºC las sales pueden descomponerse con el consiguiente riesgo de corrosión del sistema.

“Mantener la totalidad de la instalación solar por encima de 260ºC durante la noche es caro y arriesgado,” afirma Santiago Arias, Jefe de Infraestructuras para Torresol Energy.

Torresol usa sales fundidas como fluido transmisor de calor en Gemasolar, una planta de concentración solar de Torre. “No estamos considerando pasar las sales fundidas a través de la instalación.”

Arias dice que el uso de las sales fundidas en el sistema podría suponer además del riesgo de congelamiento de las sales, grandes pérdidas de calor durante la noche.

Aunque también existen otros problemas. “El bombeo de las sales fundidas no es una tarea fácil. Los sistemas de sellado no son apropiados para este tipo de materiales.”

Arias añade que el uso de sales fundidas en una planta de Torre plantea el mismo problema, aunque el riesgo se limita a un área pequeña. Arias sostiene que las válvulas, tuberías, instrumentos, juntas y sistemas de seguimiento actuales no son compatibles con el uso de sales fundidas como fluidos transmisores de calor en campos solares.

Debido a las propiedades de las sales fundidas existen diversos factores que necesitan ser considerados, tales como: la protección anti-congelamiento, el pre-calentamiento del campo solar, el mantenimiento del bucle de recolección y la selección de materiales apropiados para tuberías y juntas.

Planta piloto a punto

Existen varios avances tecnológicos prometedores que podrían suponer una solución a estos problemas. La Agencia Italiana para las Nuevas Tecnologías, la Energía y el Medio Ambiente (ENEA), ha desarrollado un sistema para instalaciones de concentración solar cilindro-parabólica que permite el uso de sales fundidas como fluidos de transmisión de calor. Este sistema consiste en una mezcla de un 60% de NaNO3 y un 40% de KNO3.

Archimede Solar Energy, compañía italiana que participa en el proyecto de investigación de ENEA en la fase de prueba de la tecnología, ha empezado a producir un tubo recibidor para plantas termo-solares con sales fundidas como fluidos de transferencia de calor en colaboración con ENEA.
 
Según Archimede, su tenología patentada incluye un sistema de recubrimiento de los tubos que puede soportar temperaturas de hasta 600ºC y un sistema de encapsulamiento en vacío que asegura el máximo rendimiento.

La superficie de recubrimiento de los tubos está compuesta por una estructura de multicapas finas que incluye una capa inferior metálica (en el espectro del infrarojo) y una capa superior de material cerámico anti-reflectante. Un recubrimiento anti-reflectante en la capa externa de vidrio es capaz de una transmitancia solar superior o igual al 96.5%.

La compañía afirma que los tubos recibidores tienen una absorbancia igual o superior al 95% y una emisividad por debajo del 10% a 400ºC y del 14% a 580ºC. Además el material utilizado para la fabricación de los tubos es resistente a la corrosión.

Archimede está también construyendo una planta CSP cilindro-parabólica de demostración que usará sales fundidas como fluido transmisor de calor además de como almacenador de calor.

Otros investigadores también están intentando desarrollar mezclas de sales con puntos de congelación más bajos. Por ejemplo, el Laboratorio Sandia del Departamento Americano de Energía, está intentando conseguir nuevas mezclas con una temperatura de congelación inferior a 100ºC. Un punto de congelación más bajo las haría más manejables como fluidos de transferencia de calor en campos solares.
 
A pesar de los prometedores avances tecnológicos, el escepticismo se mantendrá hasta que la primera planta a escala comercial demuestre la viabilidad del uso de sales fundidas de forma efectiva

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