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Desarrollo de materiales para almacenamiento termoquímico de energía acoplado a centrales termosolares

Las centrales de energía solar térmica de concentración (ESTC) permiten obtener calor o electricidad a partir de la energía solar, constituyendo una gran alternativa para reducir el consumo de combustibles fósiles y combatir el cambio climático. No obstante, entre sus mayores limitaciones se encuentra la gran dependencia de las condiciones meteorológicas y de la irradiación solar. Los sistemas de almacenamiento térmico de energía solar permiten resolver dichas limitaciones, acumulando energía solar para su posterior utilización en momentos de baja irradiación. De este modo, se consigue mejorar su competitividad frente a otras tecnologías energéticas renovables.

La energía solar se puede almacenar como energía sensible, latente o termoquímica. El almacenamiento de calor sensible es el más utilizado en las plantas termosolares comerciales, debido a su fiabilidad, implementación relativamente fácil y bajo coste. Sin embargo, el almacenamiento termoquímico ha despertado especial interés entre las comunidades científica e industrial ya que se caracteriza por una densidad energética superior. Estos sistemas se basan en reacciones químicas reversibles para llevar a cabo las etapas de carga (endotérmica) y descarga (exotérmica) de energía. IMDEA Energía ha explorado el uso de reacciones de reducción-oxidación con Mn2O3 / Mn3O4 como medio de almacenamiento térmico*. Este par redox presenta las ventajas de ser económico, abundante y de baja toxicidad. Sin embargo, sufre una rápida pérdida de actividad después de varios ciclos de carga-descarga debido a una cinética lenta y a su degradación térmica. Una alternativa para mejorar su estabilidad se basa en la modificación de su composición química, como es el caso de la incorporación de cationes cromo. Las pruebas realizadas sometiendo los materiales a múltiples ciclos redox han confirmado buenos resultados de estabilidad cuando se incorpora un 5% de Cr, aunque a expensas de operar con velocidades de reacción más moderadas. La buena estabilidad térmica observada convierte a este material en un potencial candidato para otras aplicaciones a elevadas temperaturas, como la combustión de hidrocarburos mediante ciclos termoquímiccos.

(*) Assessing Cr incorporation in Mn2O3/Mn3O4 redox materials for thermochemical heat storage applications. Alfonso J. Carrillo, Patricia Pizarro, Juan M. Coronado. Journal of Energy Storage Volume 33, January 2021, 102028. https://doi.org/10.1016/j.est.2020.102028

Más información: Patricia Pizarro, Investigadora Senior Asociada, Unidad de Procesos Termoquímicos, patricia.pizarro@imdea.org

Representación esquemática del funcionamiento de un sistema de almacenamiento termoquímico de energía utilizando materiales basados en Mn2O3/Mn3O4

Fecha: 
Viernes, Abril 9, 2021