Desarrollo de sistemas de almacenamiento energético térmico masivo de bajo coste para aplicaciones Power-to-heat y CSP.
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El proyecto MASS-STORAGE alinea 3 relevantes centros de investigación de Navarra en un área de investigación de máxima importancia actual y futura (para la industria y para la sociedad) que es el Almacenamiento de Energía Masivo, necesario a escala de red para integrar energías renovables a gran escala a lo largo de los próximos años y hasta 2050.
La investigación propuesta se ha centrado en el sistemas reversibles para la red eléctrica, basándose para ello en sistemas de almacenamiento térmico. Este tipo de sistemas se denominan Power-to-heat-to-Power. Se investigarán diferentes líneas en combinación con máquinas térmicas reversibles (bomba de calor / ciclo de potencia) y máquinas térmicas convencionales tipo ciclo de potencia.
Los sistemas de conversión de la energía eléctrica en calor o energía térmica (Power-to-heat) utilizaran tantos sistemas convencionales con resistencias eléctricas (efecto Joule) como soluciones avanzadas basadas en conceptos de bomba de calor de media y alta temperatura.
Además, se buscará una optimización de sinergias entre plantas termosolares (también denominadas CSP – Concentrated Solar Power) y tecnologías Power-to-heat, de modo que sean capaces de almacenar el excedente de energía eléctrica de la red gracias a la característica clave de las plantas CSP que tienen un sistema de almacenamiento térmico integrado.
Las plantas CSP cuentan con un sistema de AEM (dada su dimensión, generalmente de 50MW eléctrico o más, actualmente hay centrales de hasta unos 250MW eléctrico) de tipo térmico integrado en ellas, sin embargo, durante ciertos periodos del año parte del almacenamiento no es utilizado. Emplear un sistema de calentamiento que aproveche el excedente eléctrico permite generar una sinergia para reducir tanto el coste de producción Termosolar, como el del almacenamiento energético.
El parámetro clave a analizar es el coste actualizado por kWh almacenado a lo largo de la vida del sistema (Levelized Cost of Storage – LCOS). Finalmente, se realizará un análisis en términos de eficiencia global, escalabilidad, análisis del ciclo de vida y costes, cuantificándose para ello el potencial económico de cada solución. Los resultados de estos análisis se compararán con otras soluciones de almacenamiento energético como pueden ser entre otras las centrales hidroeléctricas reversibles, o el almacenamiento en sistemas electroquímicos (baterías) o la tecnología del hidrógeno. Finalmente, se elegirá el concepto más prometedor y se hará un estudio detallado de un caso concreto.
El resultado será una propuesta completa y viable de planta de AEM reversible, con costes competitivos con los de una central hidroeléctrica reversible, que como se verá más adelante es la mejor opción tecnológica, pero tiene condicionantes geográficos que limitan su aplicabilidad La Planta mas prometedora quedara definida mediante información documental y detalle a nivel de preingeniería para poder empezar la construcción de una planta de validación/demostración.
Además, en un nivel más alto de demostración, el Proyecto MASS-STORAGE en sus actividades propone desarrollar, construir y ensayar un sistema innovador power-to-heat incorporando un sistema de bomba de calor termoeléctrica acoplado a un acumulador de calor con un relleno especifico de alta capacidad calorífica, de tecnología avanzada
Como resultado final del proyecto, se ha propuesto la reconversión a Almacenadora de Energía, de una Planta de Ciclo Combinado operativa actualmente en Navarra (una de las 3 que hay en término municipal de Castejón), como línea de futuro para las plantas fósiles que con el paso de los años, y la creciente incorporación de energías renovables al Mix eléctrico, se irán parando por su baja o nula rentabilidad.
