Armazenamento de energia termoquímica para fornecer energia solar Gen3 meses depois

Postado em 1º de junho de 2023 1º de junho de 2023 Autor Susan Kraemer

Em comparação com o custo da própria planta Gen3 CSP, adicionar o armazenamento termoquímico e o reator de produção de hidrogênio mal aumentou os custos da planta, mas agregou significativamente mais valor ao expandir consideravelmente a duração do armazenamento.

Normalmente, a simplicidade é igual a custos baixos. Mas os criadores de um sistema de armazenamento de energia termoquímica multitecnologia para energia solar de concentração Gen3 (CSP) afirmam que seu design complexo reduziria os custos ao permitir a entrega de energia solar não apenas em um ou dois dias como hoje, mas sempre que necessário, semanas e meses depois.

Este sistema duplo de armazenamento de energia termoquímica seria emparelhado com a planta piloto CSP avançada que está sendo construída pela Sandia em seu centro de testes de helióstatos no Novo México como vencedora do prêmio Gen3 CSP do Departamento de Energia dos EUA.

O piloto Gen3 da Sandia, que foi inaugurado recentemente, compreende um receptor de partículas em queda livre que alimenta o armazenamento de partículas em alta temperatura. Essas partículas semelhantes a areia aquecem o CO2 supercrítico, um fluido de trabalho altamente eficiente executado em um ciclo fechado de Brayton.

Para entregar depois de escurecer, o CSP comercial de hoje armazena energia solar em sal fundido. Em vez disso, o piloto Gen3 da Sandia usa partículas, que permanecem estáveis ​​em temperaturas muito mais altas para maior eficiência. Isso fornece energia solar do armazenamento térmico, normalmente por 8 ou 10 horas.

Mas um novo estudo da Arizona State University (ASU), onde a Prof. Ellen Stechel lidera pesquisas rigorosas sobre o potencial termoquímico solar, mostrou que o LCOE pode ser reduzido adicionando um par de ciclos redox termoquímicos que podem fornecer energia em qualquer dia em que estiver. necessário, mesmo meses depois.

"A novidade em nosso sistema é que propomos três níveis de armazenamento para uma garantia de despacho durante todo o ano", explicou Alberto de la Calle, cientista assistente da ASU.

De la Calle revelou o esboço do novo conceito em uma apresentação e análise tecnoeconômica abstrata de uma usina de energia solar concentrada de alta temperatura com um sistema de armazenamento multinível para uma expedição garantida durante todo o ano na recente conferência SolarPACES.

A ideia é adicionar mais dois níveis de armazenamento de energia térmica ao que descarrega diariamente, um para o fazer até uma semana depois, e outro para entregar energia em qualquer dia que seja necessário, mesmo meses à frente. Para todas as três tecnologias, diferentes métodos armazenariam e liberariam energia. E, em vez de depender de uma entrada de calor para cada tipo, existem várias opções de carregamento.

Enquanto o fornecimento diário de eletricidade funcionaria com o calor armazenado, como no CSP comercial de hoje, os pesquisadores adotam uma abordagem única para cobrar o armazenamento de energia térmica semanal e sazonal.

Os dois sistemas adicionais giram em torno de um par sinérgico de ciclos termoquímicos, um para armazenar calor quimicamente a longo prazo e outro para produzir hidrogênio.

Esquema de armazenamento de energia termoquímica IMAGE@Techno-economic Analysis de uma usina de energia solar concentrada de alta temperatura com um sistema de armazenamento de vários níveis para uma expedição garantida durante todo o ano

Armazenamento diário existente (nível 1) no Sandia Gen3 CSP. As partículas armazenam calor "sensível" (o calor que você pode sentir): As partículas quentes no tanque de armazenamento de energia térmica Gen3 são aquecidas pelo fluxo solar concentrado do campo de teste de helióstatos solares de Sandia à medida que caem através do receptor. O calor é transferido para dióxido de carbono supercrítico para operar uma turbina s-CO2 para gerar eletricidade. O tanque de armazenamento de partículas é dimensionado para armazenar o suprimento de um dia.

Para armazenamento semanal (Nível 2): ​​Adicionar armazenamento em calor termoquímico:Um processo termoquímico em ciclo contínuo geraria calor em um ciclo redox de duas etapas de um óxido de metal termicamente reduzido com calor (carga) e oxidado no ar (descarga).

"Um dos objetivos deste projeto é descobrir qual é o óxido metálico mais adequado para este processo. Começamos a testar a CaAl0.2Mn0.8O3, uma perovskita que já foi utilizada nestes tipos de ciclos", disse de la Calle .