Archivo para noviembre 4th, 2012


La energía termoquímica es almacenada como los enlaces de energía de una acoplamiento químico. Durante la reacción termoquímica, los enlaces atómicos son rotos a través de reacciones químicas reversibles y son catalizados por un incremento en la temperatura – el cual permite a la energía ser almacenada.

Después que la separación termoquímica ocurre, los constituyentes son almacenados aparte hasta que la reacción de combinación sea deseada. La recombinación de los enlaces entre átomos libera la energía termoeléctrica almacenada. La principal ventaja del almacenamiento termoquímico incluye una alta densidad de energía  y largo plazo de descarga más capacidad de almacenamiento en baja temperatura.

Sin embargo, los procesos electroquímicos son complejos; los materiales termoquímicos son frecuentemente caros y pueden ser peligrosos. Un listado de las principales reacciones termoquímicas usadas en la actualidad se da en la figura.

 

Extracto de mi informe de curso de curso de Gestión Tecnología (2012-II) en Programa Doctorado en Fisica de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. PERU.

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De manera similar para el caso de calor latente, en que la cantidad de energía en la forma de calor es liberada o absorbida por un material durante un cambio de estado o transición de fase tal como un sólido a líquido (melting) o de líquido a gas (vaporización). El almacenamiento de energía de calor latente es atractivo para materiales que se someten a un significativo alto cambio de energía interna durante un cambio de fase. Materiales usuales para almacenamiento por calor latente se muestran en la figura.

La energía de cambio de fase (calor de fusión o vaporización) de un material determina su capacidad de almacenamiento térmico como un PCM. Para ser apropiado para almacenamiento de calor latente, los materiales deben exhibir un alto calor de transición, alta densidad, apropiada temperatura de transición, baja toxicidad, performance long-term a bajo costo, almacenar energía a reducidas temperaturas.

Además, con calor latente es mucho mas difícil de transferir que con calor sensible, debido a algunos PCMs tiene baja conductividad en estado sólido, otros son inflamables por lo cual es necesario adicional diseño de seguridad en los recipientes de almacenamiento


El material seleccionado para TES con calor sensible debe ser térmicamente estable y no debe tener ningún cambio de fase durante temperaturas extremas. La sustancia también debe tener una alta capacidad de calor, alta densidad y una aceptable baja presión de vapor. Para ser económicamente viable, no debe ser cara. Varios usuales materiales de almacenamiento de calor sensible y sus propiedades son mostrados en la figura.

Extracto de mi informe de curso de curso de Gestión Tecnología (2012-II) en Programa Doctorado en Fisica de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. PERU.


 

Como se muestra en la figura, la eficiencia “round-trip” de TES (Thermal Energy Storage) es muy alta y excede al de otras opciones de almacenamiento. TES ofrece una alta eficiencia de almacenamiento por varias horas a un costo moderado. Adicionalmente, estos permiten almacenar energía para entregar en períodos de demanda pico, haciendo que las tecnologías de energía térmica solar sean competitivas con las turbinas de gas a nivel de capacidad de fuentes de energía.

La única demostración comercial de TES integrados con plantas de energía solar térmica actualmente en operación es AndaSol en España, el cual usa aceite sintético como medio de almacenamiento. Investigaciones están en marcha para desarrollar sales fundidas como un potencialmente más eficiente medio para TES.

TEs de fin de uso son de costo más efectivo en regiones con temperaturas medias y relativamente baja humedad. Demostraciones de tecnologías de TES de fin de uso se han realizado en los Estados Unidos, Reino Unido, Alemania y Escandinavia. Por ejemplo, cerca del 8% de los calentadores de agua residencial en el Reino Unido usa un específico material TES que se calienta durante la noche con el fin de calentar agua durante el día y reducir el consumo pico de electricidad.

Extracto de mi informe de curso de curso de Gestión Tecnología (2012-II) en Programa Doctorado en Fisica de la Universidad Nacional de Ingeniería, Lima. PERU.


El EES (Electric Energy Storage) usa formas de energía tales como la energía química, cinética o potencial para almacenar energía que después será convertida en electricidad. Tal almacenamiento puede proveer tres servicios básicos: suministra electricidad en horas punta usando electricidad almacenada durante períodos de baja demanda, balancear el suministro de electricidad y las fluctuaciones de la demanda sobre un período de segundos y minutos, y posponer ampliaciones de la capacidad de la red eléctrica.

La capacidad global de las EES hacia 2009 es de 90 GW [1], el cual es solo 3% de la capacidad de producción de energía eléctrica debido a los altos costos de capital de las EES comparadas a las plantas de energía de gas natural, el cual puede proveer servicios similares, y las barreras regulatorias para entrar en el mercado eléctrico. De la capacidad global, 22 GW de EES está en los Estados Unidos (2.5% de la capacidad de generación eléctrica).

Las EES pueden potencialmente suavizar la variabilidad en el flujo de potencia desde la generación renovable y almacenar energía renovable, de modo que la generación renovable puede ser programado para proveer cantidades específicas de potencia, el cual puede reducir los costos de la integración de las energías renovables con la red de electricidad, incrementando la penetración de las energías renovables e inducir la reducción de GHG (Greenhouse Gas Emission).

Hay dos formas muy diferentes de TES: TES aplicable a las plantas de energía solar térmica y  TES de fin de uso (end-use). TES para plantas de energía solar térmica consiste de un aceite sintético o sal fundida que almacena energía solar en la forma de un colector de calor para plantas de energía solar térmica para permitir suavizar la salida de potencia durante horas del día nublados y extender la producción de energía por 1 a 10 horas pasado la puesta del sol. Los TES de fin de uso, almacena electricidad desde períodos fuera de pico a través del uso de almacenamiento frío o caliente en acuíferos subterráneos, agua o tanques de hielo u otros materiales y usa esta energía almacenada para reducir el consumo de electricidad para calefacción de edificios o sistemas de aire acondicionado durante las horas picos de demanda.

[1] Pew Center on Global Climate Change. “Electric Energy Storage”. Mayo 2009.