Termosolar / CSP | Solar Thermal / CSP FuturEnergy | Octubre October 2016 www.futurenergyweb.es 59 superiores a los ~ 500 ºC. En estos sistemas, la cantidad de energía acumulada es directamente proporcional a la temperatura alcanzada por la sal y por tanto, la densidad energética alcanzable por estos sistemas es limitada, necesitando por lo general el uso de grandes volúmenes de sales. Una alternativa con mayor potencial en términos de densidad energética consiste en almacenar energía en forma de calor latente de fusión, dónde la energía se acumula durante el cambio de fase de sólido a líquido de un material. Sin embargo, esta opción no ha sido adoptada mayoritariamente debido a que los materiales de cambio de fase tienden a solidificarse en las inmediateces del intercambiador de calor y su baja conductividad térmica (típicamente inferior a 1 W/m-K) entorpece la extracción eficiente del calor acumulado en la fase líquida. Aunque se han propuesto soluciones a este problema, que emplean encapsulantes de alta conductividad térmica, aún no se han logrado sistemas que supongan una clara ventaja a la opción predominante basada en aprovechar el calor específico de sales fundidas. Estos problemas se pueden resolver empleandometales de alto punto de fusión (superior a los 1.000 ºC) como materiales de cambio de fase. Por lo general, estos materiales tienen una conductividad térmica y un calor latente de fusiónmuy elevados, lo cual permite desarrollar acumuladores compactos de los cuales es relativamente sencillo extraer el calor acumulado sin necesidad de complejos sistemas encapsulantes. Estos materiales no se han empleado aún debido a la dificultad que supone emplear fluidos de transferencia de calor que trabajen a temperaturas tan elevadas. Sin embargo, estas temperaturas encajan perfectamente con el empleo de convertidores termofotovoltaicos, que al poder situarse directamente en las paredes del acumulador térmico evitan el uso de estos fluidos. Algunos ejemplos de este tipo de materiales de cambio de fase son metales como el hierro o el níquel, con puntos de fusión de 1.538 ºC y 1.455 ºC, respectivamente. Pero sin duda, de entre todos los posibles candidatos, el de mayor potencial es el silicio. Con un calor latente de 1.800 J/g, el silicio es capaz de almacenar diez veces más energía por unidad de volumen que las sales comúnmente empleadas en los sistemas termosolares. A este potencial se une el hecho de que el silicio es un material barato (~ 2 $/kg) y abundante, el segundo más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno y que tiene una conductividad térmica elevada (25-50 W/mK). Finalmente, con un punto de fusión de 1.410 ºC, el silicio encaja perfectamente con el uso de convertidores termofotovoltaicos para generación de electricidad. El proyecto SILSTORE El primer prototipo de este tipo de sistemas se está desarrollando en el Instituto de Energía Solar de la UPM, dentro del marco de un proyecto EXPLORA financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. En paralelo, un grupo de investigadores del mismo centro de investigación ha puesto en marcha un proyecto empresarial denominado SILSTORE, cuyo objetivo es transferir estos desarrollos tecnológicos a la industria. Este proyecto ha sido reconocido como una de las mejores startups nacidas en la UPM en 2015, y ha sido finalista en las competiciones de creación de empresas actuaupm, Pasion>ie y más recientemente, en KIC Innoenergy Iberia. En estos momentos, están buscando socios industriales para realizar las primeras pruebas de campo de esta tecnología. comprises energy storage in the form of latent heat of fusion, where the energy is accumulated during the phase change of a material from solid to liquid. However, this option has not been widely adopted because phase change materials tend to solidify in the immediate environs of the heat exchanger and its low thermal conductivity (typically lower than 1 W/m-K) hinders the efficient extraction of the accumulated heat from the liquid phase. Although solutions to this problem have been proposed using high thermally conductive encapsulates, systems have not yet been achieved that offer a clear advantage over the predominant option based on the use of the specific heat of molten salts. These problems can be resolved using metals with high fusion points (over 1000°C) as phase change materials. Generally, these materials have a very high thermal conductivity and a latent heat of fusion which enables compact accumulators to be developed from which it is relatively simple to extract the accumulated heat without complex encapsulating systems. These materials have not been used due to the difficulty involved in using HTF that work at such high temperatures. However, these temperatures are perfectly in line with the use of TPV converters that can be directly placed on the walls of the thermal accumulator and as such, avoids the use of such fluids. Some examples of this type of phase change materials are metals such as iron or nickel, with fusion points of 1538°C and 1455°C, respectively. But without a doubt, out of all the available materials, the one with the greatest potential is silicon.With a latent heat of 1800 J/g, silicon can store ten times more energy per unit of volume than the salts commonly used in CSP systems. To this potential is added the fact that silicon is an abundant and cheap material (~ 2 $/kg), the second most widely-available on the earth’s crust after oxygen and one that has a high thermal conductivity (25-50W/m-K). Finally, with a fusion point of 1410°C, silicon is ideally-suited to the use of TPV converters for power generation. The SILSTORE project The first prototype of this type of systems is being currently developed at the UPM’s Solar Energy Institute, under an EXPLORA project funded by Spain’s Ministry of Economy and Competitiveness. In parallel, a group of researchers at the same research centre has launched a business project called SILSTORE, that aims to transfer these technological developments to industry. This project has been recognised as one of the best start-ups to have been created at UPM in 2015, and was a finalist in the business creation competitions actuaupm, Pasion>ie and more recently, KIC InnoEnergy Iberia. We are currently looking for industrial partners to carry out the first field tests on this technology. Alejandro Datas Medina Investigador, Instituto de Energía Solar de la UPM Research Scientist, Solar Energy Institute of UPM
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