Responsable: Miguel Ángel Ridao Carlini
Tipo de Proyecto/Ayuda: OPN - INNPACTO
Referencia: IPT-2011-1323-920000
Fecha de Inicio: 05-05-2011
Fecha de Finalización: 31-12-2013

Empresa/Organismo financiador/es:

• Ministerio de Ciencia e Innovación

Contratados:

• Investigadores:
  • Antonio Álvarez Romero
  • Esther Corral Romero
  • Alejandro José del Real Torres
  • Carlos Leyva Guerrero
• Técnicos/Personal Administrativo:
  • José Luis Calvo Gallego
  • Pilar Esteban Vacas
  • Juan Rafael López Ramírez
  • Raúl Núñez Martín
  • José Antonio Salva Aguirre
  • Sergio Ventura

Resumen del proyecto:

Este proyecto tiene como objeto la integración de la energía solar térmica de alta temperatura con el hidrógeno como vector energético, de forma que se ofrezca una alternativa de almacenamiento de energía en una planta solar.
Para cumplir con este objetivo, se diseñarán, construirán y validarán dos sistemas de producción de hidrógeno integrados con energía solar de alta temperatura:

• Producción de hidrógeno a partir de reformado de bioetanol con vapor de agua, integrado en disco parabólico (situado en la Planta Solar de Sanlúcar La Mayor).
• Producción de hidrógeno a partir del ciclo termoquímico de las ferritas, integrado en torre solar (Instalación SSPS-CRS localizada en la Plataforma Solar de Almería).

Se evaluará el rendimiento de cada uno de estos procesos en función de la ubicación geográfica de la instalación (latitud, altura), incluyendo la contribución asociada a las condiciones meteorológicas (condiciones de irradiación solar, temperatura ambiente). Por último, se efectuará un pre-análisis de optimización de cada uno de los procesos con el fin de mejorar la gestión de la recuperación de calor residual y, con ello, de la eficiencia térmica.

La energía solar se presenta hoy en día como una alternativa capaz de contribuir significativamente al cambio de modelo energético necesario para que pueda darse un desarrollo sostenible y como una forma de asegurar la independencia energética de Europa. La energía solar de concentración presenta además la ventaja de poder ser almacenada de manera eficiente a un coste razonable, lo que hace que pueda adaptarse a la demanda energética. Además, debido a su flexibilidad, puede satisfacer las demandas tanto de los mercados energéticos conectados a red como de los mercados de generación distribuida.

 Uno de los retos tecnológicos que plantean las aplicaciones solares emergentes, es el desarrollo de sistemas de almacenamiento (cost-efective) para extender las horas de producción eléctrica más allá de las horas de radiación solar, de modo que se mejore los costos de producción de electricidad mediante energía solar termoeléctrica. Este proyecto pretende demostrar la viabilidad tecnológica de emplear el hidrógeno como medio de almacenamiento de energía en una planta solar. El hidrógeno es un vector energético de gran potencial futuro y un combustible limpio al producir básicamente agua como producto de su combustión. Posee, asimismo, una gran versatilidad en cuanto a su utilización final en diferentes dispositivos y su relativamente fácil interconversión con diferentes formas de la energía. No obstante, el hidrógeno no es una fuente de energía primaria, siendo necesaria su producción a partir de compuestos que lo contienen como puede ser el gas natural, hidrocarburos ligeros, alcoholes o el agua (compuesto más abundante en la naturaleza). Sin embargo, entendiendo el hidrógeno como un combustible futuro, limpio, sostenible, y renovable, la búsqueda de su producción a partir de biocombustibles o agua cobra un gran sentido.

El proceso de producción de hidrogeno mediante reformado de algún hidrocarburo o alcohol con vapor de agua, es aquel en que más hidrógeno se produce por mol de reactivo alimentado. Si además se emplea un biocombustible como puede ser el bioetanol, se otorga a este proceso el carácter de proceso limpio y renovable que pretende este proyecto. Se plantean por tanto el desarrollo de estas dos tecnologías de producción de hidrógeno integradas con energía solar térmica de alta temperatura, por considerarse las más prometedoras; de forma que se puedan evaluar las ventajas e inconvenientes que presentan cada una de ellas.

La obtención del "hidrógeno solar" presenta dificultades; problemas y barreras asociados a las altas temperaturas, a los materiales especiales, a la búsqueda de catalizadores, al estudio de ciclos termoquímicos, al aprovechamiento del recurso solar, o a la complejidad de separar el hidrógeno y el oxígeno presentes en una disociación directa de la molécula de agua. Estas dificultades se pretenden abordar en este proyecto, de forma que constituya un paso adelante en el desarrollo de estas tecnologías solares emergentes. El diseño de los receptores/reactores que irán instalados tanto en el receptor central como en disco parabólico, constituirá el principal reto de este proyecto y abrirá la posibilidad de generar nuevas patentes que contribuyan al desarrollo de la tecnología de "hidrógeno solar".

La Universidad de Sevilla participa en este Proyecto con cinco grupos de Investigación:

• Automática y Robótica Industrial
• Ingeniería Mecánica
• Ingeniería Ambiental y de Procesos
• Termotecnia
• Ingeniería Electrónica