COMBUSTIBLES SOLARES Y PROCESOS INDUSTRIALES A ALTA TEMPERATURA

Análisis multidisciplinar de receptores/reactores de partículas de calentamiento indirecto para aplicaciones solares en condiciones extremas (ARROPAR-CEX).
Subprojecto 3. Metodología y caracterización de materiales y componentes de receptores para aplicaciones solares en condiciones extremas (RESPACE).

Participantes: IMDEA Energia (Coordinator), Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (CINN) and CIEMAT.
Contactos: Manuel Romero, manuel.romero@imdea.org; Alfonso Vidal, alfonso.vidal@ciemat.es
Financiación: 180 k€ (Subprojecto 3); Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016. Ref. ENE2015-71254-C3-2-R.
Duración:Enero 1, 2016 – Diciembre 31, 2018.

Background:El programa de investigación ARROPAR-CEX propone un Análisis multidisciplinar en torno a conceptos de Receptores/ReactOres de PARtículas de calentamiento indirecto para aplicaciones solares en Condiciones Extremas. Se entiende por condiciones de operación extremas, aquellas que involucran de manera combinada la participación de elevadas irradiancias, superiores a los 1000 kW/m2, y temperaturas muy elevadas, típicamente por encima de los 800 ºC. ARROPAR-CEX se estructura en tres subproyectos con el objeto de alcanzar avances significativos en varias áreas de conocimiento científico y tecnológico que juntas conduzcan al desarrollo y posterior aplicación comercial de dispositivos, materiales y metodologías en energía solar térmica de concentración, respondiendo al reto de la Estrategia Española de Ciencia y Tecnología y de Innovación “Energía segura, eficiente y limpia”.

Objetivo: Dentro del subprograma 3. Metodología y caracterización de materiales y componentes de receptores para aplicaciones solares en condiciones extremas, el objetico del CIEMAT es establecer una metodología de procedimientos conducentes a la cualificación de materiales, componentes y reactores solares que garanticen su fiabilidad y durabilidad bajo exigentes condiciones de trabajo con ambición de convertirse en un estándar. Dicha metodología se validará en condiciones reales de operación con radiación solar real en instalaciones de horno solar.

Resultados Alcanzados en 2015:En particular, los procesos termoquímicos requieren materiales estructurales químicamente estables que puedan soportar condiciones severas de operación durante la producción de combustibles solares. Predecir el comportamiento a largo plazo de los materiales estudiados es una tarea fundamental para conseguir materiales que sean estables en las condiciones de operación durante largos periodos.  

Además de estas cuestiones, las incertidumbres con respecto a las limitaciones de los procedimientos de ensayo existentes, la variabilidad de los materiales potencialmente adecuados y la falta de información sobre los protocolos de ensayos para este tipo de materiales requieren un estudio en profundidad que se realizar en la PSA.

Fig. 1. Cámara de vacio y bomba en la mesa de ensayos del Horno Solar.

A tal efecto, la propuesta incluye una propuesta de metodología de ensayo de dura-bilidad para predecir el tiempo de vida de materiales estudiados y futuros candidatos para la próxima generación de reactores químicos solares. Por tanto, nuestro trabajo durante este período se ha enfocado a los siguientes puntos:

  • Descripción de los equipos necesarios para la metodología de predicción de vida útil;
  • Procedimientos para llevar a cabo las pruebas de envejecimiento;
  • Procedimientos para el procesamiento e interpretación de los resultados de las pruebas de envejecimiento.

La metodología tendrá que ser adaptado a la puesta en marcha experimental existen-te y disponible en la PSA (Horno Solar SF60 y horno tubular eléctrico).