Projecte H2020 ORC-PLUS: Cicle Rankine orgànic: enllaç del prototip a la unitat d'emmagatzematge
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2015 -2019
- Pressupost assignat 6.249.316,25 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Proyecto ORC-PLUS
El punt de partida del projecte ORC-PLUS és la planta de CSP ubicada al parc d'Energia Verda d'IRESEN a Benguerir, Marroc. Aquesta planta està composta per un camp solar de col·lectors solars FRESNEL, que utilitza oli tèrmic com a fluid de transferència de calor, i un bloc de potència de cicle orgànic de Rankine (ORC) acoblat a un aerorefrigerador. En comparació amb aquest estat inicial d'aquesta planta, el projecte ORC-PLUS desenvolupa una combinació optimitzada d'unitats innovadores de TES i eines d'enginyeria especialitzades per a aquest tipus de plantes, té com a objectiu augmentar fins a 4 hores la producció d'energia de la planta durant les hores sense sol assegurant costos de producció competitius amb el mercat objectiu.
El consorci ORC-PLUS, per assolir l'objectiu del projecte, ha analitzat dos sistemes de termoclina TES diferents a nivell de prototip, on el primer sistema TES utilitza una barreja de sals que es fonen a baixa temperatura com a material d'emmagatzematge de calor (HSM), i el segon utilitza còdols de magnetita i oli com a HSM + fluid de transferència de calor (HTF). Al final del segon període de temps, el consorci ORC-PLUS va presentar la seva avaluació econòmica sobre la comparació de les dues tecnologies TES esmentades anteriorment, que va proporcionar evidència que la solució basada en oli de termoclina + còdols de magnetita és més barata que la solució basada en termoclina amb sals de fusió a baixa temperatura. Aquesta diferència es deu en part al menor cost del material de magnetita i en part a la diferent quantitat de HSM (la solució basada en sals foses es veu perjudicada per la temperatura operativa màxima de l'HTF emprat al camp solar).
A finals de novembre de 2017, el consorci ORC-PLUS va completar el disseny final del sistema pilot TES elaborat sobre la base dels principals resultats realitzats en el marc del:
- WP2 (desenvolupament de models de simulació).
- WP3 (anàlisi de caracterització de materials).
- WP4 (disseny i realització del sistema TES de prova). Aquesta acció ha estat acompanyada per una anàlisi en profunditat de l'avaluació de riscos per identificar els potencials riscos que podrien contribuir a la decisió del Projecte.
L‟enfocament seguit durant l‟anàlisi de l‟avaluació de riscos va ser utilitzar el projecte en curs com a cas de prova per esbossar les particularitats més importants dels projectes innovadors d‟energia solar termodinàmica com la planta ORC-PLUS. Al lloc es va completar la instal·lació del col·lector solar Fresnel del camp solar del projecte ORC-PLUS. Segons el projecte, CIC ha desenvolupat un prototip de prova de TES a escala 1/100 amb oli i FSM (magneteta) i ha completat les proves experimentals de caracterització del sistema.
Paral·lelament, F-ISE ha completat les proves de la maqueta experimental. Aquesta maqueta consisteix en un sistema de termoclina de sals foses sense intercanviador de calor interna, dissenyat per demostrar lefecte de la inserció dun intercanviador de calor en un sistema dun sol tanc i contribuir, amb els resultats experimentals, a la validació del model del sistema TES basat en sals foses. ENEA ha completat la construcció dels seus prototips dedicats a l'anàlisi del comportament d'innovadors intercanviadors de calor d'oli especialitzats per al sistema TES de termoclina amb sals foses de baix punt de fusió.
A finals d'octubre del 2019, es va completar la construcció i la posada en marxa en fred de la planta pilot de TES a Green Energy Park (Ben Guerir, Marroc).
La desregulació del mercat de generació denergia elèctrica i levolució actual de la normativa ambiental inspiren el desenvolupament de serveis públics distribuïts prop de les demandes locals. Aquesta tendència permetrà reduir el sobredimensionament de la xarxa elèctrica i els costos de transmissió i distribució de lenergia elèctrica. En aquest context, les centrals termosolars (CSP) de pocs megawatts, combinades amb sistemes TES avançats, podrien tenir un paper important, ja que tenen totes les característiques per seguir de prop la demanda i el creixement potencial de les demandes locals d'energia elèctrica.
A més, a diferència d'altres sistemes, s'integren fàcilment a la calefacció urbana local. En aquest context, el projecte H2020 ORC-PLUS cerca desenvolupar, a nivell pilot, un innovador sistema d'emmagatzematge d'energia tèrmica capaç d'ampliar la producció d'energia d'una central termosolar existent ubicada al Marroc, utilitzant tecnologia de col·lectors Fresnel lineals com a camp solar i una turbina ORC amb una potència nominal d'1 MWel com a unitat d'energia.
El fluid de transferència de calor emprat per l'actual planta CSP és un oli mineral respectuós amb el medi ambient que funciona en un rang de temperatura de 180 ºC a 300 ºC. El projecte permetrà donar suport als programes d'electrificació de zones rurals i semiurbanes, creant noves oportunitats d'inversió a zones perifèriques amb un impacte socioeconòmic positiu. Un efecte significatiu d‟aquesta cooperació és la xarxa d‟intercanvi d‟experiències i suport mutu entre actors europeus i marroquins, clau per desenvolupar un nou model de planta d‟energia renovable orientat al desenvolupament de la població local.
L'objectiu del projecte ORC-PLUS és validar, en un context industrial rellevant, un sistema TES innovador optimitzat per a una planta de CSP de mida mitjana, acoblat a una turbina ORC d'1 MWe. La validació en un entorn rellevant d'aquest nou model de planta de CSP permetrà accelerar el desenvolupament de xarxes intel·ligents verdes locals.
En línia amb la convocatòria H2020-LCE-03-2014, ORC-PLUS s'enfoca a incrementar l'exercici tecnològic dels sistemes d'energies renovables, reduir costos i millorar la gestionabilitat. L´objectiu és desenvolupar una combinació optimitzada d´innovador emmagatzematge d´energia tèrmica (TES) (especialitzat per a CSP d´escala 1-5 MWe) i solucions d´enginyeria per millorar el nombre d´hores de producció d´una petita planta CSP existent, ubicada en una zona desèrtica i acoblada amb un sistema ORC. Amb una solució TES optimitzada, és possible ampliar els períodes de producció denergia duna planta CSP (també durant la radiació no solar), eliminant o minimitzant la necessitat de cremar combustibles fòssils o renovables en sistemes híbrids o de respatller. Avui dia, s'estan dedicant esforços a la R+D sobre TES per a plantes de gran escala, encara que hi ha un gran potencial per a instal·lacions CSP de petita i mitjana escala. ORC-PLUS es troba a l'espectre des de “prototip a gran escala fins a demostració a escala precomercial”.
La tecnologia proposada es basa en un camp solar, utilitzant un oli tèrmic com a fluid de transferència de calor i una unitat denergia ORC juntament amb un innovador TES. Es farà una demostració experimental de dos prototips industrials diferents de sistemes TES en un entorn rellevant (TRL 6). Per a cada prototip es desenvoluparà un model de simulació dels processos pilot, amb prototips de sistemes TES. Els models s'optimitzaran en funció de les característiques del lloc i la càrrega d'energia, per determinar les condicions i els paràmetres rellevants dels escenaris reals per a cada aplicació i seleccionar la tecnologia TES que millor s'adapti a les necessitats del sector objectiu.
El resultat final serà una planta pilot industrial que es farà servir per validar la tecnologia en un entorn operatiu real i demostrar-ne la viabilitat (TLR7). La validació inclou una anàlisi de la viabilitat tecnoeconòmica i de limpacte ambiental, i de la replicabilitat del disseny final de la planta pilot. Aquesta proposta està recolzada per tres cartes de suport d'ESTELA, ANEST i Green Energy Park (Marroc).
Medi ambient ORC-PLUS té com a objectiu desenvolupar una generació d'energia tècnica renovable que actualment, en algunes àrees de la Mediterrània oa l'Àfrica subsahariana, està coberta pels generadors dièsel. La reducció esperada de l'emissió de CO2 ha estat fixada en 920 tCO2/a (factor de conversió emprat: 0,460 tCO2/MWhe per any).
Transformació del mercat: La mida més petita d'aquest nou concepte de CSP requereix una inversió menor en comparació amb les grans plantes de CSP, per la qual cosa aquesta acció permetrà a les petites i mitjanes empreses (PIME) l'oportunitat d'ingressar al futur mercat intel·ligent d'energia de generació renovable. Això permetrà brindar noves garanties i incentivar els inversors privats a reubicar les activitats industrials o comercials en àrees perifèriques.
En resum, el projecte permetrà promoure la cohesió territorial i els models de creixement econòmic inclusius. Millora de la seguretat energètica de la UE. ORC-PLUS contribuirà a millorar la seguretat energètica de la UE en donar suport al desenvolupament de petits sistemes d'emmagatzematge alimentats per fonts d'energia renovables, elements clau per a l'èxit de la integració de les renovables amb la generació convencional (xarxes intel·ligents). Accions conjuntes amb els Estats membres/països associats. ORC-PLUS permetrà millorar la coordinació dels programes de R+D+i en energia amb països associats com el Marroc (directament involucrat en el projecte) i altres països, sentant les bases per a una contribució positiva més gran a la seguretat social de la UE
- AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE (ENEA)
Projectes relacionats
