Proxecto H2020 HyCool: Refrixeración industrial mediante un sistema híbrido baseado en calor solar
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2022
- Orzamento asignado 5.818.971,87 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto HyCool
O traballo de optimización de compoñentes e o deseño final da bomba de calor solar híbrida modular a escala real, xunto coa súa fabricación e posta en servizo, completáronse durante o primeiro período. Basicamente, a modelización numérica da bomba de calor híbrida, para optimizar o seu rendemento mediante unha modularidade axeitada e unha lóxica de control optimizada, o primeiro deseño dunha bomba de calor híbrida optimizada para aplicacións industriais solares, probas experimentais, en condicións de laboratorio controladas, dun módulo de bomba de calor híbrida para debuxar un mapa de rendemento e a revisión final do deseño a escala real da bomba de calor híbrida, segundo os resultados da campaña de probas experimentais.
Durante este período tivo que executarse a modelización e a definición dos compoñentes do sistema, os fluxos de enerxía e as capacidades de almacenamento para definir o deseño de todo o sistema, como as fontes de enerxía, os consumidores de vapor, as cargas de refrixeración e as capacidades de almacenamento, e como estes compoñentes están conectados fisicamente entre si. A visualización da integración do sistema e a bomba de calor híbrida tiña que comezar en M5.
Durante este período, realizáronse outras tarefas, como o desenvolvemento dun protocolo de caracterización de materiais adsorbentes, co obxectivo de estimar correctamente o seu rendemento. É necesario coñecer a difusividade térmica, a capacidade calorífica, o comportamento de adsorción, as propiedades de transporte de vapor e a calor de adsorción a diferentes temperaturas e presións.
O progreso xeral do traballo alcanzou case o 100 %, coa excepción da visualización da integración do sistema e da bomba de calor híbrida, así como os deseños finais en dous sitios de demostración (pendente de detalles do campo solar). A seguinte táboa mostra o progreso cara á consecución dos obxectivos do proxecto. Para cada obxectivo identificado na Descrición da Acción (DoA), preséntase o estado da súa conformidade técnica e o Plan de Traballo correspondente.
Táboa 1: Obxectivos e estado do proxecto no período (M1-M18)
Obxectivo estatal de WP
Obtención dunha configuración válida para ambos pilotos (GIV e DEBO)-WP2-WP3-WP5-(100%)
Primeiro deseño da bomba de calor modular-WP3-(100%)
Diagrama hidráulico e especificación de cada sitio de demostración-WP5-(100%)
Requisitos e indicadores do sistema solar híbrido-WP2-(100%)
Indicadores clave de rendemento (KPI)-WP2-(100%)
Deseño final da bomba de calor solar híbrida modular a escala completa-WP3-(100%)
Fabricación de HHP-WP3-(100%)
Modelización e definición de compoñentes do sistema, fluxos de enerxía e capacidades de almacenamento - WP5 - (100%)
Visualización da integración do sistema e da bomba de calor híbrida-WP5-(85%). Finalización da integración do sistema.
Desenvolvemento do protocolo de caracterización para materiais adsorbentes (WP4, 100%).
Proxectos executivos en dous sitios de demostración (WP6, 85%). Finalización dos detalles do campo solar.
Para avaliar os resultados esperados de Hycool, propúxose unha metodoloxía de indicadores clave de rendemento (KPI), que se detalla na sección D.2.5 "Indicadores clave de rendemento e niveis de proceso". Este produto recompila, organiza e clasifica indicadores clave de rendemento (KPI) que se poden empregar para aplicacións de procesos Hycool. Os indicadores clave de rendemento (KPI) mencionados baséanse na literatura e na experiencia dos socios responsables do desenvolvemento do sistema dentro do proxecto Hycool. Polo tanto, é necesario un seguimento coidadoso do cumprimento dos indicadores clave de rendemento (KPI) xa identificados para demostrar o potencial da tecnoloxía Hycool unha vez que os sistemas instalados estean operativos.
O obxectivo do proxecto HyCool é aumentar o uso actual da enerxía solar térmica nos procesos industriais. Con este fin, propón a combinación dun novo sistema de colectores solares térmicos Fresnel CSP (FCSP) con bombas de calor híbridas (HHP) especialmente deseñadas (unha combinación "dous en un" de bombas de calor de adsorción e compresor) para un rango de temperatura de saída máis amplo (quecemento e refrixeración solar -SHC-) e unha ampla gama de configuracións de deseño e funcionamento para aumentar o potencial de implementación da enerxía solar térmica proposta en contornas industriais.
En resumo, as principais vantaxes do sistema HyCool son:
- Maior flexibilidade: a combinación de dous sistemas permite que as bombas de calor de alta e baixa temperatura acepten tanto electricidade como calor dos sistemas solares como forza motriz, creando un forte efecto sinérxico que se empregará para xerar refrixeración, mentres que o sorbente sólido (o compoñente principal da bomba de calor de adsorción) pódese adaptar a entornos de traballo específicos.
- Maior eficiencia: as bombas de calor de alto rendemento (HP) alimentadas por enerxía solar e calor residual, e integradas en procesos térmicos/eléctricos industriais nunha planta real, poden alcanzar valores de COP o dobre dos das bombas de calor convencionais.
A misión do proxecto HyCool é aumentar o uso actual da calor solar nos procesos industriais e, para este fin, o proxecto propón o acoplamento de novos colectores solares térmicos Fresnel CSP (FCSP) con bombas de calor híbridas (HHP) especialmente construídas (unha combinación "dous en un" de bombas de calor de adsorción e baseadas en compresor) para un rango de temperatura de saída máis amplo (quecemento e refrixeración solar -SHC-), e proporcionar unha ampla gama de configuracións operativas e de deseño para adaptarse mellor a cada caso, aumentando así o potencial de implementación da proposta. Calor solar en ambientes industriais. As dúas características principais do sistema HyCool son a flexibilidade e a eficiencia, e permitirán diferentes estratexias para un sistema técnica e economicamente viable. Durante a fase de Expedicións de Capitais, buscarase a simplicidade esforzándose por facilitar a optimización da configuración do deseño, a construción modular e os ITS para a posta en servizo. Durante os gastos operativos, buscarase o equilibrio óptimo entre a flexibilidade operativa e a eficiencia do sistema HyCool para maximizar a rendibilidade de HyCool en cada caso individual. Os proxectos piloto propostos demostrarán entón ambas estratexias opostas en dous sectores industriais líderes clave seleccionados: o proxecto piloto de alimentos céntrase en pequenas plantas de procesamento de alimentos especializadas en zonas de alta irradiación solar con necesidades de refrixeración de procesos. Aquí, as configuracións estreitas buscan optimizar a eficiencia, polo que se seleccionará un sistema sinxelo para acadar os máximos resultados dependendo das condicións de uso. O proxecto piloto químico céntrase en industrias multiproceso en zonas de alta irradiación solar con necesidades de vapor e refrixeración. Aquí, unha configuración máis complexa ten como obxectivo optimizar a flexibilidade operativa, polo que se implementará un sistema máis complexo, capaz de cambiar entre diferentes opcións dependendo do tempo, a tempada e o calendario de produción. Finalmente, darase especial consideración á creación de confianza durante a comunicación de HyCool e a difusión dos resultados ao longo do proxecto.
Considerando a STO 2 descrita, os resultados esperados poderían resumirse como unha redución no consumo de enerxía en comparación cos sistemas de bomba de calor convencionais de ata o 75 %, un COP eléctrico de HHP de 6, un aumento da eficiencia de ata o 25 % (considerando tamén os auxiliares de todo o sistema) e unha redución nas emisións de GEI operacionais de ata o 90 %.
Os diferentes KPI que se propoñerán abordarán os seguintes aspectos: características enerxéticas (valores absolutos de potencias, capacidades de almacenamento, etc.), eficiencia enerxética (rendimento enerxético instantáneo e integrado, para todo o sistema, para cada módulo), eficiencia de custos (por exemplo, investimento, custos de mantemento, condicións de retorno do investimento), eficiencia espacial (compactibilidade, restricións espaciais), impacto no confort (condicións de uso e mantemento, caracterización do impacto térmico), impacto ambiental (consideracións do ciclo de vida, cota de enerxía renovable) e robustez, fiabilidade e autonomía. A nivel de máquina, estes KPI incluirán: COP, EER, densidade de potencia de refrixeración, custo por unidade de potencia de refrixeración e obxectivos do ciclo de vida.
IMPACTO:
A iniciativa xerará solucións que demostren que a enerxía solar térmica pode ser unha fonte de enerxía fiable para os procesos industriais, ofrecendo oportunidades significativas para a adopción no mercado desta fonte de enerxía renovable e para a descarbonización dos procesos industriais.
Impulso da capacidade de innovación: a capacidade de innovación é a aptitude das organizacións para comercializar novas ideas, produtos e servizos, e inclúe aspectos técnicos, de xestión e de recursos.
Competitividade, crecemento e creación de emprego na UE: o mercado industrial permanece practicamente intacto, aínda que o 45 % da calor total xerada nos procesos industriais se atopa no rango de temperaturas de baixa a media. As listas de industrias e procesos máis aplicables á enerxía solar térmica están ben documentadas, polo que o proxecto céntrase en demostracións iniciais nas industrias química e alimentaria. O potencial deste mercado é innegable: representa miles de millóns de euros e centos de miles de empregos.
Vantaxes para a sociedade: A flexibilidade da solución HyCool, o almacenamento e o sistema de control das TIC adáptanse aos conceptos de resposta á demanda e ás tendencias emerxentes na rede intelixente. Isto aumenta a probabilidade e a vontade das empresas industriais de participar nestes programas, o que é fundamental para unha rede de distribución e transmisión máis fiable en xeral. Do lado dos consumidores, estes expresan unha preferencia por edificios e produtos sostibles.
- VEOLIA SERVEIS CATALUNYA SOCIEDAD ANONIMA UNIPERSONAL
Proxectos relacionados
