Proxecto H2020 ORC-PLUS: ciclo orgánico de Rankine: vinculación do prototipo á unidade de almacenamento
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2015 -2019
- Orzamento asignado 6.249.316,25 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto Proyecto ORC-PLUS
O punto de partida do proxecto ORC-PLUS é a planta CSP situada no Parque de Enerxía Verde de IRESEN en Benguerir, Marrocos. Esta planta está formada por un campo solar de colectores solares FRESNEL, que utiliza aceite térmico como fluído de transferencia de calor, e unha unidade de enerxía de ciclo Rankine orgánico (ORC) acoplada a un enfriador de aire. Fronte a este estado inicial desta planta, o proxecto ORC-PLUS, mediante o desenvolvemento dunha combinación optimizada de innovadoras unidades TES e ferramentas de enxeñería especializadas para este tipo de centrais, pretende aumentar a produción enerxética da planta en ata 4 horas nas horas sen luz solar, garantindo uns custos de produción competitivos co mercado obxectivo.
O consorcio ORC-PLUS, para acadar o obxectivo do proxecto, analizou dous sistemas de termoclina TES diferentes a nivel de prototipo, onde o primeiro sistema TES utiliza unha mestura de sales de fusión a baixa temperatura como material de almacenamento de calor (HSM), e o segundo utiliza pedras de magnetita e aceite como HSM + fluido de transferencia de calor (HTF). Ao final do segundo período, o consorcio ORC-PLUS presentou a súa avaliación económica comparando as dúas tecnoloxías TES mencionadas anteriormente, que aportou probas de que a solución a base de aceite de termoclina + magnetita é máis barata que a solución a base de termoclina con sales de fusión a baixa temperatura. Esta diferenza débese en parte ao menor custo do material de magnetita e en parte á diferente cantidade de HSM (a solución a base de sal fundido está desfavorecida pola temperatura máxima de funcionamento do HTF utilizado no campo solar).
A finais de novembro de 2017, o consorcio ORC-PLUS rematou o deseño definitivo do sistema piloto TES a partir dos principais resultados obtidos no marco de:
- WP2 (desenvolvemento de modelos de simulación).
- WP3 (análise de caracterización de materiais).
- WP4 (deseño e implantación do sistema de proba TES). Esta actuación foi acompañada dunha análise en profundidade da avaliación de riscos para identificar os riscos potenciais que poidan contribuír ao fracaso do Proxecto.
O enfoque seguido durante a análise de risco foi utilizar o proxecto en curso como un caso de proba para esbozar as especificidades máis importantes dos proxectos innovadores de enerxía solar termodinámica como a planta ORC-PLUS. No lugar rematou a instalación do colector solar Fresnel para o campo solar do proxecto ORC-PLUS. No marco do proxecto, CIC desenvolveu un prototipo de proba TES a escala 1/100 con aceite e FSM (magnetita) e completou as probas experimentais de caracterización do sistema.
Paralelamente, F-ISE completou as probas do seu modelo experimental. Este modelo consiste nun sistema de termoclina de sal fundido sen intercambiador de calor interno, deseñado para demostrar o efecto da inserción dun intercambiador de calor nun sistema dun só tanque e contribuír, con resultados experimentais, á validación do modelo do sistema TES baseado en sal fundido. ENEA rematou a construción dos seus prototipos dedicados a analizar o comportamento de innovadores intercambiadores de calor de aceite especializados para o sistema de termoclina TES con sales fundidas de baixa fusión.
A finais de outubro de 2019 rematou a construción e posta en marcha en frío da planta piloto TES no Green Energy Park (Ben Guerir, Marrocos).
A desregulación do mercado de xeración eléctrica e a actual evolución da normativa ambiental están a inspirar o desenvolvemento de servizos públicos distribuídos próximos ás demandas locais. Esta tendencia axudará a reducir o sobredimensionamento da rede eléctrica e os custos de transmisión e distribución de enerxía eléctrica. Neste contexto, as centrais solares térmicas (CSP) de baixos megavatios, combinadas con sistemas TES avanzados, poderían xogar un papel importante, xa que posúen todas as características para controlar de preto a demanda e o crecemento potencial da demanda eléctrica local.
Ademais, a diferenza doutros sistemas, intégranse facilmente na calefacción urbana local. Neste contexto, o proxecto H2020 ORC-PLUS busca desenvolver, a nivel piloto, un innovador sistema de almacenamento de enerxía térmica capaz de ampliar a produción de enerxía dunha central solar térmica existente situada en Marrocos, utilizando a tecnoloxía de colectores lineais Fresnel como campo solar e unha turbina ORC cunha potencia nominal de 1 MWel como unidade de potencia.
O fluído de transferencia de calor utilizado pola actual planta CSP é un aceite mineral ecolóxico que funciona nun rango de temperaturas de 180 °C a 300 °C. O proxecto apoiará programas de electrificación en zonas rurais e semiurbanas, creando novas oportunidades de investimento en zonas periféricas cun impacto socioeconómico positivo. Un efecto significativo desta cooperación é a rede de intercambio de experiencias e apoio mutuo entre actores europeos e marroquís, clave para desenvolver un novo modelo de planta de enerxías renovables orientado ao desenvolvemento da poboación local.
O obxectivo do proxecto ORC-PLUS é validar, nun contexto industrial relevante, un innovador sistema TES optimizado para unha planta CSP de tamaño medio, acoplado a unha turbina ORC de 1 MWe. A validación deste novo modelo de planta CSP nun entorno relevante acelerará o desenvolvemento das redes intelixentes verdes locais.
En liña coa convocatoria H2020-LCE-03-2014, ORC-PLUS céntrase en aumentar o rendemento tecnolóxico dos sistemas de enerxía renovable, reducir custos e mellorar a manexabilidade. O obxectivo é desenvolver unha combinación optimizada de almacenamento de enerxía térmica (TES) innovadora (especializada para CSP de 1-5 MWe) e solucións de enxeñería para mellorar as horas de produción dunha pequena planta CSP existente, situada nunha zona desértica e acoplada a un sistema ORC. Cunha solución TES optimizada, é posible estender os períodos de produción de enerxía dunha planta CSP (mesmo durante a radiación non solar), eliminando ou minimizando a necesidade de queimar combustibles fósiles ou renovables en sistemas híbridos ou de reserva. Actualmente, os esforzos de I+D están a dedicarse a TES para plantas de gran escala, aínda que hai un gran potencial para instalacións de CSP a pequena e mediana escala. ORC-PLUS atópase no espectro desde o "prototipo a escala completa ata a demostración a escala precomercial".
A tecnoloxía proposta baséase nun campo solar, utilizando aceite térmico como fluído de transferencia de calor e unha unidade de potencia ORC xunto cun innovador TES. Realizarase unha demostración experimental de dous prototipos industriais diferentes de sistemas TES nun entorno relevante (TRL 6). Para cada prototipo desenvolverase un modelo de simulación dos procesos piloto, utilizando sistemas TES prototipo. Os modelos optimizaranse en función das características do sitio e da carga enerxética para determinar as condicións e parámetros relevantes para escenarios do mundo real para cada aplicación e seleccionar a tecnoloxía TES que mellor se adapte ás necesidades do sector obxectivo.
O resultado final será unha planta piloto industrial que se utilizará para validar a tecnoloxía nun entorno operativo real e demostrar a súa viabilidade (TLR7). A validación inclúe unha análise da viabilidade tecnoeconómica e do impacto ambiental, así como da replicabilidade do deseño final da planta piloto. Esta proposta está apoiada por tres cartas de apoio de ESTELA, ANEST e Green Energy Park (Marrocos).
ORC-PLUS ten como obxectivo desenvolver a xeración de enerxía renovable, que actualmente está cuberta por xeradores diésel nalgunhas zonas do Mediterráneo e da África subsahariana. A redución prevista de emisións de CO2 fixouse en 920 tCO2/ano (factor de conversión empregado: 0,460 tCO2/MWhe ao ano).
Transformación do mercado: o menor tamaño deste novo concepto de CSP require un investimento menor en comparación coas grandes plantas de CSP, polo que esta acción permitirá ás pequenas e medianas empresas (pemes) a oportunidade de entrar no futuro mercado de enerxía de xeración renovable intelixente. Política O proxecto apoiará programas de electrificación para lugares rurais e semiurbanos e proporcionará acceso á electricidade ás clases sociais marxinadas. Isto proporcionará novas garantías e incentivará aos investidores privados a deslocalización das actividades industriais ou comerciais en zonas periféricas.
En definitiva, o proxecto promoverá a cohesión territorial e os modelos de crecemento económico inclusivo. Mellorar a seguridade enerxética da UE. ORC-PLUS contribuirá a mellorar a seguridade enerxética da UE apoiando o desenvolvemento de pequenos sistemas de almacenamento alimentados por fontes de enerxía renovables, elementos clave para a integración exitosa das renovables coa xeración convencional (redes intelixentes). Accións conxuntas con Estados membros/países asociados. ORC-PLUS mellorará a coordinación dos programas de I+D+i enerxético con países socios como Marrocos (directamente implicados no proxecto) e outros países, sentando as bases para unha maior contribución positiva á seguridade social da UE.
- AGENZIA NAZIONALE PER LE NUOVE TECNOLOGIE, L'ENERGIA E LO SVILUPPO ECONOMICO SOSTENIBILE (ENEA)
Proxectos relacionados
