EE. UU. incluye 30 millones de dólares en premios de investigación de CSP de 2019

Publicado el7 de noviembre de 2019AutorSusan Kraemer

Uno de los tres receptores de torre del proyecto CSP Ivanpah de 377 MW en California, rodeado por su campo de espejos de helióstatos IMAGE@BrightSource

El 6 de noviembre de 2019, el Departamento de Energía de EE. UU. anunció $128 millones en financiamiento para 75 proyectos en este programa. Trece de estos proyectos se centrarán en la investigación y el desarrollo de CSP.

Investigación y desarrollo de energía solar concentrada: $ 30 millones para 13 proyectos de investigación que permiten que la CSP proporcione energía en cualquier momento y en cualquier temporada, y que trabajan para lograr el objetivo de costo del DOE para 2030 de $ 0,05 por kilovatio-hora (kWh) para energía CSP generada. electricidad con al menos 12 horas de almacenamiento de energía térmica. Esta investigación incluye nuevos materiales y tecnologías que reducen significativamente el costo de fabricación, permiten nuevas tecnologías de almacenamiento de energía y desarrollan soluciones que permiten que un campo solar funcione de manera autónoma sin intervención humana.

El programa de financiación de la Oficina de Tecnologías de Energía Solar para el año fiscal 2019 (SETO FY2019) apoya proyectos que mejorarán la asequibilidad, la confiabilidad y el rendimiento de las tecnologías solares en la red nacional. Este programa financia proyectos que promueven tecnologías de integración de sistemas, fotovoltaica y concentración de energía termosolar (CSP) en etapa inicial, y reducen los costos no relacionados con el hardware asociados con la instalación de sistemas de energía solar.

Acercarse

Los proyectos de investigación y desarrollo de CSP trabajarán para lograr una reducción de costes del 50 % para 2030 y se centrarán en mejorar el almacenamiento de energía térmica para que la energía solar esté disponible bajo demanda, desarrollar materiales y soluciones que reduzcan el coste de fabricación de los componentes de CSP y automatizar los campos colectores de CSP que pueden operar sin intervención humana.

Objetivos

Los proyectos en este programa de financiamiento impulsarán la innovación en los EE. UU. y trabajarán hacia los objetivos de costos de SETO 2030. Los proyectos técnicos darán como resultado nuevas tecnologías y soluciones que pueden reducir los costos de electricidad solar para la CSP.

seleccionados

— Los montos de las adjudicaciones y los costos compartidos están sujetos a cambios en espera de negociaciones —

Almacenamiento de Energía Térmica Firme

UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE ARIZONA (1)

Nombre del proyecto: Almacenamiento económico semanal y estacional de energía termoquímica y química para ciclos de energía avanzados Ubicación: Tempe, AZDOE Monto de la adjudicación: $3,3 millones Costo compartido: $800 000 Resumen del proyecto: Este proyecto buscará integrar múltiples componentes de almacenamiento de energía termoquímica en una energía termosolar de concentración ( CSP) para que una planta pueda tener varias duraciones de almacenamiento, incluso diarias y a largo plazo. Estos componentes se diseñarán para integrarse con ciclos de energía de dióxido de carbono supercrítico. El equipo llevará a cabo análisis técnico-económicos para mejorar el diseño y la operación del sistema de CSP para garantizar la disponibilidad de energía durante todo el año.

UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE MICHIGAN

Nombre del proyecto: Combustible termoquímico solar de estado sólido para almacenamiento de larga duración Ubicación: East Lansing, MIDOE Monto adjudicado: $2 millones Costo compartido: $500 000 Resumen del proyecto: La Universidad Estatal de Michigan y sus socios desarrollarán un combustible de estado sólido de bajo costo y cero emisiones que permite el almacenamiento de energía por períodos cortos o largos. Este combustible ambientalmente racional se puede almacenar en un contenedor hasta que se utilice para proporcionar almacenamiento de energía solar de bajo costo. Dado que se puede escalar fácilmente hasta 100 megavatios, este nuevo combustible intentará ser económicamente competitivo a largas duraciones y grandes capacidades.

LABORATORIO NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (1)

Nombre del proyecto: Diseño ambiental de almacenamiento de energía térmica sensible, rentable y de alta temperatura utilizando subproductos industriales Ubicación: Golden, CODOE Monto del premio: $ 1,7 millones Costo compartido: $ 400 000 Resumen del proyecto: Este proyecto diseñará una estructura rentable para el almacenamiento de energía térmica ( TES) usando concreto compuesto en lugar de metales para ayudar a lograr el objetivo de costo de TES de $15 por kilovatio-hora térmico. El equipo también mejorará la resistencia mecánica y la estabilidad térmica de los materiales de aislamiento interno de los tanques mediante la creación de un nuevo material cerámico compuesto con cenosferas (bolas pequeñas, livianas y huecas de sílice o alúmina que se llenan de gas) agregadas para evitar que la sal se filtre. en.

VAPOR DE SOL

Nombre del proyecto: almacenamiento intermedio de bajo costo para aplicaciones de vapor industrial solar Ubicación: Livermore, CADOE Monto del premio: $ 2,5 millones Costo compartido: $ 2,5 millones Resumen del proyecto: este proyecto mostrará cómo el uso de enormes tanques que normalmente almacenan gas licuado de petróleo se puede usar para acumular y almacenar energía solar -vapor generado—y utilizar ese vapor para los procesos de fabricación. Esta tecnología debería ser rentable debido al bajo costo del agua presurizada y la capacidad de operar a temperaturas superiores a 100° Celsius. Además, el equipo del proyecto dimensionará los tanques para lograr un bajo costo de almacenamiento de energía solar térmica por galón, y el vapor solar podrá usarse en varias aplicaciones industriales.

Materiales y Fabricación

ENERGÍA BRAYTON

Nombre del proyecto: Caracterización de fatiga y fluencia de secciones delgadas de aleaciones de níquel de alta resistencia en intercambiadores de calor de CO2 avanzados Ubicación: Hampton, NHDOE Monto del premio: $ 700,000 Costo compartido: $ 200,000 Resumen del proyecto: Brayton Energy y Oak Ridge National Laboratory examinarán el comportamiento de fluencia: la tendencia a deformarse bajo estrés mecánico—en aleaciones de níquel de hoja delgada 740H y 282, para ver si pueden mejorar la vida útil de los intercambiadores de calor supercríticos de dióxido de carbono (CO2) en plantas de energía termosolar de concentración de alta temperatura. Esto proporcionará información sobre las características estructurales de los metales utilizados para construir intercambiadores de calor y determinará el grosor que deben tener sus componentes.

PRODUCTOS TUBULARES DE CERÁMICA

Nombre del proyecto: Ensamblaje de receptor compuesto de carburo de silicio de alta temperatura para energía solar de concentración de trayectoria líquida que opera por encima de 700 ° Celsius Ubicación: Lynchburg, VADOE Monto de la adjudicación: $ 1,9 millones Costo compartido: $ 500 000 Resumen del proyecto: Este equipo de proyecto desarrollará tubos receptores compuestos de carburo de silicio para cloruro fundido receptores de sal y sodio líquido en plantas termosolares de concentración (CSP). Los tubos tienen propiedades termomecánicas y resistencia a la corrosión superiores a las aleaciones metálicas a altas temperaturas. Como resultado, la vida útil de estos tubos podría aumentar, mejorando el rendimiento del sistema CSP.

SISTEMAS DE POTENCIA DE ECOGENO

Nombre del proyecto: Compresores avanzados para sistemas de almacenamiento de energía y ciclos de energía basados ​​en CO2 Ubicación: Akron, OHDOE Importe de la adjudicación: $ 4,4 millones Costo compartido: $ 1,1 millones Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará un compresor de un solo eje a gran escala y bajo costo para carbono supercrítico de dióxido de carbono (sCO2) y sistemas de almacenamiento de energía para mejorar el rendimiento de los sistemas de concentración de energía solar térmica. Los sistemas convencionales tienen múltiples ejes pero menor eficiencia mecánica y mayores costos. El equipo construirá y probará un prototipo en las instalaciones de prueba de la Universidad de Notre Dame.

COMPAÑÍA GENERAL ELECTRIC, INVESTIGACIÓN GE

Nombre del proyecto: Modalidad de fabricación de prensa isostática en caliente de forma casi neta para sCO2 CSP Reducción de costos de capital Ubicación: Niskayuna, NYDOE Monto de adjudicación: $ 2,5 millones Costo compartido: $ 600,000 Resumen del proyecto: GE Research fabricará estructuras avanzadas de ciclo de energía de dióxido de carbono supercrítico (sCO2) para Plantas de CSP a partir de polvos metálicos presionando estos polvos a altas temperaturas. Se estima que este proceso reduce al menos a la mitad el costo de fabricación de estos componentes y reduce los costos de equipo. Esto habilitará una cadena de suministro basada en los EE. UU. y fortalecerá el papel de la nación en la fabricación avanzada y la generación de energía de alta eficiencia.

LABORATORIO NACIONAL DE ENERGÍAS RENOVABLES (2)

Nombre del proyecto: Comportamiento termomecánico de piezas fabricadas avanzadas, subcomponentes y sus piezas soldadas para Gen3 CSPLubicación: Golden, CODOE Monto de adjudicación: $2 millonesCosto compartido: $500 000Resumen del proyecto: este proyecto desarrollará estrategias para prevenir la corrosión en tuberías y otras superficies metálicas que serían en contacto con cloruros fundidos en sistemas de energía solar de concentración de Generación 3 (Gen3 CSP). El equipo explorará técnicas de fabricación avanzadas para componentes como intercambiadores de calor y materiales de revestimiento para tuberías. Esto extenderá la vida útil de los componentes y las plantas de CSP.

LABORATORIO NACIONAL DE OAK RIDGE

Nombre del proyecto: Conjuntos de nanotubos de carbono alineados verticalmente como un sello de cepillo novedoso, autolubricante y de alta eficiencia para turbomaquinaria de CSP Ubicación: Oak Ridge, TNDOE Monto del premio: $ 1,4 millones Costo compartido: $ 400 000 Resumen del proyecto: En turbinas avanzadas para concentrar energía solar térmica (CSP ) que usan dióxido de carbono supercrítico como fluido de trabajo, los sellos de cepillo de metal evitan la fuga de energía interna, pero este proyecto desarrollará un nuevo cepillo de sello escalable sobre una base flexible que mejorará la eficiencia y la durabilidad del sello. El sello estará hecho de una matriz de nanotubos de carbono alineados verticalmente y utilizará un proceso de deposición de vapor químico sin catalizador. El proyecto tendrá como objetivo mejorar la eficiencia de la turbina y reducir el costo de fabricación al menos a la mitad.

UNIVERSIDAD DE PURDUE

Nombre del proyecto: Intercambiadores de calor de compuestos cerámicos resistentes a la oxidación y termomecánicamente robustos Ubicación: West Lafayette, INDOE Monto de la adjudicación: $3,5 millonesCosto compartido: $900 000Resumen del proyecto: este equipo de proyecto desarrollará intercambiadores de calor primarios de compuestos cerámicos rentables que son altamente resistentes a la corrosión por dióxido de carbono supercrítico y sal fundida y no se deformará ni fracturará a temperaturas tan altas como 800° Celsius. Estos intercambiadores de calor durarán más que los convencionales y mejorarán la eficiencia y la vida útil de las plantas termosolares de concentración.

LABORATORIOS NACIONALES SANDIA

Nombre del proyecto: Válvula de sal avanzada resistente a fugas y congelamiento a alta temperatura Ubicación: Albuquerque, NMDOE Monto del premio: $ 2 millones Costo compartido: $ 500,000 Resumen del proyecto: Este equipo de proyecto desarrollará una válvula de sal fundida robusta que puede mitigar las fugas y el congelamiento en temperaturas operativas de hasta 750 ° Celsius en plantas termosolares de concentración. El diseño utilizará estrategias de gestión del calor pasivas y activas adecuadas para diferentes tipos de válvulas. Esto asegurará el funcionamiento de la válvula a largo plazo a altas temperaturas, promoverá una vida útil del sistema de 30 años y reducirá las cargas de operación y gestión debido a la congelación y el tiempo de inactividad.

Campo colector autónomo CSP

UNIVERSIDAD DEL ESTADO DE ARIZONA (2)

Nombre del proyecto: Imágenes mejoradas con polarimetría para inspecciones de receptores y campos solares autónomos Ubicación: Tempe, AZDOE Monto del premio: $2 millones Costo compartido: $500 000 Resumen del proyecto: Este proyecto desarrollará sistemas de imágenes usando polarimetría, que es la medida de cómo se alinean los rayos de luz, o polarizado La medición de la polarización tiene el potencial de ser mucho más sensible que las mediciones ópticas convencionales. Los sistemas de imágenes serán lo suficientemente pequeños como para acoplarlos a drones y se implementarán para evaluar el rendimiento de los sistemas colectores de concentración de energía solar térmica (CSP). También se pueden conectar a las torres de energía de la planta de CSP. Las imágenes autónomas revelarán daños y suciedad en los espejos colectores y reducirán los errores en la alineación de los espejos, lo que dará como resultado una mayor eficiencia.

Obtenga más información sobre el programa de financiación SETO FY2019 y los proyectos seleccionados para los temas fotovoltaicos, integración de sistemas, innovaciones en la fabricación: incubadora de hardware y equilibrio de sistemas, reducción de costos indirectos.

Obtenga más información sobre los otros premios de concentración de energía termosolar de la oficina solar.

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