La arena del desierto de los Emiratos Árabes Unidos (EAU) podría ser utilizada en instalaciones de energía solar concentrada (CSP) para almacenar energía térmica de hasta 1.000 grados Celsius. El proyecto de investigación denominado 'Sandstock' ha desarrollado con éxito un sistema de recepción y almacenamiento sostenible y de bajo coste, usando partículas de arena como colector de calor, para la transferencia de este y como medio de almacenamiento de energía térmica.
La arena del desierto de los Emiratos Árabes Unidos ya se puede considerar un posible material de almacenamiento de energía térmica. Su estabilidad térmica, capacidad de calor específico, y tendencia a aglomerarse se han estudiado a altas temperaturas. Bahjat Al Yousuf, del Masdar Institute, quien dirige el proyecto, dijo: "El éxito de la investigación del proyecto Sandstock ilustra la fuerza de nuestra investigación y su relevancia local".
Un trabajo de investigación sobre las conclusiones elaborado bajo la dirección de Nicolás Calvet, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales, fue presentado por el estudiante de doctorado Miguel Diago en la conferencia SolarPACES 2015 en Sudáfrica.
La sustitución de los materiales de almacenamiento de calor típicos utilizados en los sistemas de almacenamiento de energía térmica - aceite sintético y sales fundidas - por arena de bajo costo puede aumentar la eficiencia de la planta debido a la mayor temperatura de trabajo del material de almacenamiento y, por lo tanto, reducir los costes.
Los análisis mostraron que es posible utilizar la arena del desierto como un material de este tipo hasta a temperaturas de 800° a 1000° C. La composición química de la arena ha sido analizada con técnicas de fluorescencia de rayos X (XRF) y difracción de rayos X (XRD), que revelan el predominio de cuarzo y materiales de carbonato.
El grado de reflexión de la energía radiante de la arena también se midió antes y después de un ciclo térmico, ya que puede ser posible utilizar la arena del desierto no sólo como un material de almacenamiento térmico sino también como un absorbente de energía solar directo bajo flujo solar concentrado.
Nicolás Calvet dijo que “la disponibilidad de este material en ambientes desérticos, como los Emiratos Árabes Unidos permite reducciones de costes significativas en las nuevas plantas de energía solar concentrada (CSP), que pueden utilizarlo tanto como material para el almacenamiento de energía térmica como de absorbente solar. El éxito del proyecto Sandstock refleja la potencialidad y los beneficios prácticos que ofrece la arena del desierto de Emiratos Árabes Unidos".
En paralelo a la caracterización de la arena, un prototipo a escala de laboratorio se probó con un pequeño horno solar de 1 MW en el laboratorio del CNRS PROMES, en Odeillo, Francia. El alumno del Masdar Institute Alberto Crespo Iniesta estuvo a cargo del diseño, la construcción, y el experimento.
El siguiente paso del proyecto es poner a prueba un prototipo mejorado a escala precomercial en el Instituto Plataforma Solar de Masdar (PSIM) utilizando el concentrador haz abajo, posiblemente en colaboración con un socio industrial.
Jesús Manuel Moreno
19/01/2016