Acero en tecnología termosolar: Corrosiónen sales fundidas

Innovative technology solutions for sustainability

Acero en tecnología termosolar:

Corrosión en sales fundidas

Plataforma tecnológica española del acero (PLATEA)

Innovación en acero para requerimientos del sector energético

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Tecnología termosolar, gestionabilidad y almacenamiento térmico

Caso práctico: Corrosión en sales fundidas

Desarrollos futuros y posibilidades de financiación


Tecnología termosolar

Presencia actual y perspectiva a futuro

� Tecnología que hace uso de la radiación solar directa concentrada para la producción final de electricidad

� Centrales solares termoeléctricas de concentración:

Radiación solar → Energía térmica → Energía eléctrica

[1]

[2]

[3]

[1] http://geomodelsolar.eu/

[2] Análisis interno Abegoa Solar

[3] International Energy Agency


Tecnologías termosolares

CCP Torre Fresnel Discos parabólicos

+ Madurez -



Almacenamiento térmico y gestionabilidad

� La producción eléctrica de una central solar termoeléctrica de concentración debe satisfacer los períodos de demanda

� La energía termosolar tiene la ventaja competitiva de poder almacenar parte de la energía captada

� Los sistemas de almacenamiento aportan a las centrales termosolares el carácter de gestionables

� El almacenamiento permite a estas centrales cubrir los picos de demanda en las distintas épocas del año

Producción – Demanda verano

Producción – Demanda nnvierno



Almacenamiento térmico y gestionabilidad


� Tipos almacenamiento energía térmica: Sensible, latente y mediante reacciones químicas

� Tipos de almacenamiento atendiendo al concepto de almacenamiento: Directos e indirectos

Almacenamiento directo Almacenamiento indirecto

[5]

[5]

[5] www.abengoasolar.es[6] State of the art on high temperature thermal energy storage for power generation.

[5]

[6]

[6]


Costes asociados a la corrosión


Pérdidas económicas por corrosión

� 4 % del PIB en países industrializados

� 10 % de la producción mundial para el reemplazo de material corroído

� 1 Tonelada equivale al abastecimiento energético de un hogar medio durante tres meses

� 25% reducción de costes aplicando métodos de control de corrosión

Clasificación pérdidas por corrosión

� Directas

Diseño, fabricación y construcciónGestión de los fenómenos de corrosión

� Indirectas

Paradas de plantaContaminaciónPérdidas de productoPérdidas de eficiencia de equiposDaños medioambientales


Mecanismos de corrosión en sales fundidas


Mecanismos de corrosión en sales fundidas

1. Fenómeno de oxidación de la aleación

2. Acción fundente sobre el óxido y deterioro por oxidación

Mecanismo particular en sales de nitrato

� Efecto corrosivo asociado al equilibrio nitrato-nitrito que se produce a la temperatura dad T:

NO3- + 2e-↔ NO2

- + O2-

� A partir de la reacción anterior se produce la oxidación aniónica de la aleación:

Fe + O2- ↔ FeO + 2e-

3FeO + O2- ↔ Fe3O4 + 2e-

[7]

[7] Medida de la basicidad y potencial de oxígeno del sistema acero 1020 – sal 80%V2O5-20%Na2SO4- gas 1%SO2-99%O2 a 700ºC. Vázquez et al


Instalación TES-PS10


� Planta piloto de almacenamiento térmico mediante acumulación de calor sensible con configuración indirecta de doble tanque con sales fundidas como fluido de almacenamiento

� TES-PS10 está conectada a una planta piloto Repow PS10, constituida por un lazo de CCP que usa aceite térmico como fluido caloportador y cuya potencia térmica es de 2,025 MWt

� La capacidad de almacenamiento de la instalación es de 8,1 MWht

[5]

[5] www.abengoasolar.es

[5]


Condiciones de ensayo y materiales


Condiciones de ensayo

� Exposición a sales de nitrato: 60% NaNO3 - 40%KNO3

� Exposición continua a sales de nitrato

� Temperatura Tanque Cliente: 390 ºC

� Temperatura tanque Frío: 290 ºC

� Varios tiempos de ensayo

� Familias de materiales evaluadas:

1. Acero al carbono

2. Aceros ferríticos

3. Aceros inoxidables


Ataques por corrosión evaluados


Tipología de probetas evaluadas:

� Probetas rectangulares material base� Probetas rectangulares soldadas

� Evaluación del comportamiento a corrosión de uniones soldadas� Material de aporte igual que material base

� Probetas U-Bend soldadas

� Probetas fabricadas a partir de chapas soldadas. Doblado a posteriori con soldadura en el eje de doblado


Caracterización micro y macroscópica


100 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900

Raman Shift (cm-1)

a.u.

Na, Ca, hydrated carbonate (Salt)

Magnetite Ref: A516Gr70-TCC


Tasas de corrosión



Nuevos retos en CSP

Desarrollos futuros

[8] Review of high-temperature central receiver designs for concentrating solar power . Clifford et al.

[8]


Financiación

Desarrollos futuros

Posibles vías de financiación

Financiación Nacional: Retos colaboración 2015. Energía, segura, eficiente y limpia

Financiación Internacional: H2020 – NMP13 2015 - Call for nanotechnologies, advanced materials and production

[9]

[10]

[9] http://www.mineco.gob.es[10] http://ec.europa.eu/research/participants/portal/desktop/en/opportunities/h2020/topics/2505-nmp-19-2015.html

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