Acero en tecnología termosolar: Corrosiónen sales fundidas
Transcript of 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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 2
Tecnología termosolar, gestionabilidad y almacenamiento térmico
Caso práctico: Corrosión en sales fundidas
Desarrollos futuros y posibilidades de financiación
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 3
Tecnología termosolar, gestionabilidad y almacenamiento térmico
Caso práctico: Corrosión en sales fundidas
Desarrollos futuros y posibilidades de financiación
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 4
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 5
Tecnologías termosolares
CCP Torre Fresnel Discos parabólicos
+ Madurez -
Tecnología termosolar
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 6
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
Tecnología termosolar
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 7
Almacenamiento térmico y gestionabilidad
Tecnología termosolar
� 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]
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 8
Tecnología termosolar, gestionabilidad y almacenamiento térmico
Caso práctico: Corrosión en sales fundidas
Desarrollos futuros y posibilidades de financiación
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 9
Costes asociados a la corrosión
Corrosión en sales fundidas
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 10
Mecanismos de corrosión en sales fundidas
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 11
Instalación TES-PS10
Corrosión en sales fundidas
� 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]
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 12
Condiciones de ensayo y materiales
Corrosión en sales fundidas
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 13
Ataques por corrosión evaluados
Corrosión en sales fundidas
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 14
Caracterización micro y macroscópica
Corrosión en sales fundidas
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
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 15
Tasas de corrosión
Corrosión en sales fundidas
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 16
Tecnología termosolar, gestionabilidad y almacenamiento térmico
Caso práctico: Corrosión en sales fundidas
Desarrollos futuros y posibilidades de financiación
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 17
Nuevos retos en CSP
Desarrollos futuros
[8] Review of high-temperature central receiver designs for concentrating solar power . Clifford et al.
[8]
Copyright © Abengoa Solar, S.A. 2014. All rights reserved 18
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