NUEVA TECNOLOGÍA INNOVADORA DE ALMACENAMIENTO ENERGÉTICO

Coincidiendo con la finalización del proyecto europeo de investigación RESTORE – Renewable Energy based seasonal Storage Technology in Order to Raise Environmental sustainability of DHC (Tecnología de Almacenamiento Estacional basada en Energías Renovables para Mejorar la Sostenibilidad Ambiental de las Redes de Calefacción y Refrigeración Urbanas), se presenta una nueva nueva tecnología de almacenamiento energético, que ha sido también validad como parte del trabajo desarrollado por los socios de este proyecto que se inició en octubre de 2021 y que ahora finaliza.

RESTORE, coordinado por CENER (Centro Nacional de Energías Renovables), ha contado con el apoyo del programa Horizonte 2020 de la Unión Europea (Acuerdo de subvención nº 101036766) y ha reunido a un consorcio formado por 12 socios de 7 países europeos, con el objetivo de desarrollar un concepto innovador que facilite la integración de fuentes de energía renovables y calor residual en redes de calefacción y refrigeración urbana (District Heating and Cooling, DHC).
El concepto innovador de batería de Carnot se basa en dos tecnologías clave: el Almacenamiento de Energía Termoquímico (TCES), que permite el almacenamiento de calor a largo plazo mediante reacciones químicas reversibles y un Ciclo Orgánico de Rankine Reversible (rORC), que se trata de un sistema flexible que puede operar como bomba de calor o como generador eléctrico, dependiendo de la demanda energética.

El proyecto RESTORE cuenta con la participación de once socios repartidos por toda Europa: CENER (coordinador, España), Technische Universität Wien (Austria), Politecnico di Milano (Italia), Turboden (Italia), Enerbasque (España), SIMTECH (Austria), Aalborg CSP (Dinamarca), Steinbeis (Solites y Steinbeis Europa Zentrum, Alemania), Andritz (Austria), Universitatea Babeș-Bolyai (Rumanía) y Prospex Institute (Bélgica).

La combinación de ambas tecnologías ha sido desarrollada y validada con éxito como parte del trabajo realizado, en un laboratorio acreditado para ello.

Principales innovaciones y logros

1. Almacenamiento de Energía Termoquímico (TCES): TU Wien ha desarrollado diferentes reactores TCES mediante un proceso de escalado progresivo. El prototipo de mayor tamaño alcanza los 30 kWth / 150 kWh, y puede operar a presiones de hasta 10 bares y temperaturas de hasta 200 °C, permitiendo el uso de distintos materiales como sulfato de cobre o carbonato de potasio. Tras un exhaustivo análisis de materiales, se ha logrado una operación continua y estable con hasta 30 ciclos de carga y descarga térmica. El diseño del reactor y los equipos asociados se optimizaron mediante simulaciones numéricas y ensayos experimentales para maximizar la transferencia de masa y calor. Además, se diseñó un flujo de proceso optimizado que permite una fácil escalabilidad y modularidad del sistema.

2. Ciclo Orgánico de Rankine Reversible (rORC): En un trabajo conjunto liderado por Enerbasque y el Politecnico di Milano (POLIMI), se ha fabricado un prototipo de rORC tras un exhaustivo proceso de diseño. El componente principal es una máquina volumétrica reversible basada en un compresor/expansor de tornillo gemelo, capaz de operar como bomba de calor o como ciclo ORC según la dirección de rotación. También se ha desarrollado específicamente una configuración como bomba de calor capaz de alcanzar temperaturas de hasta 130 °C. Tras ser probado individualmente en POLIMI, el prototipo fue trasladado a Viena para ser conectado con el sistema TCES.

Actualmente se trabaja en la escalabilidad para aplicaciones de pequeña y mediana escala (hasta 500 kW) y gran escala (más de 1 MW), con Enerbasque y Turboden encargados del diseño mecánico detallado para cada caso.

3. Plataforma de simulación y herramienta virtual: SimTech ha desarrollado una herramienta virtual interactiva accesible desde cualquier navegador web, integrada en la plataforma IPSE GO. Esta herramienta incluye una biblioteca de modelos personalizada (RESTORE Lib) con más de 80 componentes, diseñada para apoyar la modelización de procesos del concepto RESTORE. Se ha aplicado para representar virtualmente los seis casos de uso analizados en el proyecto y permite a los usuarios simular la integración de la tecnología RESTORE en sus propios escenarios.

4. Casos de uso virtuales: A partir de seis casos de uso virtuales, se han analizado las posibles aplicaciones de la tecnología RESTORE en distintas ubicaciones de Europa. Estos casos exploran la integración de diversas fuentes renovables y calor residual procedente de diferentes sectores industriales en redes DHC, diferenciando entre redes de pequeña y gran escala. Las simulaciones proporcionan información detallada sobre el comportamiento del sistema, así como los beneficios y desafíos de su integración. Para cada caso se ha realizado un análisis tecno-económico, recogido en los correspondientes entregables.

5. Análisis de sostenibilidad: Una evaluación integral ha confirmado el potencial del sistema RESTORE para reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, mejorar la eficiencia energética y disminuir los costes operativos. El material termoquímico utilizado como portador de energía es reutilizable en múltiples ciclos. El uso de materiales no tóxicos, el diseño modular y la compatibilidad con infraestructuras existentes refuerzan aún más su sostenibilidad ambiental. Además, la evaluación socioeconómica ha identificado beneficios clave como la creación de empleo, el desarrollo de competencias, el fortalecimiento de la resiliencia energética mediante la reducción de la dependencia de combustibles fósiles y el potencial de reducción de costes en calefacción.

6. Participación de grupos de interés: Todos los entregables públicos están disponibles en la web del proyecto RESTORE y en el repositorio de Zenodo. El consorcio ha mantenido una participación activa con las partes interesadas a través de seminarios web, talleres y ensayos colaborativos, fomentando una comunidad en torno a la implementación virtual de la tecnología RESTORE.

Futuro del proyecto

La fase final del proyecto RESTORE ha incluido la integración de los sistemas rORC y TCES, así como las pruebas del demostrador completo en TU Wien, lo que marca un hito clave hacia su futura aplicación industrial.

El consorcio invita a entidades públicas, líderes industriales y otros agentes interesados a explorar oportunidades de colaboración para escalar esta solución transformadora hacia un sistema energético más sostenible.

Recursos

Explora los logros de RESTORE a través de:

• Web del proyecto: www.restore-dhc.eu
• Folleto de resultados: RESTORE Brochure
• Librería de modelos en IPSE GO: RESTORE_Lib
• Web de los casos de uso: usecases.restore-dhc.eu
• Repositorio en Zenodo: RESTORE on Zenodo
• Videos del proyecto: RESTORE YouTube Channel

Contacto

Coordinador del proyecto: Francisco Cabello Nuñez, Centro Nacional de Energías Renovables (CENER): https://www.restore-dhc.eu/about-us/contact-imprint/