Advanced thermal energy storage research in demo plants for commercial systems

Abstract

La present tesis s’enmarca en el camp/sector de l’emmagatzematge d’energia tèrmica, concretament en el procès de disseny i optimització que comporta el desenvolupament d’una tecnologia d’emmagatzematge tèrmic. Per aquest fi s’han dissenyat, construit, operat i analitzat dues plantes prototip, la primera d’elles situada a la Universitat de Lleida amb una capacitate de 66 kWhth i la segona situada a la plataforma Solcar d’Abengoa, amb 8m5 MWhth. Al llarg d’aquesta tesis, es mostra el procès d’anàlisi, estudi i optimització realitzat per permetre desenvolupar els sistemes d’emmagatzematge tèrmic amb sals foses desde la seva etapa inicial de desenvolupament y la seva extrapolació a dissenys comercials, permetent el desenvolupament de tecnologies d’emmagatzematge tèrmic que ajudin a reduir els costs i a augmentar l’eficiència de les plantes de generació de concentració solar amb un objectiu clar: que l’electricitat d’origen solar sigui competitiva enfront a les plantes fòssils en l’horitzó 2020.

La presente tesis se encuadra en el campo del almacenamiento de energía térmica, en concreto en el proceso de diseño y optimización que conlleva el desarrollo de una tecnología de almacenamiento térmico. Para ello se han diseñado, construido, operado y analizado dos plantas prototipos, la primera de ellas sita en la Universidad de Lleida con una capacidad de 66 kWhth y la segunda sita en la plataforma Solucar de Abengoa, con 8,5 MWhth. A lo largo de esta tesis, se muestra el proceso de análisis, estudio y optimización realizado para permitir desarrollar los sistemas de almacenamiento térmico con sales fundidas desde su etapa inicial de desarrollo hasta su etapa de demostración y su extrapolación a diseños comerciales, permitiendo el desarrollo de tecnologías de almacenamiento que ayuden a reducir costes y a aumentar la eficiencia de las plantas de generación de concentración solar con un objetivo claro: que la electricidad de origen solar sea competitiva frente a las plantas fósiles en el horizonte 2020.

This thesis is framed in the field of thermal energy storage, particularly in the design and optimization process needed for the development of a thermal storage technology. For this purpose we have been designed, built, operated and analyzed two prototypes, the first one located at the University of Lleida with a capacity of 66 kWhth and the second one located at the Solucar Platform Abengoa, with 8,5 MWhth. Throughout this thesis, the process of analysis, study and optimization done allow developing thermal storage systems with molten salt from its initial stage of development to demonstration stage and their extrapolation to commercial designs. This development of the storage technologies helps to reduce costs and increase the efficiency of solar power plants concentration with a clear objective: solar electricity is competitive with fossil plants in 2020.