Study of solid particle materials as high temperature thermal energy storage and heat transfer fluid for concentrating solar power

• Autores: Alejandro Calderón Díaz
• Directores de la Tesis: Mercè Segarra Rubí (dir. tes.), Ana Inés Fernández Renna (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2019
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Luisa Fernanda Cabeza Fabra (presid.), J. M Chimenos (secret.), Yunlong Ding (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas por la Universidad de Barcelona
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de materiales
      • Propiedades de materiales
      • Resistencia de materiales
    • Tecnología energética
      • Fuentes no convencionales de energía
    • Procesos tecnológicos
      • Transferencia de calor
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• Resumen

  • Para continuar desarrollando esta la energía solar de concentración (CSP), se ha propuesto el uso de solido particulados. En este nuevo tipo de planta CSP de torre, se utilizan materiales sólidos granulados como Fluido de Transferencia de Calor (HTF) y material para el almacenamiento de energía térmica (TES). El objetivo principal de esta tesis es establecer la relevancia y proporcionar antecedentes, tanto teóricos como experimentales, sobre el uso de sólidos particulados para esta nueva tecnología. Durante este trabajo, la producción científica actual y la relevancia científica fueron estudiados mediante dos estudios bibliométricos, una para CSP y otra para TES. Para ambos análisis, se identificaron los países, regiones, autores, revistas, comunidades de investigación más productivos, el impacto del financiamiento y la cooperación entre países y autores. Para este fin, se utilizaron tres programas informáticos, de los cuales uno tuvo que se desarrollado a la medida. Se realizaron dos análisis del estado del arte para obtener el estado actual de desarrollo de las plantas CSP con uso de sólidos particulados. En el primero, se analizaron varios receptores solares, así como sistemas TES, intercambiadores de calor (HEX) y sistemas de transporte del material granulado. En el segundo, se llevó a cabo un estudio basado en los sólidos particulados, comprendiendo el comportamiento de estos materiales, así como recopilar los materiales potenciales. Se establecieron los criterios de diseño desde la perspectiva de los materiales, logrando encontrar los objetivos relevantes, y la influencia de las propiedades y parámetros de estos materiales. Se realizaron dos estudios sobre la durabilidad en cuanto a la exposición a altas temperaturas. El primero, se centró en analizar el efecto de la temperatura a largo plazo y su efecto en las propiedades ópticas, mecánicas, térmicas y químicas. El segundo, se centró en el efecto de los miles de ciclos térmicos esperados. Se desarrolló un nuevo dispositivo capaz de realizar los ciclos térmicos requeridos en las condiciones requeridas. Se desarrolló e implementó el diseño electrónico, de software y de hardware. Se caracterizaron las mismas propiedades analizadas en el primer estudio.