Los investigadores de DLR , NREL y la start-up Malta financiada por Bill Gates han estado investigando la conversión de plantas de carbón en almacenamiento de energía térmica a escala de red para energía renovable intermitente restringida, como “baterías” de calor de bajo costo.

Sistema de generación de vapor de Aalborg CSP para el proyecto DEWA CSP de 600 MW en Dubai

La conversión reutilizaría la mayoría de los activos de una planta de carbón. En lugar de quemar carbón para el calor, los tanques de sales fundidas se calentarían eléctricamente por el excedente de energía fotovoltaica y el viento en la red para “cargar” el almacenamiento, que luego podría “descargarse” de nuevo a la red a demanda utilizando la planta de carbón existente. activos de generación y transmisión de energía.

Ahora, Aalborg CSP A / S de Dinamarca ha dado un primer paso hacia la comercialización. Su departamento de Sistema Integrado de Energía (IES), dirigido por el vicepresidente ejecutivo Peter Badstue Jensen, ahora ofrece comercialmente su adaptación de plantas de carbón para almacenamiento de energía térmica .

La amplia experiencia de la empresa en el diseño y desarrollo de sistemas complejos de almacenamiento y energía solar térmica incluye tecnologías que suministran calefacción urbana y plantas solares térmicas que operan a nivel mundial . Estos incluyen el primer invernadero solar de desalinización de agua de mar del mundo en Australia y el almacenamiento de energía térmica estacional en el Tíbet que cubre el 90% de las necesidades anuales de calefacción de Langkazi.

Hammam Soliman, gerente de IES y Ventas de IES, presentó los detalles en la Conferencia SolarPACES 2020 .

SK: Su presentación de CSP de Aalborg presentó un candidato típico para la conversión a almacenamiento de energía térmica de 4GWth; Una planta de carbón que produce el 30% de las emisiones de CO2 del carbón danés. ¿Ha hablado con estos propietarios?

HAS: Sí, les presentamos la idea inicial a ellos ya varios otros operadores de calderas de carbón. Todos mostraron interés en la idea y el siguiente paso es completar por completo el análisis financiero del caso de negocio. Por lo tanto, los próximos pasos hacia la adopción, como buscar fondos nacionales parciales para respaldar la idea, se iniciarán cuando se analice por completo el caso de negocio. Estamos trabajando en estrecha colaboración con universidades de toda Europa y también lo están calculando, pero creemos que están esperando algún tipo de decisión política; bajar las tarifas de compra de electricidad o al menos algún tipo de regulación del sistema tarifario en beneficio de un mercado de almacenamiento de energía. SK: ¿Entonces se necesitan políticas?

PBJ:Actualmente, la economía de la generación de energía a partir del almacenamiento es rentable para los generadores de calor o electricidad, pero una vez que se aplican los impuestos y las tarifas de transmisión, la rentabilidad se reduce. Lo que ayudaría son los impuestos y tarifas más bajos para proporcionar almacenamiento de energía. O impuestos más altos sobre el CO2, ya que entonces la viabilidad de producir toda la electricidad verde, incluido su almacenamiento, mejora significativamente. Entonces, la tecnología también se puede implementar en el gran sector industrial. El problema es que el caso comercial es apenas rentable cuando se calcula en el mercado spot limpio, sin regulaciones especiales sobre los ingresos comerciales; momentos en los que los operadores de la red pagan una prima adicional por la energía suministrada o en momentos en que el precio se reduce muy por debajo del mercado spot en caso de demasiada oferta.

SK: ¿Se van a clausurar de todos modos las plantas de carbón danesas?

HAS: Según las Perspectivas de Clima y Energía de Dinamarca, la eliminación prevista del carbón en Nordjyllandsværket será a finales de 2028. El plan principal en Dinamarca es eliminar completamente las plantas de carbón para 2030. Sin embargo, con la reciente decisión de eliminar el carbón antes en otra planta de carbón, Fynsværket en 2022, se espera que el uso de carbón de las empresas de energía en Dinamarca se elimine por completo antes de 2030.

SK: ¿Podría Aalborg CSP comprar plantas de carbón para convertirlas?

PBJ: Actualmente, no es la estrategia o el negocio principal de Aalborg CSP poseer y operar activos, pero ese podría ser un camino interesante a considerar para la expansión y el crecimiento futuros. Por ahora, apoyamos a los propietarios, desarrolladores y contratistas de EPC con todo, desde el desarrollo de plantas, estudios de viabilidad, ingeniería de detalle y suministro de complejos sistemas integrados de energía y calefacción.

SK: ¿Existen desafíos técnicos o logísticos?

HAS: No hay desafíos técnicos reales. Ya se han resuelto o abordado en plantas operativas del sector CSP. A lo largo de los años, nuestro equipo ha diseñado y desarrollado soluciones a medida que abordan y se enfocan en resolver desafíos técnicos gracias a nuestro conocimiento interno de I + D y las instituciones de investigación con las que colaboramos. Cualquier desafío logístico que se demuestre que es un obstáculo se detecta durante los estudios de viabilidad. Los desarrolladores y propietarios evitan así desperdiciar grandes sumas de dinero en un proyecto que no es factible.

PBJ: Nuestra filosofía es que la energía no es religión. Trabajamos en todo tipo de sistemas energéticos integrados, desde simples recuperadores de calor hasta complejos sistemas híbridos. Dentro de las energías renovables en general trabajamos con un amplio abanico de tecnologías. Estamos abiertos a todas las soluciones técnicas que hayan demostrado ser beneficiosas para nuestros clientes. Nuestra amplia experiencia en la integración y optimización de sistemas de energía y en el modelado de rendimiento y diseño de sistemas significa que podemos encontrar soluciones técnicas para la mayoría de las limitaciones.

Antes: convertir las plantas de carbón en modernas plantas de energía térmica renovable basadas en el almacenamiento de energía reutilizaría todos los activos, excepto las calderas de carbón, incluidos todos sus equipos de manejo de combustible y desechos. La mayoría de los componentes existentes de una central eléctrica de carbón – las turbinas, los generadores, el equipo de conmutación de electricidad, el sistema de transformadores y la transmisión (tanto hacia / desde la red) – se utilizarían todos en una versión modernizada, para poder operan junto con un nuevo sistema de almacenamiento de energía térmica y generación de vapor para el suministro de electricidad “a pedido” a la red.

Después: El sistema funciona cargando (calentando) sal fundida bombeada desde un tanque frío a un tanque caliente a través de un calentador de sal calentado eléctricamente, o directamente desde una plataforma CSP de calentamiento de sal fundida. El calor puede entonces almacenarse y las únicas pérdidas son las pérdidas térmicas de la superficie dependiendo de las capas de aislamiento de los tanques. Al descargar (enfriar) la sal se bombea a través de un generador de vapor donde el calor de las sales fundidas se convierte en vapor a alta presión, que puede impulsar la turbina de vapor existente y producir electricidad a la red a pedido, alimentada por excedentes de energía fotovoltaica y eólica. electricidad.

SK: ¿Qué componentes existentes podría conservar?

HAS: Podríamos guardar y reutilizar la mayoría de los componentes existentes de una central eléctrica de carbón: turbinas de vapor, generadores, el equipo de conmutación de electricidad de alto voltaje, el sistema de transformadores y la transmisión hacia y desde la red, la planta de tratamiento de agua, y el sistema de calefacción urbana, si corresponde; como en Dinamarca, por ejemplo. Quitaríamos solo los componentes de carbón, la caldera, la chimenea, la limpieza de gases de combustión y los equipos relacionados con el carbón. Luego instalaríamos nuestro sistema e-TES. Si lo prefiere, nuestro sistema podría instalarse en paralelo con las unidades de carbón existentes para una transición “sin sacudidas”, para la seguridad de tener una fuente de generación dual durante un período de reducción gradual del carbón.

SK: ¿Dinamarca necesita almacenamiento de energía?

TIENE: Sí. Dinamarca tiene 5,52 GW de energía eólica. Cuando tenemos exceso, vendemos a países vecinos como Noruega y Alemania, pero cuando nuestro suministro eólico es bajo, abastecen nuestra demanda. Pero comprar electricidad normalmente cuesta muchas veces más que la tarifa que obtenemos cuando la vendemos. Por supuesto, cada país y planta tiene sus condiciones especiales y su caso comercial. Necesitamos un mecanismo de mercado para incentivar el almacenamiento.

SK: ¿Permitir sería difícil?

PBJ: Para los propietarios u operadores de plantas de carbón existentes, la transición a una ‘operación verde’ requiere un mínimo de permisos adicionales. El nuevo modo de operación solo requiere que la planta de energía llegue a un acuerdo con el operador de la red para comprar y absorber electricidad de la red en las horas pico y con fines de equilibrio.

SK: ¿Qué haría esto rentable? Estados Unidos ofreció garantías de préstamos del gobierno para las primeras granjas solares estadounidenses a gran escala, por ejemplo.

PBJ: Solo estamos usando y proponiendo componentes de tecnologías probadas, y cada componente principal ya se puede financiar por sí solo, como la tecnología de almacenamiento de energía térmica de sales fundidas de CSP, por lo que el único obstáculo real es que la conversión de la planta de carbón aún no se ha demostrado. Por lo tanto, debemos demostrar la viabilidad futura, la tasa de rendimiento para los inversores durante la vida útil de la planta. Para que las instituciones financieras como los bancos o los fondos de pensiones inviertan, requieren un alto rendimiento garantizado de la inversión.

SK: ¿Quién podría financiar esta primera planta de demostración? Es completamente nuevo convertir una planta de energía de carbón para almacenar electricidad renovable. Sin embargo, el potencial global es enorme.

HAS: Los programas de la UE como Horizon2020 y EU-GreenDeal son las fuentes de financiación más comunes que solicitamos o participamos en la solicitud en colaboración con otras instituciones o propietarios. Sin embargo, EUDP es la agencia de financiación danesa más conocida para proyectos novedosos.

[Ed: EUDP apoyó primero otro CSP de Aalborg; La planta de calefacción urbana de Dinamarca Brønderslev Forsyning implementó la primera planta combinada de calor y energía híbrida de CSP / biomasa]

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