Quan pensem en l’emmagatzematge tèrmic, el primer pensament de tothom és sobre l’emmagatzematge d’aigua, que és barat, està àmpliament disponible i s’utilitza des de fa diversos anys, cosa que el fa fiable. Però és realment així o hi ha altres alternatives que val la pena considerar?
Els emmagatzematges d’aigua s’han utilitzat en sistemes d’aigua calenta sanitària i de calefacció o refrigeració d’espais durant molt de temps i gairebé tots els productors d’equips hidrònics o HVAC tenen les seves línies de productes per a emmagatzematge d’aigua. Tanmateix, els emmagatzematges d’aigua són força voluminosos… pots pensar en un emmagatzematge d’aigua a casa teva al costat de la bomba de calor? No, la vostra imatge mental probablement col·locarà l’emmagatzematge a l’exterior en combinació amb el vostre escalfador d’aigua solar. La situació és encara pitjor si pensem en un magatzem destinat a tot un edifici, que requereix una sala tècnica dedicada. A més, els emmagatzematges d’aigua pertanyen a la categoria d’emmagatzematge sensible, sistemes en què l’energia s’emmagatzema en forma de calor sensible: cada grau de temperatura més (en el cas que es vulgui emmagatzemar “calor”) o menys (en el cas que es vulgui emmagatzemar “fred”) significa que teniu més energia al vostre sistema. Tanmateix, això significa que les pèrdues de calor a través del medi ambient, especialment en climes molt freds durant l’hivern o climes molt càlids durant l’estiu, poden afectar molt la capacitat d’emmagatzematge. Mirem més de prop l’emmagatzematge termoquímic.
El què
L’emmagatzematge termoquímic es basa en un principi completament diferent: principi en la utilització de la calor de reacció absorbida i alliberada per una reacció reversible (Kerskes, 2016). Una descripció general del procés es representa a l’eq. 1, on els elements de reacció A i B reaccionen junts per formar el compost AB alliberant energia tèrmica, ΔHreac (fase de descàrrega) i el compost AB es poden dividir en els elements de reacció A i B subministrant energia tèrmica ΔHreac (fase de càrrega).
A+∆Hreac ↔B+ C (1)
El principi de funcionament del TES termoquímic també es mostra a la figura 1. És evident que el sistema és capaç de mantenir l’energia tèrmica emmagatzemada sense cap pèrdua sempre que els dos elements de reacció es mantinguin separats. Aquesta característica és de gran importància, de fet permet considerar aquesta tecnologia com una de les més prometedores per a TES a llarg termini (estacional).
Per què
La densitat d’energia de l’emmagatzematge termoquímic, és a dir, la quantitat d’energia que es pot emmagatzemar per volum d’envàs, és molt superior a la de l’emmagatzematge sensible (l’emmagatzematge tradicional d’aigua), tal com es mostra a la figura 2. Això vol dir que en comptes d’un magatzem d’uns 200 l (que és l’estàndard per a una casa unifamiliar), és possible tenir-ne un de 50 l.
On
Una altra particularitat de l’emmagatzematge termoquímic és la possibilitat d’utilitzar el mateix sistema per treballar a diferents nivells de temperatura, és a dir, tant per a l’emmagatzematge “calor” com “fred”, que és útil quan l’emmagatzematge està connectat, per exemple, a una bomba de calor que pot treballar tant en modalitat d’estiu com d’hivern.
Activitats d’emmagatzematge d’Hypergryd
Dins d’HYPERGRYD, les activitats d’emmagatzematge d’energia tèrmica les realitzen conjuntament CNR ITAE (Institut de Tecnologies Energètiques Avançades, pertanyent al Consell Nacional d’Investigació d’Itàlia) i Sorption Technologies GmbH. Fins ara, l’activitat s’ha dedicat a la selecció de materials d’emmagatzematge que puguin funcionar bé en les condicions de funcionament previstes per al projecte. En aquest cas, és possible utilitzar magatzems d’absorció com a magatzems descentralitzats a nivell de districte/subestació o fins i tot a nivell d’edifici, carregant-los directament des de l’anell principal de calefacció/refrigeració urbana o en combinació amb bombes de calor. Això és especialment útil en la nova generació de DHC, que s’apropen al concepte de xarxa “temperatura neutra”, en la qual la temperatura es manté el més a prop possible de la temperatura ambient. Al mateix temps, la nova generació de DHC està pensada per acollir una proporció més gran d’energies renovables dins de les xarxes (tèrmiques i elèctriques), cosa que requereix sistemes d’emmagatzematge adequats per a l’afaitat màxim i el desplaçament de càrrega. La selecció s’ha reduït a dos materials compostos, Gel de sílice/LiCl i gel de sílice/CaCl2. Al mateix temps, s’està investigant la millor disposició per al sistema. A la figura 3 es mostra un exemple d’emmagatzematge a petita escala per a la definició del disseny d’emmagatzematge i actualment en prova al CNR.
Què esperar
El prototip final d’emmagatzematge d’absorció tindrà un disseny modular i es provarà tant per a la calefacció com la refrigeració. L’objectiu és aconseguir una capacitat d’emmagatzematge de 30 kWh i una potència màxima de 15 kW amb una densitat d’emmagatzematge esperada d’uns 130 MJ/m3. El sistema s’instal·larà al laboratori viu d’IMP-PAN a les instal·lacions de KEZO a Polònia.
Escrit per Valeria Palomba del CNR ITAE
