ThermalBattery™

La ENERGYNEST Thermal Battery™

Impulsándole hacia el futuro: Nuestra tecnología ThermalBattery™ para el almacenamiento de energía térmica

En el núcleo de todas nuestras soluciones de almacenamiento de energía se encuentra nuestra tecnología ThermalBattery™ modular y escalable, un almacenamiento de energía térmica de alta temperatura y estado sólido.

 

Al integrarse con la aplicación del cliente y los procesos individuales en el sitio, la ThermalBattery™ se conecta a sistemas independientes que utilizan aceite térmico o vapor como fluido de transferencia de calor para cargar y descargar energía verde bajo demanda.

Cómo nuestra tecnología convierte el calor en energía verde

(1) Para cargar la ThermalBattery™, el fluido de transferencia de calor (HTF) caliente fluye directamente a través de tuberías de acero incrustadas de arriba a abajo, transfiriendo energía térmica al HEATCRETE®, su material de almacenamiento central.

(2) La energía se almacena con una mínima pérdida de calor hasta que se necesita.

(3) Durante la descarga, el flujo se invierte; el fluido de transferencia de calor (HTF) frío entra por la parte inferior y sale caliente, suministrando energía desde la parte superior de la ThermalBattery™. Con agua/vapor como HTF, la ThermalBattery™ actúa como enfriador de vapor y condensador en modo de carga, y como caldera y supercalentador en modo de descarga, utilizando los mismos principios de los generadores de vapor instalados en centrales térmicas solares y convencionales.

Rango operativo de ThermalBattery™

La temperatura máxima para cargar nuestra batería es de unos 400 °C utilizando tuberías convencionales de acero al carbono. Las aplicaciones económicas cargan entre 250 °C y 400 °C y descargan entre 150 ° y 350 °C. Por lo general, las soluciones de los clientes varían de 5 a 1000 MWh, con periodos de carga/descarga que duran desde varios minutos a varias horas.
Operational Range of ThermalBattery
Rentable
Debido al diseño y a la elección del material, nuestra ThermalBattery™ representa una solución rentable para la recuperación del calor residual. Los módulos son fabricados por nuestros socios fuera del sitio y entregados a nuestros clientes para un fácil ensamblaje in situ, lo que reduce los costes y aumenta el valor.
Seguro de usar

Los módulos ENERGYNEST están diseñados de acuerdo con los códigos y estándares pertinentes y son intrínsecamente seguros debido a su diseño de tubería completamente soldada. También se someten a pruebas y certificaciones rigurosas antes de la entrega a las instalaciones del cliente y cuentan con la marca CE.

Fácil de instalar

Al llegar al sitio, los módulos están listos para ensamblarse de inmediato, lo que reduce significativamente el tiempo de construcción y brinda a los clientes un acceso más rápido a los beneficios operativos.

Recuperación rápida del carbono

La recuperación de la reducción de su huella de carbono con las soluciones ENERGYNEST es notablemente rápida, con un tiempo estimado de 2 meses según los cálculos actuales.
Eso significa que su estrategia de descarbonización pronto podría comenzar a amortizarse o a generar aún más valor.

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Desde la fundición hasta su ubicación: fácil transporte en camión o tren gracias al formato de contenedor estandarizado

Carga basada en sistema de aceite térmico

Los sistemas de aceite térmico preparados para el futuro están en el corazón de nuestras soluciones de almacenamiento de energía, energía solar y calor residual. En estos sistemas, el aceite térmico se usa para transferir energía térmica de un sumidero a la ThermalBattery™ antes de devolverla a un sumidero cuando sea necesario. Durante la carga, el aceite térmico caliente se bombea desde fuentes de calor como calentadores eléctricos, intercambiadores de calor o campos solares mediante un patín de bomba, moviéndose a través de las tuberías de acero de la ThermalBattery™ de arriba a abajo. Esto transfiere energía térmica al material de almacenamiento. En la descarga, el flujo del fluido se invierte. Se puede proporcionar una temperatura de salida constante tanto en la carga como en la descarga a través de sistemas de derivación de tuberías integrados con válvulas de control. Para equilibrar los cambios de volumen, el sistema incluye un vaso de expansión. El tipo de aceite térmico se adapta a las necesidades específicas del sistema y a los requisitos del cliente. El paquete Thermal-Oil-BOP, que incluye tuberías, bombas, válvulas y vaso de expansión, generalmente se entrega listo para instalar.

Carga basada en sistema de vapor

Los sistemas de vapor están en el corazón de nuestras soluciones de almacenamiento de vapor. Durante la carga, el vapor a alta presión de la fuente (red de vapor, turbina o caldera) fluye hacia el sistema donde se condensa en los módulos ThermalBattery™ mientras transfiere el calor al material de almacenamiento. El condensado se recoge en un recipiente a presión. Durante la descarga a un sumidero de media o baja presión (turbina, red de vapor o proceso de producción), la presión y la correspondiente temperatura de saturación descienden por debajo de la temperatura del material de almacenamiento, lo que inicia el proceso de evaporación tanto en los módulos como en el recipiente (intermitente). Una válvula de control en la parte superior del recipiente controla este proceso de evaporación dual para garantizar un suministro estable de vapor seco saturado o ligeramente sobrecalentado. Si es necesario, el sistema de evaporación se puede conectar en serie con un supercalentador ThermalBattery™ para proporcionar vapor sobrecalentado a alta temperatura. El vapor saturado o sobrecalentado se puede suministrar con presión y temperatura constantes, escalonadas o variables. El paquete Steam-BOP que incluye tuberías, válvulas y recipientes a presión se puede entregar listo para instalar en patín.

Diseño revisado por pares

El diseño de nuestro sistema y los resultados de nuestro piloto ThermalBattery™ se publicaron en el Journal of Energy Storage como artículo revisado por pares «Long-term performance results of concrete-based modular thermal energy storage system/Resultados de rendimiento a largo plazo del sistema modular de almacenamiento de energía térmica basado en hormigón»
Artículo del Journal [PDF]

Desde la producción hasta el montaje en obra: preparación de los casetes de acero antes de la fundición y montaje final de los módulos acabados en la planta de YARA en Porsgrunn, Noruega

Proyectos visionarios entregados con éxito

ENERGYNEST sometió su tecnología innovadora a pruebas rigurosas en nuestra prueba piloto de ThermalBattery™ instalada en Masdar, Abu Dhabi. Actualmente estamos entregando varios proyectos comerciales pioneros para diferentes aplicaciones.

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Alianzas para impulsar la transición energética

Gracias a unas relaciones sólidas con nuestros socios, integramos a la perfección nuestras ThermalBatteries™ en la infraestructura existente. La colaboración creativa y flexible con los líderes de la industria hace que pasar del calor residual a la energía sea una realidad hoy, no mañana.

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Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona una ThermalBattery™?

La energía en forma de calor se transfiere a la ThermalBattery™ utilizando un fluido de transferencia de calor (HTF, por sus siglas en inglés). El HTF puede ser, en principio, cualquier fluido con propiedades de transferencia de calor adecuadas. En la mayoría de los casos, se trata de aceite térmico o agua/vapor. El calor del HTF se transfiere al material de almacenamiento de estado sólido HEATCRETE® a través de tubos intercambiadores de calor de acero al carbono «en forma de U». No hay contacto directo entre el fluido de transferencia de calor y HEATCRETE®; la transferencia de calor se produce únicamente a través de los tubos de acero del intercambiador de calor. El diseño del elemento de almacenamiento térmico que utiliza tubos en U garantiza que se minimicen las tensiones térmicas en la dirección axial. Los elementos térmicos también incluyen una carcasa de acero que tiene tres funciones: una forma de fundición permanente, un refuerzo externo que reduce el riesgo de astillado o agrietamiento, y una contención de HTF (en el caso muy poco probable de fuga de HTF dentro del elemento).

¿Qué diferencia a ENERGYNEST de las baterías electroquímicas?

Las baterías electroquímicas, como las de iones de litio y las de ácido de plomo, necesitan electricidad para cargarse, mientras que la ENERGYNEST ThermalBattery™ se carga con calor. Esto significa que ThermalBattery™ se puede utilizar para aplicaciones (como calor y energía combinados) que no son físicamente posibles con baterías electroquímicas. Además, ThermalBattery™ tiene una vida útil significativamente más larga, una degradación del rendimiento casi nula, además de estar fabricado con materiales totalmente reciclables. Estos materiales consisten principalmente en acero y hormigón, que son materiales básicos baratos y disponibles en todo el mundo. Es por eso que el sistema tiene un coste significativamente menor que las baterías.

¿Quién es responsable de construir la ThermalBattery™?

Ofrecemos a nuestros clientes la opción más conveniente para su situación, que suele ser una de estas dos: El cliente trae su propio contratista de EPC al lugar y ENERGYNEST ofrece servicios de asesoramiento in situ para guiarlo durante la construcción de la ThermalBattery™.   Estamos a cargo de una solución llave en mano, junto con uno de nuestros socios internacionales de EPC.

¿Cómo aseguran la calidad del sistema?

Solo trabajamos con proveedores y socios certificados ISO 9001: 2015, que brindan la máxima confianza en nuestros productos y servicios. Además, realizamos auditorías de segundos, junto con organismos certificados, y supervisión in situ durante las fases críticas del proceso de construcción.

¿Cuál es el tiempo de espera para instalar una ThermalBattery™? (asumir: entrega de materiales + construcción)

Tres meses después del cierre del diseño de ThermalBattery™, los componentes clave están listos para enviarse. La duración del transporte dependerá mucho de la ubicación del proyecto: desde una semana en un proyecto europeo, hasta un mes, si es en el extranjero. La duración del proceso de construcción depende del tamaño del almacenamiento, pero una buena referencia son tres meses para un proyecto pequeño, desde obras civiles hasta la puesta en marcha en frío, a seis meses para un proyecto más grande.

¿Cuáles son las emisiones de carbono asociadas con la construcción de una ThermalBattery™?

Las emisiones dependen en gran medida del contexto y es probable que varíen de un proyecto a otro. Lo que sí es seguro es que, en general, el efecto no será sustancialmente más significativo que el del cemento. Una estimación total conservadora situaría las emisiones totales en 15 kg por kWh de capacidad de almacenamiento. Comparando este número con aproximadamente 300 g de CO2 por kWh de la quema de combustibles fósiles, se puede ver que un número razonable para el reembolso de la deuda de CO2 de una ThermalBattery™ es menos de dos meses. Por lo tanto, sin importar el tipo de proyecto, ENERGYNEST ThermalBattery™ recuperará la deuda de carbono muy rápidamente. Así, ENERGYNEST ThermalBattery™ constituye una solución elegante y rentable para reducir las emisiones de carbono en las industrias intensivas en calor y la generación de energía eléctrica.

¿Cómo se generan ahorros y se reducen las emisiones de carbono de las instalaciones industriales?

Los desarrolladores del proyecto ENERGYNEST comenzarán evaluando los datos del proceso de la instalación. Esto incluye analizar diferentes fuentes de calor y disipadores de calor, en términos de temperatura, presión y caudales. Muchas instalaciones industriales tienen procesos que son intermitentes o muy variables en su producción y consumo de energía. Al recuperar energía térmica de fuentes de calor residual de alta temperatura, almacenarla y descargar esta energía en procesos posteriores en un momento posterior, ENERGYNEST abre posibilidades completamente nuevas para la recuperación de calor residual: En lugar de consumir combustibles fósiles para generar el calor que necesitan, las industrias pueden confiar simplemente en la energía térmica almacenada. La reducción del consumo de combustibles fósiles permite una reducción equivalente de las emisiones de carbono. ThermalBattery™ garantiza de manera efectiva a los propietarios de plantas industriales una gestión óptima del uso de energía.

¿Qué tipo de oportunidades de ingresos crea para los productores de energía independientes?

ThermalBattery™ es la solución de máxima flexibilidad para centrales térmicas. Puede integrarse directamente en los ciclos de vapor existentes, proporcionando efectivamente un almacenamiento intermedio de vapor entre la caldera y la turbina. Esto permite a los operadores de la planta hacer funcionar la caldera de forma continua mientras aumentan o reducen la producción eléctrica según la demanda. Según el caso, el tiempo de reacción del sistema puede ser inferior a 7 segundos. Esto convierte a ThermalBattery™ en una solución perfecta para proporcionar a las plantas de energía térmica la flexibilidad necesaria para responder a la respuesta de frecuencia primaria. Por lo tanto, ThermalBattery™ puede diseñarse para proporcionar un tiempo de respuesta corto o largo, según lo que proporcione más valor en los mercados de electricidad.

¿Cuánto cuesta la ThermalBattery™?

El coste del material para nuestros módulos de almacenamiento básicos depende completamente de la capacidad de almacenamiento real y de las condiciones individuales del proyecto. Esto incluye el medio de almacenamiento, la contención del medio y los medios para introducir y extraer calor del medio. También se han de tener en cuenta los costes locales de EPC, que tienden a variar significativamente de un proyecto a otro. Por lo tanto, el coste total del sistema variará según su tamaño, funcionalidad, subcomponentes y ubicación geográfica.

¿Qué tipo de temperaturas puede manejar la ThermalBattery™?

Nuestro material de almacenamiento HEATCRETE® ha sido probado hasta 550 °C y está garantizado para funcionar según lo previsto hasta 450 °C.

¿Cómo resiste ThermalBattery™ el estrés de la expansión térmica?

El material de almacenamiento está diseñado para tener un coeficiente de expansión térmica similar al de las tuberías de acero al carbono fundido.

¿Cuántos ciclos de carga/descarga puede manejar la ThermalBattery™?

Con ciclos diarios, una ThermalBattery™ experimentaría menos de 20 000 ciclos durante 50 años de funcionamiento. Dado que los valores de tensión están muy lejos de los valores de falla de los hormigones, la tensión y la fatiga no plantean problemas de funcionamiento para nuestro sistema ThermalBattery™ durante 10 000 – 20 000 ciclos.

¿Se degrada el rendimiento de ThermalBattery™ con el tiempo?

La ThermalBattery™ en sí misma no sufre ninguna degradación del rendimiento durante el funcionamiento, ya que el sistema está hecho completamente de hormigón y acero duraderos, que pueden tolerar decenas de miles de ciclos de tensión. Todos los materiales se operan dentro de los límites que preservan su integridad hasta 50 años.

¿Cómo se minimiza el riesgo técnico?

ENERGYNEST ha diseñado la Thermal Battery™ para tener los riesgos técnicos más bajos posibles. Nuestra tecnología ha sido objeto de un importante número de pruebas, tanto en entornos de laboratorio como con instalaciones piloto operativas reales, que se han certificado por parte de auditores externos. Los datos sobre el rendimiento exacto del material se pueden compartir previa solicitud. El diseño modular del sistema permite afrontar con agilidad las averías y contingencias del material, cerrando la parte del almacén afectada.

¿Cuáles son las pérdidas de calor con el tiempo?

Las pérdidas térmicas serán inferiores al 2 % durante 24 horas para proyectos a gran escala. Los proyectos más pequeños tendrán pérdidas algo mayores a medida que aumenta la relación superficie-volumen.

¿Qué mantenimiento requiere la ThermalBattery™?

La ThermalBattery™ requiere un mantenimiento muy bajo ya que no hay piezas móviles aparte de unas pocas válvulas de control en la interfaz de la tubería con la planta.

¿Con qué rapidez puede responder la batería?

La ENERGYNEST ThermalBattery™ puede responder muy rápidamente y puede proporcionar desde una respuesta de frecuencia a corto plazo (30 minutos de carga/descarga) hasta ciclos más largos durante varios días.

¿Cómo se mide el rendimiento de ThermalBattery™?

El rendimiento de ThermalBattery™ se basa en las mediciones de la temperatura HTF de entrada y salida y el flujo másico a través del sistema. Estos parámetros permiten un control preciso del rendimiento. En el caso de agua/vapor, el rendimiento se mide en función del flujo másico de fluido en forma líquida (agua) o vapor, combinado con la temperatura y la presión.
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Descarbonizar el calor industrial con almacenamiento de energía térmica.

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