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Investigación en Materiales y Diseños Innovadores para Receptores Avanzados Solares (MIRASOL)

19 Dic 2017 | Energía | Competitivos
Referencia:
ENE2012-39385-C03-01
Fecha:
2013 - 2015
Investigador principal:
Fausto Rubio (ICV-CSIC). Marcelino Sánchez (CENER)
Participantes:
Instituto de Cerámica y Vidrio (CSIC). Centro Nacional de Energías Renovables (CENER). Prodintec.

El objetivo principal del proyecto es la investigación fundamental en materiales de altas prestaciones que permitan más adelante el desarrollo de receptores solares de alta temperatura y eficiencia, garantizando la fiabilidad y durabilidad de los mismos en las exigentes condiciones de trabajo que la tecnología de alta concentración requiere. Mediante la creación de la base de conocimiento necesaria en materiales, se podrá dar el salto esperado para que la tecnología solar termoeléctrica desarrolle todo su potencial de alto rendimiento y eficiencia, aumentando su competitividad frente a otras fuentes de energía convencionales e impulsando su crecimiento y diseminación.
En el marco del proyecto se investigarán soluciones basadas en nuevos materiales que puedan cumplir con las especificaciones definidas. Entre estas soluciones estarán:

  • Los materiales de matriz metálica o intermetálica reforzada con nanoparticulas cerámicas para mejorar sus propiedades, el coeficiente de expansión térmica (CTE) y aumentar su durabilidad  [1][2]
  • Los materiales cerámicos con CTE ~ 0 y que soporten elevados gradientes térmicos
  • Los materiales vítreos, vitrocerámicos o vitrometálicos con CTE ~ 0 y mejora de sus propiedades mecánicas
  • La generación de microtexturas superficiales y geometrías tridimensionales en los materiales que permitan mejorar la absorción de la energía (“light trapping”)
  • Otras alternativas de basadas en nanomateriales

Como etapa final del proyecto, se estudiará la viabilidad técnica y económica de un receptor solar de alta eficiencia y elevada concentración de flujo mediante sistemas ópticos [3] basados en las soluciones estudiadas en el proyecto. La metodología para reducir las perdidas se basará en aspectos ópticos y térmicos. La primera estratégia será el desarrollo de nuevas estructuras de receptores usando trampas luz (light trapping) obteniendo temperaturas mayores en la parte posterior y reduciendo las pérdidas térmicas de la parte frontal en contacto con el aire ambiente. La segunda estratégia se basará en la fabricación de materiales con gradiente funcional para crear una serie monolítica de recubrimientos hechos a medida mediante varias configuraciones de diferentes coeficientes térmicos y coeficientes ópticos de absorción. Se analizará el diseño monolítico y la fabricación de receptores con tecnologías de texturizacion 3D.

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