El proyecto DESOLINATION alcanza un hito importante en Arabia Saudí

El proyecto DESOLINATION alcanza un hito importante en Arabia Saudí

Los componentes clave llegan al centro de demostración de la Universidad Rey Saud 

DESOLINATION se acerca a la validación del sistema de CSP-desalinización con la llegada de componentes críticos del sistema a nuestro centro de demostración de la Universidad Rey Saud (KSU) en Arabia Saudí. Esto supone un gran paso adelante en la puesta en marcha de nuestra innovadora tecnología combinada de CSP y desalinización. Se espera que la planta de demostración completa esté en funcionamiento a partir de febrero de 2026.

Contenedor de acoplamiento adaptable in situ 

El primer contenedor, que alberga el sistema de Acoplamiento Adaptativo, ha llegado con éxito a la KSU y está actualmente a la espera de ser conectado. El Adaptive Coupling es un sofisticado sistema de control e integración que gestiona dinámicamente los flujos de energía entre múltiples subsistemas. Actúa como el “puente inteligente” que almacena y distribuye de forma óptima la energía térmica entre el ciclo supercrítico de CO₂ CSP, el ciclo de aire Brayton CSP y la unidad de desalinización, controlando las transferencias de calor entre los subsistemas de la planta.  

Instalación completa del intercambiador de calor 

En marzo de 2025, se instaló con éxito in situ el intercambiador de calor DESOLINATION, un innovador intercambiador de calor que facilita de forma eficiente la transferencia de calor entre el ciclo de sCO₂ energía y los componentes de almacenamiento térmico y desalinización. Para dar cabida a este componente crítico, se modificaron las torres existentes en la Universidad Rey Saud, garantizando una integración adecuada con la arquitectura general del sistema y permitiendo una eficiencia óptima de la transferencia de calor en toda la planta. 

Próximas llegadas 

El calendario del proyecto sigue avanzando según lo previsto, y se espera que dos componentes principales lleguen en diciembre de 2025: 

  • Unidad de desalinización: Actualmente en su fase final de fabricación en Alemania, este contenedor ha completado todas las certificaciones necesarias y está a la espera de la certificación final de la Embajada de Arabia Saudí antes de su envío. 
  • Condensador refrigerado por aire: el refrigerador seco se ha diseñado y fabricado, listo para su despliegue con el fin de mejorar las capacidades de gestión térmica del sistema. 

    Integración completa de sistemas 

    Más allá de los contenedores principales, se han logrado avances significativos en todos los componentes del proyecto: 

    • Se ha completado el diseño del sistema de almacenamiento térmico en sales fundidas y se ha adaptado para integrarlo en los contenedores en la medida de lo posible. 
    • Se ha finalizado el diseño del armario eléctrico, que incorpora todos los controles y sistemas de supervisión necesarios. 
    • Se han elaborado descripciones funcionales de todas las fases del sistema, que se perfeccionan continuamente para adaptarlas a las especificaciones finales del diseño. 
    • Continúa la preparación del emplazamiento, y se está desarrollando el diseño de los cimientos para alojar tanto el sistema de desalinización como los componentes de suministro de gas. 
            De cara al futuro

            Con la fuente de electricidad preaprobada por las autoridades de la KSU y las conversaciones iniciadas con los principales proveedores de gas (CO₂ y N₂), el proyecto avanza hacia la fase de puesta en servicio. Está previsto que el acoplamiento adaptable se ponga en marcha junto con el sistema de desalinización una vez que todos los contenedores se hayan colocado de acuerdo con el diseño final. 

            La demostración DESOLINATION avanza rápidamente hacia una producción combinada de energía solar concentrada y agua desalinizada, y los socios esperan la inauguración de la planta, prevista para el primer trimestre de 2026 en la Universidad Rey Saud.  

            Los socios del proyecto DESOLINATION visitan una planta ESTC durante el evento Solar & Storage Live KSA 2024

            Los socios del proyecto DESOLINATION visitan una planta ESTC durante el evento Solar & Storage Live KSA 2024

            Como parte de sus actividades de difusión, el proyecto DESOLINATION ocupó un lugar destacado durante el Energía solar y almacenamiento Live KSA 2024 celebrado en Riad (Arabia Saudí). El socio del proyecto, Aalborg CSP (ACSP), participó en el evento con un stand específico en el que se dirigió a un público local diverso y amplio que incluía instaladores, usuarios comerciales e industriales, propietarios y terratenientes y empresas de servicios públicos.

            Con motivo de esta participación, representantes clave de los socios del proyecto DESOLINATION, Aalborg CSP, Hammam Soliman y Miguel Herrador Moreno, visitaron el centro de demostración de DESOLINATION situado en la Universidad Rey Saud (KSU) de Riad. La visita fue organizada por nuestros socios del proyecto, el Dr. Hany Al-Ansary y Zeyad Almutairi de la KSU, y brindó la oportunidad de observar de primera mano las tecnologías innovadoras que sustentan el proyecto.

            El proyecto DESOLINATION presenta soluciones pioneras que combinan la energía solar con sistemas avanzados de desalinización. Uno de los aspectos más destacados de la visita fue la planta de energía solar concentrada (CSP) de 200 kW de la Universidad Rey Saud, que funciona con una torre de energía solar de ciclo Brayton de aire. Esta instalación ejemplifica la misión del proyecto al aprovechar el calor solar que de otro modo se desperdiciaría, utilizándolo para impulsar tecnologías de desalinización de vanguardia. Esta integración ofrece la doble ventaja de producir energía sostenible y agua dulce, dos recursos esenciales para un futuro sostenible.

            El centro de demostración de DESOLINATION se ampliará en su segunda fase, que incluirá la instalación de un ciclo de 2 MWe que utilizará mezclas de CO₂. Al igual que el sistema de ciclo Brayton, esta nueva tecnología también se integrará en el proceso de desalinización, mostrando la escalabilidad y adaptabilidad de las soluciones solares para las necesidades de energía y agua.

            A través de su participación en Solar & Storage Live KSA 2024, el proyecto DESOLINATION llegó a una amplia audiencia, compartiendo su visión para revolucionar la integración de las energías renovables y la desalinización. El evento puso de relieve el compromiso de los socios del proyecto con el impulso de la innovación y el avance de tecnologías que aborden los retos mundiales de la eficiencia energética y la sostenibilidad del agua.

            A través de eventos como Solar & Storage Live KSA 2024, el proyecto DESOLINATION está ampliando su impacto, demostrando cómo la tecnología ESTC puede abordar los retos energéticos e hídricos a escala mundial.

            ¿Qué es un

            ¿Centrales solares de concentración?

            A Central termosolar es un tipo de instalación de energía renovable que utiliza espejos o lentes para concentrar la luz solar en una pequeña zona, normalmente un receptor, para generar grandes cantidades de calor. Esta energía térmica se utiliza después para producir electricidad, a menudo alimentando una turbina de vapor o un motor térmico. Las centrales ESTC difieren de los sistemas solares fotovoltaicos (FV), que convierten directamente la luz solar en electricidad.

            Componentes clave de una central ESTC:

            1. Concentradores: Espejos o lentes enfocan la luz solar hacia un receptor. Las distintas tecnologías ESTC utilizan diferentes tipos de concentradores:

            2. Receptor: La luz solar concentrada calienta un fluido, generalmente aceite, sal fundida o aire, que transfiere el calor a un generador de vapor.

            3. Ciclo de potencia: El calor del receptor se utiliza para producir vapor, que acciona una turbina conectada a un generador, produciendo electricidad. Las centrales ESTC suelen utilizar ciclos Rankine tradicionales, y los sistemas avanzados pueden utilizar ciclos de potencia Brayton o de CO2.

            4. Almacenamiento térmico: Una gran ventaja de las centrales ESTC es su capacidad para almacenar calor en materiales como las sales fundidas, lo que les permite generar electricidad incluso después de la puesta de sol.

            Aplicaciones

            Las centrales ESTC son especialmente adecuadas para regiones con mucha luz solar directa, como desiertos o climas soleados. Cada vez se integran más con sistemas como desalinización and almacenamiento térmico, mejorando su eficiencia y ampliando su uso más allá de la producción de electricidad.

            Avance de los intercambiadores de calor impresos en 3D en el proyecto DESOLINATION: Un hito en la Universidad LUT

            Avance de los intercambiadores de calor impresos en 3D en el proyecto DESOLINATION: Un hito en la Universidad LUT

            Como parte de la misión del proyecto DESOLINATION de descarbonizar el proceso de desalinización, se ha alcanzado un hito importante en la Universidad LUT: el validación experimental de una impresora 3D heat exchanger. Este avance demuestra que fabricación aditiva (también conocida como impresión 3D) puede mejorar significativamente el rendimiento de los intercambiadores de calor utilizados en dióxido de carbono supercrítico (sCO2) Ciclos Brayton, y allanar el camino hacia sistemas energéticos más eficientes.

            Recientemente, el equipo del proyecto DESOLINATION alcanzó un hito importante al validar con éxito su montaje experimental en Universidad LUT. Este proceso de validación implicó varios pasos clave:

            1. Diseño: El equipo desarrolló un plano para el intercambiador de calor impreso en 3D, centrándose en optimizar su forma y funcionamiento.
            2. Simulación: Utilizando herramientas como Dinámica de fluidos computacional (CFD), El equipo simuló cómo funcionaría el intercambiador de calor en condiciones reales.
            3. Fabricación aditiva: El intercambiador de calor se imprimió utilizando técnicas avanzadas de impresión en 3D, lo que permitió un diseño más intrincado y eficiente.
            4. Montaje: A continuación, las piezas impresas se ensamblaron en un intercambiador de calor totalmente funcional.
            5. Pruebas: El último paso consistió en probar el intercambiador de calor para asegurarse de que podía soportar las presiones y temperaturas previstas en el ciclo Brayton de sCO2.

            La conclusión con éxito de estos pasos demuestra que los intercambiadores de calor impresos en 3D pueden funcionar eficazmente en entornos de alta presión y alta temperatura. Este avance supone un paso importante hacia la integración de estos diseños avanzados en los sistemas de energía solar por concentración (CSP) del mundo real.

            Qué significa esto para el futuro de la energía sostenible

            La capacidad de utilizar intercambiadores de calor impresos en 3D en los ciclos Brayton de sCO2 tiene implicaciones de gran alcance para el proyecto DESOLINATION y más allá. Al mejorar la eficiencia de la conversión energética, estas innovaciones facilitarán la generación de electricidad limpia a partir de fuentes renovables como la energía solar. Esto es especialmente importante para el objetivo del proyecto de descarbonizar la desalinización, que requiere grandes cantidades de energía para producir agua dulce en regiones áridas.

            El papel de los intercambiadores de calor en la desalinización y la generación de energía

            Los intercambiadores de calor son cruciales en los sistemas que convierten el calor en energía utilizable. En el proyecto DESOLINATION, son componentes clave en el sCO2 Ciclo Brayton, un proceso termodinámico que utiliza el calor para generar electricidad. Cuando se combina con energía solar de concentración (ESTC)-que concentra la energía solar para producir altos niveles de calor-, estos sistemas ofrecen una forma más eficiente de producir energía al tiempo que reducen las emisiones de carbono.

            Sin embargo, la creación de intercambiadores de calor capaces de soportar las condiciones extremas que exigen los ciclos Brayton de sCO2 (temperaturas de hasta 600 °C y presiones de unos 250 bares) plantea importantes retos. Ahí es donde fabricación aditiva entra.

            Fabricación aditiva: Un cambio de juego para el diseño de intercambiadores de calor

            Las técnicas de fabricación tradicionales suelen limitar el diseño de los intercambiadores de calor, lo que dificulta su optimización para obtener la máxima eficiencia. La fabricación aditiva, o impresión 3D, resuelve este problema permitiendo a los ingenieros crear diseños más complejos que serían imposibles con los métodos convencionales.

            En el proyecto DESOLINATION, el equipo utilizó la impresión 3D para crear intercambiadores de calor altamente especializados que se adaptan mejor a las condiciones de alta presión y alta temperatura del ciclo Brayton del sCO2. Se espera que estos nuevos diseños mejoren la eficiencia global del sistema, haciéndolo más eficaz a la hora de convertir la energía solar en electricidad.

            A medida que DESOLINATION avance, el continuo desarrollo y ensayo de intercambiadores de calor impresos en 3D desempeñará un papel crucial en la creación de sistemas energéticos más sostenibles y eficientes. Con cada hito, el proyecto se acerca más a su visión de un mundo en el que la desalinización funcione con energías limpias y renovables. Al combinar tecnologías punteras como la fabricación aditiva y procesos termodinámicos avanzados, el proyecto DESOLINATION está allanando el camino hacia un futuro más ecológico y con mayor seguridad hídrica.

            Los límites del diseño de intercambiadores de calor con CFD en el proyecto DESOLINATION

            Los límites del diseño de intercambiadores de calor con CFD en el proyecto DESOLINATION

            El proyecto DESOLINATION, financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea, está dando pasos notables en su misión de descarbonizar la desalación. Uno de los avances más emocionantes procede de nuestro trabajo para optimizar... intercambiadores de calor para su uso en dióxido de carbono supercrítico (sCO2) Ciclos Brayton. Estas innovaciones podrían revolucionar la forma de generar energía a partir de fuentes renovables como la solar. A continuación se explica cómo Dinámica de fluidos computacional (CFD) desempeña un papel clave en este esfuerzo.
            El papel del CFD: optimizar el rendimiento de los intercambiadores de calor

            Diseñar intercambiadores de calor que puedan funcionar en estas condiciones extremas no es tarea fácil. Para garantizar el mejor diseño posible, DESOLINATION utiliza Dinámica de fluidos computacional (CFD)-una potente herramienta informática que modela cómo fluyen los fluidos y cómo se transfiere el calor en sistemas complejos.

            CFD permite al equipo del proyecto (en particular TEMISTh) para simular el rendimiento del intercambiador de calor en un entorno virtual. Esto incluye analizar factores clave como:

            • Eficiencia térmica: La capacidad del intercambiador para transferir calor de un fluido a otro.
            • Caída de presión: La reducción de presión que se produce a medida que el fluido circula por el intercambiador de calor, que puede afectar al rendimiento global del sistema.
            • Limitaciones termomecánicas: Los esfuerzos estructurales que debe soportar el intercambiador a altas temperaturas y presiones.

            Gracias a la CFD, el equipo puede encontrar el equilibrio óptimo entre eficiencia térmica y caída de presión, lo que garantiza el buen rendimiento del intercambiador de calor y su durabilidad.

            ¿Qué son los intercambiadores de calor y por qué son importantes?

            A heat exchanger es un dispositivo que transfiere calor de un fluido (líquido o gas) a otro. En los sistemas energéticos, son esenciales para convertir el calor en energía utilizable. En el proyecto DESOLINATION, el objetivo es crear intercambiadores de calor altamente eficientes que puedan funcionar en condiciones extremas: temperaturas de hasta 600 °C y presiones de hasta 250 bares. Estas condiciones son necesarias para dióxido de carbono supercrítico (sCO2) Ciclo Brayton, un proceso que utiliza el calor para generar electricidad de forma más eficiente que los ciclos de vapor tradicionales.

            Pruebas reales en la Universidad Rey Saud

            Tras ajustar el diseño mediante CFD, el siguiente paso son las pruebas en condiciones reales. El equipo tiene previsto hacer funcionar estos intercambiadores de calor durante 4.000 horas en una planta piloto en King Saud University. Estas pruebas acercarán el proyecto a Nivel de preparación tecnológica (TRL) 7, lo que significa que la tecnología estará lista para su despliegue en sistemas del mundo real.

            El papel del CFD: optimizar el rendimiento de los intercambiadores de calor

            Los resultados preliminares de estas simulaciones son prometedores. El equipo cree que sus diseños podrían ampliar las posibilidades de los intercambiadores de calor en los ciclos Brayton de sCO2. Si tienen éxito, estas innovaciones allanarán el camino para unos ciclos Brayton de sCO2 más eficientes. energía solar de concentración (ESTC) en las que la energía solar se concentra para generar altos niveles de calor, que luego puede utilizarse para producir electricidad.

            CFD: más que una herramienta de ingeniería

            Más allá de sus capacidades técnicas, el CFD también ha demostrado ser una poderosa herramienta de comunicación. Las simulaciones que crea proporcionan representaciones visualmente atractivas de cómo el calor y los fluidos se mueven por el sistema, lo que facilita la explicación de la ciencia que hay detrás del proyecto a un público más amplio.

            Al utilizar la CFD para diseñar y optimizar estos intercambiadores de calor de última generación, el proyecto DESOLINATION está dando un paso de gigante hacia sistemas energéticos más sostenibles y eficientes, acercándonos a un futuro en el que la desalinización pueda funcionar con energías limpias y renovables.

            Caracterización preliminar de la planta de demostración del proyecto de desalinización: Diseño y operatividad fuera de diseño

            Caracterización preliminar de la planta de demostración del proyecto de desalinización: Diseño y operatividad fuera de diseño

            El proyecto DESOLINATION, faro de la innovación en energías renovables, ha dado un gran paso adelante con el análisis preliminar del rendimiento de su planta de demostración.

            Presentado recientemente en la ASME Turbo Expo 2024, Esta obra reúne la experiencia de TEMISth, UNIBS (Universidad de Brescia), and Politécnico de Milán (POLIMI) para explorar el potencial de un novedoso ciclo de energía construido para la sostenibilidad y la eficiencia.

            ¿Qué hace única a esta planta de demostración?

            Esta planta de demostración opera un ciclo de potencia transcrítico recuperativo simple, un sistema que marca nuevas pautas en la conversión de energía. Esto es lo que lo hace destacar:

            • Fluido de trabajo innovador: En lugar de fluidos convencionales, la planta utiliza una mezcla de CO₂ y SO₂., seleccionado por sus propiedades termodinámicas únicas.
            • Adaptado a condiciones duras: Diseñado para prosperar en entornos con alta radiación solar and temperaturas ambiente elevadas, Este sistema refrigerado por aire refleja los retos reales a los que se enfrentan las empresas. Energía solar por concentración (CSP) plantas.
            Principales características del ciclo
            • Potente pero compacta: El corazón del sistema es una turbina axial que gestiona un caudal de 0,2 m³/s, lo que permite una potencia de 1,8 MWel.
            • Intercambiadores de calor de nueva generación: Equipado con recuperadores e intercambiadores de calor de estructura giroscópica, Estos componentes maximizan la transferencia térmica a la vez que minimizan el uso de material.
            • Precisión de modelado: Las simulaciones avanzadas en MATLAB, mejoradas por los resultados de la dinámica de fluidos computacional (CFD), garantizan que el sistema esté optimizado tanto para las condiciones de diseño como para las que no lo están.
            ¿Hasta qué punto es eficaz?

            La eficiencia es clave en los sistemas de energía renovable, y la planta de demostración DESOLINATION no defrauda. Al funcionar en un modo de presión deslizante, el ciclo alcanza eficiencias impresionantes de más del 30%, incluso con carga parcial.

            Adaptación a los cambios de temperatura

            Una de las características más destacadas de este sistema es su capacidad para hacer frente a condiciones ambientales variables:

            • En temperaturas ambiente elevadas (por encima de 30°C), el ciclo funciona a la perfección, gracias a los ventiladores del condensador de velocidad fija.
            • En temperaturas más bajas (alrededor de 10°C), la velocidad del aire puede ajustarse para garantizar un funcionamiento óptimo.
            Gestión del inventario del sistema

            El estudio también profundiza en el sistema de tuberías de la planta, revelando que el inventario total de fluidos está muy influido por el funcionamiento del condensador. Los ajustes en el almacenamiento de fluidos de hasta 300 kg son necesarios para mantener la estabilidad al cambiar entre diferentes condiciones de temperatura.

            Esta investigación representa un hito importante en la misión del proyecto DESOLINATION de desarrollar sistemas de energía renovable que no sólo sean eficientes, sino también adaptables a diversas condiciones del mundo real. Al tender un puente entre el diseño innovador y la aplicación práctica, la planta de demostración es un atisbo del futuro de la generación de energía limpia y sostenible.
            Innovative Thermodynamic Solutions: effective and efficient coupling of CSP and desalination technologies

            Innovative Thermodynamic Solutions: effective and efficient coupling of CSP and desalination technologies

            Discover our groundbreaking work over the past year in advancing CO2 mixtures for thermodynamic cycles, pushing the boundaries of energy efficiency and sustainability.

            The research team from the Energy Department at Politecnico di Milano (POLIMI), DESOLINATION project coordinator, has successfully simulated large-scale Concentrated Solar Power (CSP) plants using innovative CO2 mixtures, enhancing their efficiency and performance. Additionally, they introduced the CO2+SiCl4 mixture in literature for trans-critical cycles, showcasing its potential in improving cycle efficiency.

            Our Journey in Thermodynamic Cycle Development

            Over the past year, POLIMI has made significant strides in the development and simulation of thermodynamic cycles using CO2 mixtures. Here are some of the key milestones and achievements.

            Introduction of CO2+SiCl4 Mixture Research

            Introducing the CO2+SiCl4 mixture into the literature for transcritical cycles

            With regard to the application of CO2 mixtures in thermodynamic cycles, the work was developed both on the simulation of the large-scale CSP plant with innovative CO2 mixtures, introducing the CO2+SiCl4 mixture into the literature for transcritical cycles, and adding details on the simulations and design of the DESOLINATION project’s demonstration plant, the 1.8 MWel cycle operating with the CO2+SO2 mixture.

            Experimental investigation of the CO2+SiCl4 mixture as innovative working fluid for power cycles: Bubble points and liquid density measurementsv- Energy Journal

            In this perspective, complete off-design simulations have been carried out, including the behavior of the real heat exchangers that will be installed and including the management of the inventory of the cycle in off-design.

            Learn more of the effect of supercritical CO2 Fluid Properties on Heat Exchanger Design…

            Effects of Supercritical CO2 Fluid Properties on Heat Exchanger Design

            Simulation of the large scale CSP plant with CO2+SiCl4 mixture

            POLIMI combined CSP with CO2-mixtures power cycles and forward osmosis desalination system, performing simulations in Dubai.

            Using these innovative technologies, our CSP plant showed high solar-to-electric efficiencies (around 19% on yearly basis) and very low freshwater specific thermal consumption (about 10 kWhth/m3) when the PABG2000 is used as draw agent.

            Characterization of the physical properties of the thermoresponsiveblock-copolymer PAGB2000 and numerical assessment of its potentialities in Forward Osmosis desalination

            Specifically, when comparing the CSP (concentrated solar power) +FO (forward osmosis) studied in DESOLINATION with the CSP+MED assuming the same solar plant and power cycles, the freshwater production is incremented by more than 50%.

            When the solution of DESOLINATION is compared with a PV+RO plant, a reduction of reflective area of 28% is foreseen, if both freshwater and electricity are produced with the PV+RO plant.

            Simulations of CSP combined with CO2 mixed power cycles and a forward osmosis desalination system in Dubai

            Finally, POLIMI also conducted an experimental campaign on the coalescer using a solution of water and PAGB2000, obtaining an expression of the separation efficiency, to be deployed in the simulations.

            The research team from the Energy Department at Politecnico di Milano will shortly be publishing an article on the results of its Experimental study on coalescer efficiency for liquid-liquid separation.

            Saty tuned!

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