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.
