Tecnología de almacenamiento térmico de Kraftblock

01 El sistema de almacenamiento térmico

Cada almacen de energía siempre se integra en un sistema que combina los tres aspectos de un ciclo de almacenamiento: carga, almacenamiento y descarga. Kraftblock es un sistema de almacenamiento de energía térmica; la energía que entra y sale del sistema es calor. Para el procesamiento de calor, esto resulta más eficiente que almacenar electricidad en baterías o energía en hidrógeno. Además, permite un uso resiliente e independiente, al estar desvinculado de otros sistemas, como la red eléctrica.

Casos de uso de las baterías de calor

Las ventajas de un sistema de almacenamiento térmico varían en función de cuándo y cuánta energía se puede almacenar y liberar. Por ejemplo, se puede transformar electricidad barata en calor para evitar los momentos en que la electricidad es cara, o utilizar la energía de las tardes soleadas por la noche o al día siguiente. Dado que el sistema de Kraftblock puede almacenar varias veces más de lo que libera, los bajos precios se aprovechan para un suministro de calor más prolongado..

El calor residual de los gases de combustión también se vuelve flexible cuando se integra un almacén térmico. Kraftblock sirve tanto para procesos industriales, como para empresas de servicios públicos y suministradores de energía, con su batería térmica. La solución Kraftblock puede almacenar desde unos pocos minutos hasta dos semanas, lo que significa que existe una gran flexibilidad para vincular la generación de energía con el consumo.

Parámetros típicos de funcionamiento de la batería térmica de Kraftblock

• Temperatura de almacenamiento: entre 350 °C y 1.300 °C
• Potencia mínima de carga/descarga: 300 kW
• Descarga a la temperatura de almacenamiento o a cualquier temperatura inferior

Los beneficios de un almacenamiento de alta temperatura incluyen menores costes de inversión y de operación en comparación con los sistemas de almacenaje de energía convencionales. Debido a la temperatura más elevada, la capacidad térmica del depósito es muy alta. Esto se traduce en un menor espacio de ocupación, lo que implica menos material y menos instalación.

El funcionamiento del sistema Kraftblock también es muy flexible gracias al concepto de unidades independientes. Diferentes unidades pueden realizar distintas operaciones al mismo tiempo, como cargar, almacenar o descargar. Esto no solo permite garantizar el suministro de procesos 24/7, sino también ser resistente frente a sistemas como la red eléctrica.

Flexibilidad y adaptabilidad

Las unidades Kraftblock pueden configurarse individualmente para cada caso de uso. También son flexibles, ya que ofrecen una amplia gama de potencias para la carga, almacenamiento y la descarga..

Esto también significa que la compra de electricidad o la cantidad de calor residual utilizada se puede adaptar para lograr el plan operativo más rentable. Esto es necesario en el contexto industrial, ya que muchas variables, como la superficie disponible, el acceso a la red, la distancia entre procesos y muchos otros aspectos, determinan la mejor adaptación de un sistema de almacenamiento térmico.

Sistema de almacenamiento térmico modular

El enfoque de Kraftblock hacia la flexibilidad se centra en adaptarse a las demandas de los entornos industriales. Por ello, las plantas de almacenamiento de energía térmica de Kraftblock se dividen en unidades, que a su vez se dividen en módulos interconectados. Estos son el módulo de carga, el módulo de almacenamiento y el módulo de descarga. Están construidos fuera de la unidad de almacenamiento para facilitar el mantenimiento y mejorar su longevidad. Al estar conectados mediante conductos, los módulos pueden instalarse de manera flexible para adaptarse a la superficie disponible en la instalación industrial.

02 Carga y descarga del almacenamiento térmico

Los sistemas Kraftblock siguen un planteamiento basado en plataformas. Esto significa que el módulo de almacenamiento térmico se encuentra en el núcleo de los sistemas, independiente de la fuente de energía, que puede ser energía renovable, recuperación de calor residual o energía solar concentrada.

El módulo de almacenamiento está conectado a diferentes módulos de carga y descarga para integrar la fuente de energía correspondiente.

Carga de la batería térmica

En el caso del calor residual, podemos cargar directamente el calor residual. El requisito mínimo adicional a la potencia mínima de carga es un nivel de temperatura de 350 °C o superior. Dependiendo de la composición del gas de combustión y de la aplicación, podríamos integrar un intercambiador de calor. Si utilizamos la electricidad como fuente de energía, convertimos la energía en calor mediante un elemento de conversión de energía en calor, en nuestro caso una resistencia térmica que calienta el aire.

El gas caliente se insufla en el almacén, donde el material absorbe la energía al calentarse. La carga se detiene en un punto definido y comienza el ciclo de almacenamiento.

Descarga del almacenamiento de calor

Cuando el calor es requerido, se hace pasar aire ambiente a través del módulo. El calor del material Kraftblock se transfiere al aire y el sistema libera la energía al nivel de temperatura necesario para el proceso del cliente. La descarga puede hacerse en un rango que va desde la temperatura máxima de almacenamiento hasta los 50 °C.

Una parte del módulo de descarga del sistema de energía térmica de Kraftblock consiste en la transferencia a otros medios de transferencia de calor. El sistema Kraftblock puede descargar calor en forma de aire, vapor, gas, aceite térmico, agua u otros medios de transmisión, dependiendo de la infraestructura de cada planta industrial.

Beneficios del almacenamiento térmico flexible

A diferencia del almacenamiento de energía en baterías, un sistema de almacenamiento térmico Kraftblock no tiene una relación de carga/descarga predefinida. Mientras que se pueden cargar 3 MW, se puede descargar, por ejemplo, 0,5 MW o 7 MW, y viceversa. Esto ofrece mayor flexibilidad de carga y descarga para gestionar el suministro de energía y reduce los costes de operación.

También permite aprovechar los periodos de precios bajos de electricidad en el mercado. Esto traslada los precios de unas pocas horas al consumo de un marco temporal más amplio. En nuestro whitepaper sobre electrificación flexible se puede leer más sobre el ahorro de costes utilizando almacenamiento térmico en el mercado eléctrico.

Como tercera ventaja de esta relación flexible de carga/descarga, el suministro industrial es más resistente a los cambios en la red y el almacenamiento Kraftblock permite un suministro energético más seguro.

La eficiencia de ciclo completo de todo el sistema, es decir, desde la conversión de electricidad en calor, almacenamiento en el sistema térmico hasta el suministro al proceso industrial, supera el 95 %. En el caso del calor residual, la eficiencia es aún mayor. Las pérdidas diarias de energía del almacenamiento son mínimas.

03 Material único de almacenamiento térmico de Kraftblock

Tan importante como la forma en que cargamos y descargamos la energía es cómo la almacenamos. El material es la parte esencial en términos de capacidad térmica, eficiencia y sostenibilidad. Kraftblock ha desarrollado un material de almacenamiento térmico sensible excepcional, con una receta especial. Gran parte de él es un producto sostenible y de bajo coste: hasta el 85 % está elaborado a partir de materiales reciclados, como los residuos de acero. También tiene una larga vida útil: se probó durante 15.000 ciclos sin que se detectara degradación. Esto es un 50 % más que el máximo de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías. Usado una vez al día, el material Kraftblock tiene una vida útil de más de 40 años.

La mezcla de diferentes materiales, principalmente los deshechos triturados, se une mediante un aglutinante de fosfato inocuo. Este aglutinante también aumenta la conductividad térmica del material, permitiendo que el calor cargado llegue al centro del material de almacenamiento y se aproveche toda su capacidad. El material de almacenamiento térmico sensible de Kraftblock se carga hasta diez veces más rápido que los ladrillos convencionales.

Estas características mejoradas y su estabilidad lo convierten en un producto de bajo mantenimiento para las operaciones exigentes en la industria. En este artículo se puede aprender más sobre las diferencias entre un material de almacenamiento térmico sensible, como el de Kraftblock, y uno latente.

Material de almacenamiento con características térmicas excepcionales

Nuestro equipo desarrolló el material por varias razones: cada material sólido de almacenamiento tiene una capacidad calorífica y una conductividad específicas. Estos parámetros no se pueden cambiar y deben utilizarse tal como son. Kraftblock ha desarrollado un material que se puede modificar y adaptar fácilmente a la aplicación, ya que se mezcla utilizando diferentes materiales.

La mayoría de los materiales existentes están limitados a un determinado rango de temperatura. Kraftblock ha desarrollado un material estable que puede soportar un alto nivel de temperatura máxima y grandes variaciones de temperatura, lo que permite su uso en una amplia gama de aplicaciones.

Los materiales naturales, como el basalto, son más o menos sostenibles según la cadena de suministro. Los materiales artificiales, como la alúmina, el hormigón o los ladrillos de magnesia, requieren grandes cantidades de energía para su producción. Por ello, Kraftblock ha desarrollado un material sostenible mediante un enfoque de economía circular, incorporando materiales baratos procedentes de vertederos en la receta.

Aunque el material Kraftblock puede soportar temperaturas de hasta 1.300 °C, no necesita ser calentado durante su producción, lo que hace que la fabricación sea muy sostenible y de bajo coste.

¿Todavía tienes alguna pregunta? Consulta las preguntas frecuentes de Kraftblock y profundiza en diversos temas industriales y energéticos en nuestro KraftBlog.