Letteratura scientifica selezionata sul tema "Almacenamiento termoquímico"

El biocarbón es un material sólido poroso que se produce por la conversión termoquímica de materiales orgánicos en un ambiente limitado o en ausencia de oxígeno; tiene propiedades físico-químicas aptas para el almacenamiento a largo plazo de carbono y, potencialmente, mejora la fertilidad de los suelos. El objetivo del presente estudio fue evaluar la concentración nutrimental en biocarbón elaborado con cascarilla de arroz (Oryza sativa L.) y adicionado con ácido cítrico, maleico y propiónico al 5 y 10 % como catalizadores. El biocarbón se elaboró con la técnica de carbonización hidrotérmica a 200 ºC durante 19 h. Se determinó el rendimiento de biocarbón, concentración de materia orgánica y de N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Si y Na. Los mayores rendimientos de biocarbón (66 %) se obtuvieron cuando se añadieron los ácidos maleico y cítrico al 10 %. El mayor contenido de materia orgánica (71 %) se obtuvo con ácido maleico al 5 %. En general, los tres macronutrimentos con mayor concentración (mg kg-1) fueron Ca (4386-10,988), N (3067- 4467) y K (327-3530), mientras que los micronutrimentos con mayor concentración (mg kg-1) fueron Fe (77.1-238.3) y Mn (75.4-281.4), así como el elemento benéfico Na (92.8-160.0). Por sus características de rendimiento, concentraciones de materia orgánica y nutrimental, el biocarbón de cascarilla de arroz potencialmente se podría usar como mejorador de suelos agrícolas.

El biocarbón es un material sólido poroso que se produce por la conversión termoquímica de materiales orgánicos en un ambiente limitado o en ausencia de oxígeno; tiene propiedades físico-químicas aptas para el almacenamiento a largo plazo de carbono y, potencialmente, mejora la fertilidad de los suelos. El objetivo del presente estudio fue evaluar la concentración nutrimental en biocarbón elaborado con cascarilla de arroz (Oryza sativa L.) y adicionado con ácido cítrico, maleico y propiónico al 5 y 10 % como catalizadores. El biocarbón se elaboró con la técnica de carbonización hidrotérmica a 200 ºC durante 19 h. Se determinó el rendimiento de biocarbón, concentración de materia orgánica y de N, P, K, Ca, Mg, Cu, Fe, Mn, Zn, Si y Na. Los mayores rendimientos de biocarbón (66 %) se obtuvieron cuando se añadieron los ácidos maleico y cítrico al 10 %. El mayor contenido de materia orgánica (71 %) se obtuvo con ácido maleico al 5 %. En general, los tres macronutrimentos con mayor concentración (mg kg-1) fueron Ca (4386-10,988), N (3067- 4467) y K (327-3530), mientras que los micronutrimentos con mayor concentración (mg kg-1) fueron Fe (77.1-238.3) y Mn (75.4-281.4), así como el elemento benéfico Na (92.8-160.0). Por sus características de rendimiento, concentraciones de materia orgánica y nutrimental, el biocarbón de cascarilla de arroz potencialmente se podría usar como mejorador de suelos agrícolas.

Los sistemas de almacenamiento de energía termoquímica presentan la ventaja de usar materiales que almacenan una alta densidad energética por un tiempo ilimitado, características importantes para ser aprovechadas para aplicaciones de almacenamiento de calor estacional utilizando sales hidratadas. Estos materiales son capaces de almacenar calor durante época de verano mediante una reacción endotérmica de deshidratación para después liberarlo en época de invierno, mediante una reacción exotérmica de la hidratación de las sales. En este proyecto de tesis se estudiaron tres sales hidratadas como potenciales materiales de almacenamiento estacional; bischofita y carnalita de potasio (carnalita A) disponibles como desechos industriales del Salar de Atacama en la zona norte de Chile, y una sal natural de carnalita de potasio (carnalita B) proveniente de yacimientos salinos potásicos del sur-este de España. El objetivo consistió en establecer las condiciones óptimas de un sistema de almacenamiento termoquímico de calor usando estos materiales, para ser aplicadas en sistemas de calefacción solar estacional. De los resultados, la caracterización química de los materiales indicó que bischofita presentó un 97.4% de material activo de MgCl2∙6 H2O y las carnalitas A y B presentaron un 73.54% y 87.82% de material activo de KCl·MgCl2∙6 H2O, respectivamente. De las impurezas, se identificó a NaCl como la principal impureza mezclada con los materiales de carnalita, el cual se encontró en mayor concentración en carnalita A con un 23.04%. El estudio de reversibilidad de la reacción de deshidratación e hidratación de bischofita a escala de laboratorio y a escala media, determinó una una baja reversibilidad de 34.7%. Este resultado, junto con problemas de aglomeración que presentaron las partículas, producto de la coalescencia del material a condiciones estacionales, impidió la absorción de vapor de agua durante la rehidratación. Por consiguiente, se dificultó el uso de bischofita para aplicaciones de almacenamiento de calor estacional. Respecto al estudio de la reversibilidad de la reacción usando carnalita A, se demostró una baja estabilidad cíclica bajo condiciones de PHy=25kPa y temperaturas de 100°C y 150°C, debido a la descomposición de carnalita A por reacción de hidrólisis. Debido a esto, se optimizaron condiciones de presión y temperatura a condiciones de verano (deshidratación) e inverno (hidratación) (PHy =1.3 kPa y THy=40°C, y PDe =4.0 kPa y TDe =110°C), logrando mejorar la reversibilidad de la reacción para 10 ciclos (10 años de aplicación) con sólo un 8.5% de pérdida de reversibilidad. Estas condiciones optimizadas fueron también reproducidas en el material de carnalita B, mostrando una reversibilidad menor en un 14 % comparada con carnalita A. Los resultados a escala media (en reactor) permitió corroborar los estudios realizado a escala de laboratorio para carnalita A y B y determinar un efecto positivo del NaCl sobre las partículas de carnalita A. De acuerdo a esto, NaCl favorecería el crecimiento de las partículas durante la reacción de hidratación, disminuyendo la probabilidad de aglomeración de estas y obteniendo una mejor reversibilidad de la reacción. Finalmente, se destacó a carnalita A como el mejor material de desecho que presentó valores comparables y competitivos con materiales reportados como promisorios para aplicaciones de almacenamiento de calor estacional, calculando una densidad de energía de 1.129 GJ/m3 durante el décimo ciclo de hidratación y un volumen de material termoquímico de 7.1 m3, necesario para abastecer de las necesidades de energía a un hogar durante época de invierno.
Thermochemical energy storage systems have the advantage of using materials that store a high energy density with low energy losses over time compared to sensible and latent energy storage. These are important characteristics to be exploited in seasonal heat storage applications. In this work three hydrated salts were studied as potential seasonal storage materials; bischofite, carnallite A and carnallite B. The first two materials are industrial waste taken from Salar de Atacama in northern Chile, and the last one is a natural salt taken from potassium saline deposits in the south- east of Spain. The chemical characterization indicated; bischofite presents 97.4% of MgCl2∙6 H2O as active material, and carnallite A and B present 73.54% and 87.82% of KCl·MgCl2∙6 H2O, respectively. Moreover, carnallite materials were mixed with NaCl as the main impurity. Concerning the thermal study of the dehydration and hydration reaction, bischofite showed a low reversibility of 34.7% and agglomerated and hardness particles, due to its high liquidness, that was evolving into a difficult application. Regarding the material of carnallite A, a low cyclic stability was showed under conditions of PHy= 25 kPa and 100 °C and 150 °C, because a decomposition of carnallite A was identified. This problem was solved through the improvement of seasonal conditions (PHy= 1.3 kPa, THy= 40 °C, PDe= 4.0 kPa and TDe= 110 °C) to obtain a good reversibility of the reaction for 10 cycles (10 years of application). However, these optimized conditions reproduced using carnallite B, showed a 14% lower reversibility than carnallite A. This reversibility difference could be explained due to a higher percentage of NaCl present in carnallite A, which contributes as an additive material capable of decreasing the agglomeration of the particles. Along with this, a high energy density of 1,129 GJ/m3 during the tenth hydration cycle was measured to supply the energy needs of a home during winter time. All of these results highlight carnallite A as a potential material waste for seasonal heat storage applications.

Dans ce travail de thèse, nous développons et appliquons des techniques d'optimisation dans la conception et la gestion de l'énergie. Tout d'abord, nous nous concentrons sur l'optimisation bi-niveaux et développons une nouvelle analyse théorique pour les jeux à un seul meneur et plusieurs suiveurs avec des contraintes de cardinalité. Cette analyse est ensuite appliquée à la localisation optimale des stations de recharge pour véhicules électriques. La deuxième partie est consacrée à l'optimisation économique, à long terme et à court terme, des centrales solaires à concentration. Une approche innovante d'optimisation globale combinant la conception optimale du stockage et l'exploitation optimale dans un contexte de marché est développée. Ensuite, dans un perspective à court terme, le contrôle optimal de la production d'énergie d'une centrale solaire est analysé
In this thesis work, we develop and apply optimization techniques in energy design and management. First we focus on bilevel optimization and developed new theoretical analysis for single-leader-multi-follower games with cardinality constraints. It is then applied to optimal location of charging stations for electric vehicles. The second part is dedicated to economic optimization of solar power plants from a long term as well as from a short term perspective. Innovating global optimization approach mixing optimal design of storage and optimal operation in a market context is developed. Then at a short term scale, the optimal control of energy production of a solar power plant is analysed
En este trabajo de tesis, desarrollamos y aplicamos técnicas de optimización en el dise˜no y gestión de energía. En primer lugar, nos enfocamos en la optimización binivel y desarrollamos nuevo análisis teórico para single-leader-multi-follower games con restricciones de cardinalidad. Luego, se aplica a la localización óptima de estaciones de carga por vehículos eléctricos. La segunda parte está dedicada a la optimización económica de plantas solares desde una perspectiva a largo plazo, así como desde una perspectiva a corto plazo. Se desarrolla un enfoque innovador de optimización global que combina el dise˜no óptimo de almacenamiento y la operación óptima en un contexto de mercado. Luego, a escala a corto plazo, se analiza el control óptimo de la producción de energía de una planta solar

Aquesta tesi és una contribució a generar una economia eficient en recursos i energia per mitjà de reccions químiques. En concret, la memòria presenta d’una banda, un procés ràpid i eficaç per a la recuperació de les sals de crom(III) i l'obtenció de biopolimers d'alt valor afegit dels residus cromats procedents de la indústria d’adoberia. El procés de descromació està basat en l'oxidació del crom(III) a crom(VI) utilitzant peròxid d’hidrogen en mitjà bàsic. A més, la mateixa reacció d'oxidació es va utilitzar per recuperar les sals de crom(IIII) dels efluents cromats. D’altra banda, les reaccions termoquímiques (processos d’adsorció química i les reaccions químiques sòlid-gas) obren una nova possibilitat per l’emmagatzematge tèrmic d’energia solar durant períodes llargs de temps en zones residencials. Aquest treball aporta una revisió sobre la investigació experimental de sistemes d’emmagatzematge tèrmic mitjançant materials termoquímics (TCM). A més, la memòria aporta el treball realitzat per a la caracterització experimental del MgSO4•7H2O, Al2(SO4)3•18H2O, CaCl2•2H2O and MgCl2•6H2O per la determinació de la seva aplicació com a TCM en un sistema estacional d’emmagatzematge tèrmic solar. Els resultats experimentals van indicar que els clorurs poden alliberar calor al sistema de calefacció residencial a temperatures més altes que els sulfats.
Esta tesis es una contribución a generar una economía eficiente en recursos y energía por medio de reacciones químicas. En particular esta memoria presenta por una parte, un proceso rápido y eficaz para la recuperación de las sales de cromo(III) y la obtención de biopolímeros de alto valor añadido de los residuos cromados provenientes de la industria del curtido. El proceso de descromación está basado en la oxidación del cromo(III) a cromo(VI) usando peróxido de hidrógeno en medio básico. Además, la misma reacción de oxidación se ha utilizado para la recuperación de las sales de cromo(III) de los efluentes cromados. Por otra parte, las reacciones termoquímicas (procesos de adsorción química y las reacciones químicas sólido-gas) abren una nueva posibilidad para el almacenamiento térmico de energía solar por periodos largos de tiempo en zonas residenciales. Este trabajo aporta una revisión sobre la investigación experimental de sistemas de almacenamiento térmico con materiales termoquímicos (TCM). Además, la memoria presenta el trabajo realizado en la caracterización experimental de MgSO4•7H2O, Al2(SO4)3•18H2O, CaCl2•2H2O and MgCl2•6H2O para la determinación de su aplicación como TCM en un sistema estacional de almacenamiento térmico de energía solar. Los resultados experimentales indicaron que los cloruros pueden liberar calor al sistema de calefacción residencial a temperaturas más altas que los sulfatos.
The current thesis is a contribution to create energy and resource efficient economy by means of chemical reactions. In particular, the thesis presents, on one hand, a quick and effective procedure for recovery of chromium (III) salts and isolation of high added value collagenic biopolymners from chromium(III) tanned solid wastes. The dechroming process is based on the oxidation of chromium(III) to chromium using hydrogen peroxide in alkaline medium. Additionally, the same oxidation reaction was used for recovery of chromium(III) salts from tannery effluents. On the other hand, thermochemical reactions (chemical adsorption processes and solid-gas chemicals reactions) open a new way for long-term solar heat storage in residential areas. The present work gives a review of the experimental research on thermal energy storage systems with thermochemical materials (TCM). Moreover, this work describes the experimental characterisation of MgSO4•7H2O, Al2(SO4)3•18H2O, CaCl2•2H2O and MgCl2•6H2O to determine is suitability for application in a seasonal solar heat storage system. Experimental results showed that the chlorides can deliver heat to the residential heating system at a higher temperature than the sulphates.