Errealitatea agerikoa da guztiontzat: trantsizio energetikoa lehentasuna da mundu osoan, eta, horregatik, garraioko, industriako eta eraikinetako sektoreek energia berriztagarri gehiago erabili beharko dute. Energia Berriztagarrien Nazioarteko Agentziak (IRENA, ingelesezko siglengatik) trantsizio horren gakoak ematen ditu World Energy Outlook (WEO) 2018 urteko txostenean: energia berriztagarrien nagusitasuna eta eraginkortasun energetikoa.

Ildo horretan, sektore elektrikoa berriztagarrien ehunekoa handitzen ari da, eta, beraz, trantsizio honetako energia-bektore nagusia izango da. Garraioaren sektoreaz gain, azken urteotan ibilgailuen elektrifikazioan jarri baita arreta, industria- eta bizitegi-sektoreak funtsezkoak dira trantsizio energetiko hori gauzatzeko. Energia berriztagarrien presentzia bi sektoreetan beharrezko mailen azpitik dago oraindik, eta, beraz, ezinbestekoa da elektrifikazioa bultzatzea. Eguzki-energia termikoa bezalako energia berriztagarriak zuzenean erabiltzea eta energia-eraginkortasuna areagotzea osagarri ezin hobea izango lirateke elektrifikazioak ezin duen tokiraino iristeko.

Sektore horiek elektrifikatzeko, eguzki-energia termikoa zuzenean erabiltzeko edo energia-eraginkortasuna areagotzeko, biltegiratze termikoa oinarrizko zutabe gisa agertzen da. Biltegiratze termiko horrek aukera ematen du, besteak beste, sare elektrikoaren malgutasuna hobetzeko, energia berriztagarrien (eguzki-energia termikoa, adibidez) aldizkakotasunaren oztopoa gainditzeko edo industria-prozesuetan hondar-beroa aprobetxatzeko.

Biltegiratze termikoa merkatuan sar dadin bultzatzeko erronka handienetako bat sistema balioaniztunak garatzea da, biltegiratze termikoaren dentsitatea egungoak baino askoz handiagoa baita, batez ere espazioa mugatua duten aplikazioetan, eta hori guztia kostu jakin batekin. Horretarako, fase-aldaketako materialetan (PCM) oinarritutako biltegiratze termikoko sistemak alternatiba interesgarria dira.

PCMek energia termiko asko (bero latentean) biltzeko aukera ematen dute, fase-aldaketei esker (solido-likidoa edo solido-solidoa), trantsizio-prozesuan tenperatura konstante bat mantenduz. Sistema horiek askoz biltegiratze-dentsitate handiagoa eskaintzen dute, eta beroa biltegiratzearen eta askatzearen arteko tenperatura-tartea estuagoa da bero sentigarrian oinarritutakoak baino, hala nola ur-tankeak, eraikinetan zentratutako egungo aplikazio askotan nagusi baitira. Propietate horien ondorioz, PCMak material termorregulatzaile gisa edo tenperatura-tarte estuetarako bero-biltegiratzaile gisa erabil daitezke.

Eraikinetako PCMak

Espainiako bizitegi-sektoreko energia-kontsumo osoaren% 42 berokuntzara bideratzen da, eta% 27 aire girotura; Europar Batasunean, berriz, kontsumo horiek% 64 eta% 15 dira, hurrenez hurren. Horrela, sektore horretan PCMak erabiltzeak nabarmen laguntzen du energiaren guztizko kontsumoa murrizten. Eraikinetan aplikatzeari dagokionez, PCMetan oinarritutako biltegiratze termikoko sistemak sistema pasibo edo aktibo gisa sailka daitezke.

Sistema pasiboetan, PCMak eraikuntza-elementuetan bertan sartu ohi dira, hala nola igeltsuzko paneletan, poliuretanozko aparretan, hormigoian edo zementuan. Elementu horiek, nagusiki, funtzio termorregulatzailea dute, hilabete beroetan logelak gehiegi berotzea saihestuz edo neguan gauean berokuntza-beharra murriztuz. Sistema pasiboak aktiboekin konbinatu daitezke eraginkortasuna handitzeko, eta, horrela, PCMen karga eta deskarga osoa erraztuko da.

Mota horretako soluzioak CIC energiGUNEn daude, NRG-Storage proiektuaren barruan. Bertan, eraikinen inguratzailean erabiltzen diren egungo materialak bits zementuzko, ultraligero eta ez-sukoi berri batez ordeztu nahi dira, energia aktiboki eta pasiboki biltegiratu ahal izateko. Aukera "berde" oso berritzailea da, eta material ez-hiltegarri funtzional anizkoitzez osatutako oinarrizko material biuloso baten erabilera konbinatzen du.

CIC energiGUNE bereziki inplikatua dago material berritzaile horren konposatuen osagai guztien karakterizazioan (grafenozko nanopartikulekin dopatutako zementu-orea eta mikrokapsulatutako fase-aldaketako materiala), isolamendu termikoaren propietateen eta beroa biltegiratzeko ahalmenaren arteko uztarketarik onena lortzea ahalbidetuz. Hurrengo irudiak proiektu honen esparruan garatutako materialaren eskema kontzeptuala erakusten du, baita aparraren dopinean erabilitako mikrokapsulak ere.

Pasiboetan ez bezala, sistema aktiboetan PCMak beroa berreskuratzeko sistemetan, zorua berotzeko sistemetan edo bero-ponpetan integratuta daude. Azken kasu honek interes berezia hartzen du sektore honen elektrifikazioan, gaur egun elektrizitatea bero bihurtzeko biderik eraginkorrena delarik. Berotze- eta hozte-teknologien hurrengo familia handia da bero-ponpak, eta sektorean modu masiboan zabaltzea espero da. Biltegiratze termikoko sistemekin konbinatzea sare elektrikoaren malgutasuna hobetzeko modu errentagarria da.

Metodo aktibo horietan, 30ºC-tik 90ºC-ra bitarteko tenperaturak dituzten aplikazio ugari aurki ditzakegu, eta horietako bakoitzak PCM espezifiko bat behar du, fase-aldaketa tenperatura jakin batekin. Horrela, sistema edo aplikazio bakoitzak banakako optimizazio-prozesu bat behar du, PCM egokia hautatzeko. Gaur egun, tenperatura tarte horietan erabiltzen diren PCM gehienak parafinak, gantz-azidoak edo fase solido-likidoko aldaketak dituzten gatz hidratatuak dira, eta beharrezkoa da aplikazio bakoitzera hobekien egokitzen den konposatu espezifikoa bilatzea. Beraz, PCM erabilerrazagoak garatuz gero, errazago sartuko lirateke merkatuan bero latentean oinarritutako biltegiratze termikoko sistemak.

Merkatuan integrazio hori bultzatzeko, CIC energiGUNEn energia termikoa metatzeko soluzio eraginkor eta ekonomikoak garatzen ditugu, materialei, prototipoei eta sistemei dagokienez. Sistema hauen adibide dira Kristal Plastikoak izenekoetan oinarritutakoak, fase solido-solidoko trantsizioak dituen PCM mota berezi bat. Kristal Plastikoen biltegiratze-tenperatura 30ºC-tik 190ºC-ra bitartekoa da, ezohiko bero latenteekin. Nahaste bitar eta hirutarrak energia "nahierara" biltegiratzeko propietateak dituzten PCM solido berriak sortzen dituzte, sistemaren fase-trantsizioa nahi den heinera doitzea ahalbidetuz.

Hurrengo eskemak garapen horien funtzionamendua erakusten du. Lan-tenperatura doitzeko aukera izateaz gain, PCM horiek beste PCM solido-likido batzuekin konbinatu daitezke, biltegiratze termikoaren ahalmena handitzeko.

Garatzen ari diren materialen irudiak eta mikroegitura: material horiek partikula eroale desberdinekin dopatuta daude, eta karga/deskarga potentzia handitzea ahalbidetzen dute.

Etxeko sektorean gaur egun erabiltzen diren ur-tangekin alderatuta, garapen horiek tankearen tamaina bider 2-3 murriztu dezakete. Laneko tenperatura erraz egokitzeko aukerak merkatuak eskatutako moldakortasuna ematen die konposatu horiei, eta, era berean, haien trantsizio sendoek konposite horiek fluido bero-emailearekin kontaktu zuzenean erabiltzea ahalbidetzen dute, tanke biltegiratzailearen barruko bero-trukagailua alde batera utzita, eta, horrela, gailuaren kostuak nabarmen murriztuz.

PCMak industrian

Material horien lan-tenperaturaren aukera zabalak (< 190ºC) erabilera industria-sektorera zabaltzea ahalbidetzen du. Tenperatura baxu eta ertaineko beroa industria-prozesuetan erabiltzen den beroaren% 45 denez, energia termikoa biltegiratzeak edo bero-ponpekin edo ORC (Organic Rankine Cycle) teknologiarekin konbinatzeak sektorea deskarbonizatzen laguntzeko potentzial esanguratsua du.

CIC energiGUNEn energia termikoa biltegiratzeko soluzio berritzaileak eta errentagarriak garatzen lan egiten dugu, industria-baldintza zorrotzak betetzen dituztenak. Horrela, Kristal Plastikoetan oinarritutako material garatuei esker, gailu trinkoagoak izateaz gain, erantzun azkarra eta karga-/deskarga-potentzia handia izango lukete, bero-eskari handiei erantzuteko eta prozesuak abian jartzeko. Gainera, material horiek fluido kaloportatzaile nagusiekin zuzenean erlazionatu ahal izateko estaldurak garatuz gero, ur-lurruna sortzeko aplikazioetan ere erabili ahal izango lirateke, industria-sektorean asko eskatzen den zerbitzu osagarria baita.

Azken batean, CIC energiGUNEn garatzen diren fase-aldaketako materialek (PCM) inpaktu positiboa dute azken kontsumitzailearengan, gailu trinkoago eta ekonomikoagoekin, bizitegi-sektorean energia-faktura nabarmen murrizten laguntzen baitute, baita heat-to-power prozesu zorrotzak modu berritzaile eta errentagarrian asetzen dituzten industrian ere.