Rutas de almacenamiento de energía basadas en Metanol

Abstract

La transición energética ha tomado las energías renovables como pilar, a pesar de las restricciones de variabilidad climática con las que cuenta. El uso de sistemas de almacenamiento termoquímico se plantea como una opción de vital interés para escenarios futuros de gestión de la demanda y el suministro de energía eléctrica a red. En este trabajo se plantea el estudio de un sistema basado en metanol altamente flexible que hace uso de reacciones de metanación y desplazamientos para la producción de gas natural sintético. Se propone también un modelo basado en la conversión de metano a metanol, para completar el ciclo. En ambas rutas se podrá extraer potencia a partir de la combustión del gas natural producido a partir de un ciclo Joule-Brayton, así como aprovechar la potencia procedente de las reacciones exotérmicas en ciclos orgánicos de Rankine regenerativos. Se obtienen así rendimientos globales de conversión del 50 % para la ruta CH3OH-CH4 y del 43 % en la ruta CH4-CH3OH, a partir de ocho horas de almacenamiento en cada caso. Los costes nivelados de energía resultan de 0.10 €/kWh y 0.15 €/kWh, respectivamente. La integración del bloque de potencia con la configuración propuesta indica rendimientos para una turbina de gas de 100 MW del 35 % y del 10.5 % para ORC de 450 kW que usa Tolueno como fluido de trabajo.

Energy transition has taken renewable energies as a pillar, despite the constraints of climate

variability. The use of thermochemical storage systems is considered as an option of vital interest for future demand and supply management scenarios of electricity to grid. This work studies a highly flexible methanol-based system that makes use of methanation reactions and shifts for the production of synthetic natural gas. A model based on methane to methanol conversion is also proposed to complete the cycle. In both routes, power can be extracted from the combustion of natural gas produced from a Joule-Brayton cycle, as well as recovering residual energy from the exothermic reactions in regenerative organic Rankine cycles. Overall conversion efficiencies of 50 % for CH3OH-CH4 route and 43 % for CH4-CH3OH route are obtained, from eight hours of storage in each case. The levelised energy costs are 0.10 €/kWh and 0.15 €/kWh, respectively. The integration of the power block with the proposed configuration indicates efficiencies for a 100 MW gas turbine of 35 % and 10.5 % for a 450 kW ORC using toluene as the working fluid.