Caracterização De Sais Fundidos Para Transporte E Armazenamento De Energia A Alta Temperatura

Abstract

Climate change is already affecting the lives of millions of people, and its effects have gone from undeniable to, in some cases, potentially irreversible.To combat climate change, one of the greatest challenges facing humanity will be the energy transition from fossil fuels to renewable energy sources. This includes the use of solar energy to produce energy with lower greenhouse gas emissions, for example through concentrated solar power plants.These plants use molten salts as a heat transfer fluid because temperatures are so high that other fluids cannot be used. These salts can have a variety of compositions that will affect the operation and efficiency of these plants.This dissertation analyses several compositions of molten salts based on nitrate mixtures, specifically NaNO3-KNO3 mixtures and LiNO3-NaNO3-KNO3 mixtures. The goal is to determine the melting temperature and specific heat for each mixture using Differential Scanning Calorimetry tests.A chapter is also dedicated to DSC testing and how the test methodology can influence the results obtained.When comparing the mixtures, the NaNO3-KNO3 mixtures have higher melting temperatures than the LiNO3-NaNO3-KNO3 mixtures. In terms of specific heat, it is higher for NaNO3-KNO3 mixtures.A balance was made between mixtures with a higher specific heat and others with a wider operating range to determine which composition has the greatest energy absorption capacity. It was concluded that the NaNO3-KNO3 mixtures absorb more energy, with the 60-40 (wt%) mixture standing out.Further suggestions are made to improve the results obtained and proposals are also made for future work.

Nos dias que correm, as alterações climáticas já afetam a vida de milhões de pessoas, e os seus efeitos passaram de inegáveis para, em certos casos, potencialmente irreversíveis.De modo a combater as alterações climáticas, um dos maiores desafios que a humanidade enfrentará será a transição energética de fontes de energia fóssil para fontes de energia renovável. Neste campo entra o aproveitamento da energia solar para produzir energia com menores emissões de gases de efeito de estufa, como são as centrais de concentração de energia solar.Estas centrais recorrem a sais fundidos como fluido de transferência de calor, uma vez que são alcançadas temperaturas que impossibilitam o uso de outros fluidos. Estes sais podem ter várias composições que afetarão o funcionamento e a eficiência destas centrais.Nesta dissertação é feita uma análise de várias composições de sais fundidos baseados em misturas de nitratos, em específico misturas NaNO3-KNO3 e misturas LiNO3-NaNO3-KNO3. Pretende-se assim determinar a temperatura de fusão e o calor específico de cada mistura através de ensaios de Calorimetria Diferencial de Varrimento.Foi também dedicada uma secção sobre os ensaios DSC e de que forma a metodologia de testagem pode influenciar os resultados obtidos.Comparadas as misturas, as misturas NaNO3-KNO3 apresentam temperaturas de fusão superiores face às misturas LiNO3-NaNO3-KNO3. Em termos de calor específico, é superior nas misturas NaNO3-KNO3.Para avaliar qual a composição com maior capacidade de absorção de energia, fez-se um balanço entre misturas com um maior calor específico e outras com um maior intervalo de operação. Concluiu-se que as misturas NaNO3-KNO3 absorvem mais energia, com destaque para a mistura 60-40 (wt%)Por fim, são dadas sugestões no âmbito de melhorar os resultados obtidos e propostas para trabalhos futuros.