Proyectos de Investigación
SONATA


Título: Diseño de recubrimientos resistentes a la corrosión en caliente para plantas de energía solar (SONATA).
ID: TED2021-130831B-I00 (01/12/2022-30/06/2025)
Resumen del proyecto:
SONATA aborda los desafíos tecnológicos subyacentes para la implementación de la próxima generación de Plantas de Concentración de Energía Solar (CES), enfocándose en lograr una eficiencia de energía renovable más alta y más sostenible. Esto supondrá una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero como el CO2, así como una modificación del actual paradigma económico, medioambiental y social que hace cumplir las metas y objetivos propuestos en el Pacto Verde Europeo, es decir, reducir al menos un 40% las emisiones de GEI, implementar la obtención de energía es al menos un 32% de energía renovable y aumentar las eficiencias en al menos un 32,5% para 2030. Para ello, SONATA tiene como objetivo desarrollar una solución disruptiva basada en el diseño de recubrimientos no-equiatómicos BCC- (near) Fe7Cr7Ni4MoTi-, Fe7Cr6Ni5MoTi- y Fe7Cr5Ni6MoTi- resistentes a la corrosión en caliente sobre aleaciones baratas a base de hierro que permitirán aumentar la operación de la planta hasta 750°C (temperatura del metal), mejorando así: i) la eficiencia en la producción de energía por encima del 50%, ii) la capacidad de almacenamiento de energía térmica, iii) aumentando la vida útil de los diferentes componentes de ingeniería y tanques, iv) y en última instancia, la vida útil de la planta misma. Así, SONATA pretende contribuir a una rápida transición hacia un modelo energético más sostenible, mejorando así la eficiencia de las futuras centrales CES al contar materiales con propiedades mejoradas respecto a los materiales convencionales en uso. Por tanto, SONATA contribuirá no solo a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y acelerar la descarbonización de la fuente de energía, sino que también reducirá el precio de la electricidad, haciendo que el sector energético español sea mucho más competitivo a nivel nacional e internacional, logrando así el Objetivo 7: Energía limpia y asequible y el Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura, abordados en la Agenda 2030.
Publicaciones:
Design Of Fe7cr7-Xni4+Xtimo High Entropy Alloys With Modulated Fracture Toughness Through Adjustment Of Its Microstructure. https://doi.org/10.59499/EP246280981
Influence Of Cr/Ni Ratio On The Formation Of C14 Phases In A Ti7Nb6Cr(4-x)Ni(1+x)VAl Refractory High Entropy Alloy. https://doi.org/10.59499/EP246282478
Effect of Y2O3 addition on the microstructure and mechanical properties of an Al1.8CoCrCu0.5FeNi BCC HEA. https://doi.org/10.1016/j.
Título: « Comprender los mecanismos y la detección de la corrosión en Marte (CHIMERA)»
ID: PID2023-150838OB-C21 (01/09/2024-31/08/2027)
Resumen del proyecto coordinado:
Junto con la Luna, Marte es el cuerpo celeste más explorado, con más de 50 misiones espaciales, 9 en activo y muchas más previstas para los próximos años, incluyendo la planificación del envío de misiones tripuladas. Hay que garantizar la fiabilidad y durabilidad de los materiales en las condiciones de Marte. El ambiente en la superficie de Marte es muy complejo y reúne numerosos factores que pueden causar la degradación de los sistemas de exploración espacial. En 2017, NASA publicó un informe en el que, tras recorrer 10 km, las ruedas del rover "Curiosity" mostraban graves daños por desgaste, probablemente producidos por procesos de erosión-corrosión.
La corrosión ambiental puede deberse a factores: composición de la atmósfera, naturaleza de las aleaciones, química del suelo, temperatura, desgaste mecánico como la fricción, etc. y, por supuesto, el agua líquida. En 2015 se demostró la presencia actual de agua líquida en la superficie de Marte. El factor clave que permite mantener el estado líquido a temperaturas tan bajas como 200K es la presencia de salmueras corrosivas de percloratos y otras sales. La química del regolito y de los gases presentes en el entorno (separado o combinado), podrían dar lugar a especies corrosivas que ataquen los materiales metálicos. Además, la radiación puede catalizar reacciones químicas y la aparición de especies más corrosivas (iones, radicales, etc.) y, por otro lado, el desgaste provocado por la erosión y la fricción puede eliminar las capas protectoras actuales de las ruedas y causar daños estructurales. Los mecanismos de la corrosión ambiental en la Tierra se conocen en profundidad, pero no para las condiciones de Marte. Tambien es necesario desarrollar sistemas adaptados para monitorizar el progreso de la corrosión de estructuras sensibles y sistemas de exploración espacial.
Title: "Highly Efficient and Low-impact InnOvative TheRmal stOrage system for enhanced disPatchability in concEntrated solar tower plants" HELIOTROPE
Call: HORIZON-CL5-2023-D3-02
GA ID: 101147455 (01/06/2024-01/06/2028)
Abstract
HELIOTROPE is a groundbreaking research and development endeavor dedicated to advancing Concentrated Solar Power (CSP) technology to unprecedented heights. This project focuses on developing state-of-the-art molten salts and materials technologies for thermal energy storage systems, pushing the boundaries of operational temperatures beyond the current industry standard of 600ºC. A holistic approach is at the heart of HELIOTROPE's mission. Sustainable novel molten salts as thermal energy storage mediums and the remarkable ability to withstand absorber surface temperatures of up to 850ºC are introduced, promising to enhance CSP plant efficiency and dispatchability. This technological advancement aims to redefine the capabilities of CSP plants. Furthermore, HELIOTROPE aligns closely with key European energy policies and initiatives, contributing significantly to energy security, reducing reliance on fossil fuels, and lowering greenhouse gas emissions. The project supports the vision outlined in the European Green Deal, Clean Energy for All Europeans, and the Fit for 55 legislations, fostering sustainability and competitiveness in the energy sector. HELIOTROPE aspires to reshape the CSP plant landscape, making them not only more efficient but also inherently environmentally friendly. The project represents a significant stride towards a sustainable energy future, where CSP technology leads the way in innovation and progress, redefining the boundaries of what is possible in the pursuit of a cleaner, more sustainable energy world.
Título: «Nuevos sistemas de ingeniería de superficies para aleaciones de Titanio y Níquel utilizadas en los futuros sistemas de propulsión con combustión de hidrógeno (TiNi)»
ID: PID2023-1469810B-C21-C22 (01/09/2024-31/08/2027)
Este proyecto coordinado, incluye a los grupos de trabajo: el Laboratorio de Procesos y Tecnologías perteneciente al Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y el grupo de Ingeniería De Superficies Y Materiales Nanoestructurados de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Ambos grupos de investigación, junto con sus respectivas instituciones, forman un equipo altamente cualificado y complementario.
El proyecto TINI se centra en el desarrollo de recubrimientos innovadores para mitigar la corrosión y oxidación a altas temperaturas en sistemas de propulsión con combustión de hidrógeno. Esto incluye la producción de recubrimientos protectores específicos para dos componentes críticos del motor: la sección del compresor mediante el recubrimiento de aleaciones basadas en titanio, y las palas de las turbinas de baja y alta presión mediante el recubrimiento de superaleaciones basadas en níquel, capaces de resistir temperaturas superiores a los 1200°C.
El objetivo del proyecto es explorar las nuevas condiciones generadas por la combustión de H2 a las que se expondrán los componentes, y al mismo tiempo, extender la vida útil de estos componentes, reducir los costos de producción y mantenimiento, y mejorar la fabricación de recubrimientos complejos. Estas tecnologías están alineadas con la necesidad global de reducir las emisiones de carbono y mejorar la eficiencia energética en el sector aeroespacial y de transporte.
topAM: Tailoring ODS materials processing routes for additive manufacturing of high temperature devices for aggressive environments
GA ID: 958192 (01/01/2021-31/12/2024)
La industria europea se enfrenta a muchos desafíos, como la competencia mundial y el gran cambio hacia la eficiencia energética y de los recursos. El proyecto topAM puede contribuir a estas demandas mediante el desarrollo y la aplicación de nuevas rutas de procesamiento de nuevas aleaciones con óxido-dispersante reforzado (ODS) sobre la base de FeCrAl, Ni y NiCu. Los nuevos materiales de ODS ofrecen una clara ventaja para la industria de procesos al fabricar, por ejemplo, dispositivos de alta temperatura optimizados para topología e integrados por sensor (cabezales de quemador de gas, intercambiadores de calor) que están expuestos a entornos agresivos. El desarrollo de aleaciones y procesos se orientará hacia un enfoque avanzado de ingeniería de materiales computacionales integrados (ICME) que combina termodinámica computacional, microestructura y simulación de procesos para contribuir a ahorrar tiempo, materias primas y aumentar la vida útil del componente. La producción de aleaciones físicas se realizará combinando la nanotecnología para agregar compuestos de ODS con fusión de lecho de polvo láser y posprocesamiento. El enfoque de la ICME se complementará con una caracterización completa de los materiales y un ensayo intensivo de los componentes en condiciones industriales. Esta estrategia permite comprender mejor las relaciones proceso-microestructura-propiedades y cuantificar las funciones mejoradas, las propiedades y la evaluación del ciclo de vida. Esto promoverá la reducción de costes, la mejora de la eficiencia energética y las propiedades superiores combinadas con un aumento significativo de la vida útil.
El consorcio de topAM está formado por usuarios, proveedores de materiales e institutos de investigación que son líderes mundiales en los campos relevantes que este proyecto enmarca, lo que garantiza la ejecución eficiente, de alto nivel y orientada a la aplicación de toPAM. Los socios industriales, en particular las PYME, conseguirán una mayor competitividad gracias a su posición estratégica en la cadena de valor del procesamiento de materiales, por ejemplo, la producción de polvo, para reforzar la posición de liderazgo de Europa en el campo tecnológico emergente de AM en una combinación única con ICME. El proyecto está compuesto por un total de quince socios de seis países: Alemania, Francia, España, Chequia, Polonia y Suecia. La Universidad Técnica de Aquisgrán (Rheinisch-Westfaelische Technische Hochschele Aachen) lidera el consorcio. El proyecto ha sido financiado por la EC bajo el programa H2020-EU.2.1.5.3. - Tecnologías sostenibles, eficientes en recursos y bajas en carbono en industrias de procesos que consumen mucha energía.
Más información en la web del proyecto y en CORDIS
ADVIAMOS: Advancing Innovations in Molten Salt (01/06/2019-31/05/2024)
ID: PCI2021
Dentro de CSP ERANET: Joint programming actions to foster innovative CSP solutions GA ID: 838311
El uso de sales fundidas como medio de almacenamiento y transferencia de calor en las centrales termosolares ofrece la posibilidad de alcanzar temperaturas de funcionamiento más elevadas en el campo solar, pero plantea problemas técnicos. El consorcio ADVIAMOS se centra en los aspectos específicos de las sales fundidas en el funcionamiento de los sistemas de receptor central y de colectores parabólicos, con el objetivo de mejorar los procedimientos de operación y mantenimiento y reducir así los costes. Los socios siguen un enfoque multiescala, desde aspectos sobre materiales y componentes hasta el nivel de sistema.
Resultados previstos de ADVIAMOS
- Nuevos procedimientos para detectar y eliminar tapones de solidificación local de forma no destructiva.
- Habilitación de gradientes de temperatura más elevados en la torre
- Estabilización de las propiedades de las sales fundidas y minimización de la corrosión de los componentes
- Control automatizado del proceso
Más información en la web del proyecto.
23/07/2021