LACYQS I Proyecto: CONACYT LN-56918
Responsable Académico: Dr. Claudio A. Estrada Gasca
Período reportado: Junio 2007 - Diciembre de 2010
El propósito del Laboratorio Nacional de Infraestructura en Sistemas de Concentración Solar y Química Solar, primera etapa, que hemos denominado LACYQS I (LAboratorio de Concentración Y Química Solar) por simplicidad, ha sido constituir una red de grupos de investigación que, a través del diseño, construcción y operación de tres instalaciones solares, permitan avanzar en el desarrollo de las tecnologías de concentración solar en México, generando conocimiento científico y tecnológico, así como formando recursos humanos de alto nivel en el área. Los tres instalaciones solares desarrolladas son: el Horno Solar de Alto Flujo Radiativo (HoSIER), la Planta Solar Piloto para el Tratamiento Fotocatalítico de Aguas Residuales (PSTFAR) y el Campo de Pruebas para Helióstatos (CPH).
LACYQS I es un proyecto cofinanciado por el CONACYT, la UNAM y la UNISON. Fue aprobado por el CONACYT en mayo del 2007. En marzo del 2011 se inauguraron las instalaciones (HoSIER y PSFTAR) ubicadas en el Centro de Investigación en Energía de la UNAM (actualmente Instituto de Energías Renovables IER-UNAM) en Temixco, Morelos, y en octubre del 2011 se inauguraron las instalaciones ubicadas en la Universidad de Sonora en Hermosillo, Sonora.
El proyecto general fue coordinado por académicos del IER-UNAM y por académicos de la UNISON; tanto del Departamento de Ingeniería Química y Metalúrgica, como de la Oficina de Transferencia Tecnológica de la UNISON que en su momento se denominó TexTec. La colaboración UNAM-UNISON se centro en el desarrollo del CPH.
Por otra parte, en el diseño y construcción del HoSIER se contó con la participación del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET-UNAM), del Centro de Investigación en Matemáticas (CIEMAT) y del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE). A este último se le encargó la construcción e instalación de las superficies especulares y sus estructuras de soporte (concentrador y helióstato)
LACYQS II Proyecto: CONACYT LN-123767
Responsable Académico: Dr. Claudio A. Estrada Gasca
Período reportado: Mayo 2012 - Mayo de 2015
El objetivo general del Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar, Segunda Etapa (LACYQS II) es avanzar en el conocimiento de las tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar, poniendo a prueba sistemas de concentración solar con conceptos novedosos. Esto incluye repotenciar la infraestructura previamente desarrollada en la primera etapa (proyecto CONACYT 56918) y consolidar la red de grupos de investigación que se ha logrado integrar en el área, gracias a este proyecto. También se desea seguir formando recursos humanos de alto nivel y especialización e impulsar el desarrollo de una industria nacional de tecnologías de concentración solar. Este proyecto es el primero en su tipo en Latinoamérica, lo que permitirá posicionar a México en el ámbito mundial en el desarrollo de estas tecnologías.
La investigación y el desarrollo de las tecnologías de concentración solar y el estudio de sus aplicaciones abarca un amplio espectro temático, el proyecto propuesto se dividió en tres subproyectos que atienden a diferentes aspectos de la ingeniería solar de concentración. En cada uno de ellos se realiza investigación científica, desarrollo tecnológico e implementación de una instalación experimental. Los tres subproyecto con sus respectivos objetivos aparecen en seguida.
Laboratorio de termoquímica solar (LaTeQS)
El objetivo general de LATeQS es contribuir al desarrollo de las tecnologías de almacenamiento de la energía solar térmica por métodos termoquímicos. En particular, se ha complementado la infraestructura del HoSIER con capacidades de análisis químico para evaluar dichos procesos. También se tienen como objetivos el diseñar y poner en operación reactores solares para llevar a cabo investigación en ciclos termoquímicos de producción de Hidrógeno.
Campo experimental de torre central (CEToC)
El objetivo general del CEToC es, a partir del CPH desarrollar un sistema de torre central de 1 MW de potencia térmica para el desarrollo de proyectos de aplicaciones solares con alta densidad energética. Con ello, se está generando tecnología de diseño y fabricación de helióstatos de bajo costo para sistemas de torre. También, con esta instalación se pueden desarrollar y probar receptores para diferentes aplicaciones de la energía solar concentrada.
Laboratorio de sistemas fotovoltaicos con concentración (LaSiFoV)
El LaSiFoV es un laboratorio de pruebas para sistemas fotovoltaicos, módulos fotovoltaicos y celdas solares que funcionan con energía solar concentrada. Esta instalación permite hacer investigación y desarrollo tecnológico en la caracterización óptica de flujos radiativos incidentes en celdas solares fotovoltaicas, en la caracterización térmica de los sistemas de enfriamiento de las celdas fotovoltaicas con concentración solar, en la caracterización eléctrica de modulos de sistemas fotovoltaicos con concentración a diferentes flujos radiativos concentrados y diferentes temperaturas y permite realizar pruebas de sistemas fotovoltaicos con concentración solar atendiendo normas internacionales.
COSOLpi (CEMIE Solar)
Responsable Académico: Dr. Hernando Romero-Paredes Rubio
Período reportado: Marzo 2014 - Diciembre de 2018
El objetivo que se persigue es llevar a cabo investigación y desarrollo tecnológico sobre la realización de procesos termoquímicos de alta temperatura utilizando la radiación solar concentrada como fuente de energía térmica para el futuro desarrollo de procesos industriales sustentables, para la producción de combustibles limpios como el hidrógeno (H2), gas de síntesis, biocombustibles, incluyendo la valoración de materiales empleados en la industria nacional.
El empleo de fuentes renovables como la energía solar y de procesos termoquímicos para la producción de hidrógeno, sin generar productos ni emisiones nocivas al medioambiente, permitirá sustituir progresivamente a los hidrocarburos. La planta piloto de producción de hidrógeno mediante ingeniería termoquímica solar aportará nuevos conocimientos científicos y desarrollos tecnológicos para la producción de vectores energéticos limpios.
Producción de electricidad solar mediante sistemas de disco parabólico, a partir de fotoceldas de alta eficiencia y dispositivos termoiónicos avanzados (CEMIE Solar)
Responsable Académico: Dr. Rafael García Gutiérrez
Período reportado: Marzo 2014 - Marzo de 2017
El objetivo original del proyecto desarrollado en la Universidad de Arizona (UA) consistía en dar un nuevo enfoque al desarrollo de esta tecnología para competir comercialmente con combustibles fósiles cuando se realice su implementación a gran escala.
Este sistema combina las mejores características de los métodos de fotovoltaicos (PV) y concentración solar de potencia (CSP). Los grandes espejos de vidrio se establecen en el desierto sobre montajes de seguimiento solar, como en los sistemas CSP, pero estos espejos están diseñados para llevar la luz a un foco local, donde la óptica transfiere la luz solar concentrada a células fotovoltaicas muy eficientes (> 40%). Al igual que los paneles fotovoltaicos, estas células generan electricidad directamente, pero son 1000 veces más pequeñas y cuestan diez veces menos en términos de la salida de energía proporcionada. Para una determinada inversión en los espejos y las estructuras de seguimiento solar, producen el doble de energía que los sistemas de turbinas de vapor, lo que reduce el costo del sistema, además no consumen agua neta, una consideración importante en regiones desérticas.
Obtención de gas de síntesis y biochar para la remediación de suelos contaminados a partir de energía solar altamente concentrada (PAPIIT UNAM)
Responsable Académico: Dr. Claudio A. Estrada Gasca
Período reportado: Enero 2019 - Diciembre de 2020
Este proyecto propone abordar la gasificación desde una perspectiva novedosa, adoptando la radiación solar como fuente energética en el proceso de gasificación a través de la pirolisis de materia vegetal de origen agrícola. La energía necesaria para el proceso pirolítico provendrá de la radiación solar concentrada. Las temperaturas de operación más comunes para estos procesos están comprendidas entre los 450 y 900 °C, pudiéndose gasificar también a temperaturas superiores, en función de los productos deseados, y de los materiales con los que se construya el reactor. La propuesta consiste en utilizar residuos agrícolas, ganaderos y agroindustriales de la región del estado de ¿Sonora? para la producción de gas de síntesis y biochar. Se caracterizaran las propiedades químicas y físicas del biochar para evaluar su potencial en remediación. Con el biochar obtenido, se realizarán experimentos en laboratorio para evaluar su efectividad en la estabilización, remoción y disminución de toxicidad de metales pesados en suelos y agua.
