Electricidad a partir de calor residual
Una empresa derivada de Empa/ETH pretende aumentar la eficiencia energética
El calor residual industrial es una mina de oro sin explotar: Se produce en grandes cantidades, pero apenas se utiliza de forma eficiente. Un nuevo tipo de máquina desarrollado por científicos de Empa y sus socios, basado en una innovadora tecnología de motores, podría cambiar esta situación, también con la ayuda de una beca Empa para emprendedores, concedida recientemente al investigador de Empa y neoemprendedor Andyn Omanovic.
Espíritu inventivo en el equipo: de izquierda a derecha, Patrik Soltic, Andyn Omanovic y Wolfgang Schneider.
Empa
Las buenas ideas a veces toman giros sorprendentes. Los expertos de Empa llevaban años trabajando en un innovador sistema de control de válvulas para motores de combustión con válvulas accionadas electrohidráulicamente, que permiten flexibilizar el cambio de gases mucho más que con la tecnología convencional de árbol de levas. En un motor de gasolina, el consumo de combustible podría reducirse en torno a un 20% en el modo de funcionamiento típico de los turismos. En la actualidad, este enfoque se sigue desarrollando para motores de combustible flexible en vehículos de carga junto con un fabricante de camiones.
Pero ahora esta tecnología también podría permitir avances en otro campo. Empa ha concedido a su antiguo doctorando Andyn Omanovic una beca de emprendedor para sacar al mercado un nuevo tipo de máquina de pistón con este sistema de control. La comercialización correrá a cargo de etavalve GmbH, una empresa derivada de Empa y la ETH de Zúrich, cofundada por el experto en hidráulica Wolfgang Schneider, que participó en el desarrollo de la tecnología.
La idea es aprovechar el calor residual de los procesos de la industria metalúrgica o cementera y otros ámbitos de forma más eficiente con la ayuda de la citada máquina de pistones que con los métodos actuales que funcionan con turbinas. Como el cilindro y el pistón forman un espacio cerrado, explica Omanovic, la compresión y la expansión del proceso se producen de forma casi ideal, lo que permite un rendimiento energético extremadamente alto: El calor residual se convierte en energía mecánica a través de los pistones, que en última instancia se utiliza para generar electricidad. Sin embargo, este proceso sólo puede llevarse a cabo gracias al innovador control flexible de las válvulas.
"Las turbinas son especialmente eficaces a altas temperaturas y para necesidades de potencia de varios cientos de megavatios", explica el investigador de Empa, "pero nuestra máquina de pistones es más adecuada para rangos de temperatura de unos 500 a 900 grados, donde el calor residual se genera de forma irregular, y hasta el rango de potencia de varios megavatios." El potencial es alto: en 2016, la cantidad de calor residual industrial por encima de 300 grados en Alemania se estimó en unos 10 teravatios hora al año. En comparación, según la Asociación de Empresas Eléctricas Suizas (VSE), el año pasado se consumieron en Suiza unos 57 teravatios hora de electricidad.
Utilización de plantas de biocarbón respetuosas con el clima
También es prometedor el uso del calor residual de las plantas de pirólisis, que convierten la biomasa en biocarbón para fijar el carbono de forma permanente, un proceso en el que también trabajan los investigadores de Empa. El subproducto de este proceso es el llamado gas pobre, que contiene metano y gases contaminantes y debe incinerarse, como exige la ley. "Esto se suele hacer con una antorcha de gas sin ningún aprovechamiento de la energía", explica Omanovic, "nosotros utilizamos este calor para generar electricidad con nuestra máquina de pistones".
Antes del paso a la práctica
A principios de 2025 se construirá una máquina piloto para el proveedor de energía IWB de Basilea, que está impulsando el desarrollo de plantas de biocarbón en Suiza, diseñada y construida específicamente para las propiedades del calor residual generado durante la pirólisis.
Alrededor de un año más tarde, según los desarrolladores de etavalve, debería entregarse una pequeña serie de máquinas de pistón a una empresa especializada en plantas de combustión de gases pobres procedentes de vertederos o de procesamiento de biogás. Las conversaciones ya están en marcha.
Los expertos de etavalve confían, por tanto, en que su tecnología pueda llegar al mercado en un futuro próximo, a pesar de los retos en detalles técnicos como los materiales resistentes a la temperatura de la máquina y la estrategia de control del proceso termodinámico, que aún deben dominarse. Pero los cálculos de rentabilidad también son muy prometedores. "La fabricación y el funcionamiento de nuestra primera máquina piloto casi cubren sus costes", afirma Omanovic, "lo que no es en absoluto algo habitual en una tecnología innovadora de ingeniería mecánica compleja".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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