Este trigenerador de pila de combustible inédito en su clase podría reducir las pérdidas de energía, los costes y las emisiones.
Cerca de la mitad del consumo mundial de fuentes de energía primarias se destina a la generación de electricidad, calefacción y refrigeración. La mayor parte de esta energía procede de centrales eléctricas en las que se pierde hasta el 70 % de la energía disponible. La ineficacia de este modelo es inaceptable y provoca gran cantidad de emisiones de CO2 y costes de explotación innecesariamente elevados. Estos problemas podrían resolverse si se pasase de los sistemas centralizados convencionales de generación eléctrica a una tecnología eficaz de microgeneración in situ, por ejemplo mediante la pila de combustible de óxido sólido (SOFC). La tecnología de SOFC combina hidrógeno y oxígeno en una reacción electroquímica para generar electricidad produciendo como subproductos vapor de agua, calor y una mínima cantidad de dióxido de carbono. El hidrógeno se puede obtener a partir de hidrocarburos como el gas natural, ya disponible en la mayoría de los edificios domésticos y públicos. Durante tres años, el proyecto TRISOFC trabajó para lograr progresos en este tipo de tecnología mediante el desarrollo de un prototipo de trigeneración (refrigeración, calefacción y electricidad) SOFC de baja temperatura (LT), duradero y de bajo coste. El coordinador de TRISOFC, el Dr. Mark Worall de la Universidad de Nottingham, ofreció más detalles sobre los resultados del proyecto, finalizado de forma oficial a finales de julio: «El equipo al cargo optimizó y construyó un prototipo de trigeneración LT-SOFC basado en la integración de una pila LT-SOFC y un sistema desecante de refrigeración». El sistema cuenta con otros componentes como un procesador de combustible para generar gas reformado y otros equipos auxiliares de tipo eléctrico, mecánico y de control del balance de planta (BoP). Las características singulares de TRISOFC El sistema de TRISOFC cuenta con varias características únicas que lo diferencian de cualquier proyecto planteado con anterioridad. En concreto, la temperatura de operación del sistema de TRISOFT se encuentra entre los quinientos y los seiscientos grados Celsius, muy por debajo de los entre ochocientos y mil grados Celsius de los sistemas SOFC normales. En palabras del Dr. Worall: «La importancia de este dato reside en que permite que el BoP y otros componentes dependientes de la temperatura se fabriquen con materiales de un coste relativamente bajo, como por ejemplo el acero inoxidable, y de esta forma abre la puerta a una reducción importante de los costes relacionados con materiales y componentes». Además, el LT-SOFC se fundamenta en un material nanocompuesto de un único componente, un invento de un equipo dirigido por el profesor Binzhu Zhu de KTH, miembro del consorcio, cuya singularidad reside en que es capaz de ejercer como ánodo, cátodo y electrolito. El Dr. Worall añadió: «Además, podría reducir los costes y la complejidad y ampliar la fiabilidad y la durabilidad». Por último, el sistema cuenta con un dispositivo desecante deshumidificador y refrigerador de ciclo abierto para generar calefacción, refrigeración y almacenamiento térmico. Este sistema es inédito en pilas de combustible y ofrece la ventaja de aumentar el aprovechamiento de calor residual (hoy en día entre el 40 % y el 50 % del insumo total de energía se desperdicia). El Dr. Worall aseveró: «En nuestro sistema, el calor residual del SOFC se aprovecha para reconcentrar la solución. Este es un tipo de almacenamiento térmico que nos permite mantener en marcha la pila de combustible cuando no es necesario refrigerar y utilizarla cuando sí resulta necesario. Nuestro sistema ofrece tres ventajas destacables: en primer lugar, aumenta el rendimiento de conversión de la SOFC de entre un 45 % y un 55 % hasta, en principio, el 85 % o el 95 %; en segundo lugar, reduce la demanda de energía eléctrica necesaria para generar una refrigeración adecuada (además, mediante una reducción del consumo de energía eléctrica se reduce el consumo de energía primaria y las emisiones de dióxido de carbono); y, en tercer lugar, disminuye el enfriamiento generado a partir de sistemas de refrigeración por compresión de vapor, los cuales hoy en día funcionan mediante fluidos que poseen un potencial de calentamiento global elevado cuando se liberan en la atmósfera». El sistema de trigeneración LT- SOFC a ensayo El equipo logró demostrar el concepto de un sistema de trigeneración LT- SOFC. El Dr. Worall señaló dos resultados destacados de los ensayos: «Los ensayos de dos celdas SOFC LT planares de seis centímetros por seis centímetros han mostrado una densidad de energía de hasta 1 100 W/cm² con una generación de 22 W a 530 grados Celsius. Los científicos responsables trabajan en el desarrollo de pilas de 200 We con las que podríamos llegar a demostrar una producción eléctrica a gran escala y a baja temperatura». «Otros ensayos dedicados al sistema de deshumidificación con desecante mostraron un coeficiente de rendimiento superior a 1,0. El coeficiente de rendimiento describe la relación entre la producción de frío y la cantidad de energía total consumida, y por tanto supone un parámetro de rendimiento clave. En términos generales de conversión, nuestro refrigerador alimentado con calor resulta competitivo en comparación con otros sistemas». El impacto de TRISOFC Ahora que se ha demostrado el concepto, los pasos siguientes servirán para demostrar su durabilidad, ampliar la escala de producción y reducir aún más los costes. El Dr. Worall y su equipo confían en que el sistema desarrollado en TRISOFC influirá sobremanera a distintos niveles: «Este sistema es un trigenerador de pila de combustible inédito y posee un potencial enorme para aumentar el aprovechamiento de la energía disponible, disminuir costes, añadir valor, reducir el consumo de fuentes de energía primarias y sus emisiones correspondientes y fomentar la producción distribuida de energía». Los mayores beneficiarios de la tecnología serían los consumidores, tal y como explica el Dr. Worall: «La mayoría de los edificios se sirven de fuentes de energía primaria para disponer de calefacción, refrigeración y electricidad. Por tanto, al generar electricidad a escala doméstica, los consumidores podrían extraer beneficios de la venta de los excesos de producción (en función de los costes, los incentivos y las tarifas energéticas locales), reducir la demanda de calor para generar agua caliente y calefacción y contar con electricidad para los sistemas de refrigeración. Al obtener tres por el precio de uno, los consumidores disfrutarán de beneficios económicos y reducirán su impacto sobre el medio ambiente. El equipo está convencido del potencial de comercialización del sistema de trigeneración LT-SOFC, tanto en su versión integrada como en forma de componentes separados. «Colaboramos de forma activa con la industria y los usuarios finales para crear sistemas y subsistemas económicos, fiables y sencillos de utilizar», concluyó el Dr. Worall. Para más información, consulte: TRISOFC http://trisofc.com/
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