Un motor altamente eficiente que transforma agua caliente residual en electricidad
Las fábricas, las centrales energéticas, los centros de datos o los buques de carga producen un calor residual que podría ser útil como fuente de energía. Encontrar una manera eficiente y rentable para capturar y utilizar este calor residual propiciaría un considerable ahorro de combustible y una reducción de las emisiones de CO2. Ya existen métodos para capturar calor residual de alta y baja temperatura —por debajo de 100 ºC—, aunque su eficiencia disminuye y su coste se incrementa a medida que la temperatura desciende. A día de hoy, el proyecto financiado con fondos europeos THE EXERGYN DRIVE ha desarrollado una tecnología que permite emplear calor residual a temperaturas inferiores a 100 ºC de forma eficiente. Se trata de un motor novedoso, revolucionario y energéticamente eficiente que sólo requiere de agua caliente para funcionar. Materiales inteligentes para generar energía El factor que posibilita todo el proceso de generación de energía eléctrica o mecánica a partir de calor residual de baja temperatura es el uso de una aleación con memoria de forma llamada nitinol. Este material pasa por una fase de transición cuando se calienta a temperaturas inferiores a 100 ºC y vuelve a su forma original cuando se enfría. «En el núcleo del motor, los cables de nitinol unidos a un pistón reciben agua caliente y fría, lo que los expande y contrae haciendo que el pistón se mueva. El calentamiento y enfriamiento cíclico de múltiples cables de nitinol en el núcleo del motor crea un empuje que funciona como un sistema hidráulico que hace girar un generador para crear electricidad», explica el Dr. Kevin O’Toole, director de investigación y Desarrollo de Exergyn Ltd. El motor produce 10 kW de electricidad a partir de unos 200 kW de energía térmica del agua caliente. Se dedicaron considerables esfuerzos a perfeccionar el diseño y modificar el material para que pudiera funcionar durante millones de ciclos. Hasta la fecha, los investigadores de Exergyn han puesto a prueba un cable de nitinol que soporta diez millones de ciclos sin que se resienta su rendimiento, lo que en esencia demuestra la viabilidad del motor a largo plazo. Una tecnología revolucionaria Por lo general, los sistemas de recuperación de calor actuales se sirven de la tecnología de ciclo Rankine orgánico (ORC) para generar energía usando calor residual procedente de plantas de fabricación. Aunque esta tecnología funciona adecuadamente a temperaturas que oscilan entre 200 y 300 °C, su capacidad para generar electricidad a partir de agua caliente a menos de 100 °C es bastante limitada. «Dependiendo de las condiciones, nuestro sistema puede ofrecer un rendimiento superior al del ORC por un factor de tres a seis a temperaturas inferiores a 100 °C, lo que hace viable su comercialización. Además, esta tecnología no se basa en el uso de intercambiadores de calor, lo que significa que el motor puede ser más compacto y no se requiere el uso de gases tóxicos», asevera el Dr. O’Toole. Marcar la diferencia La cantidad de calor residual que se produce cada año en todo el mundo equivale a doce años de consumo energético de la UE. Actualmente no se dispone de otra tecnología que permita hacer un uso efectivo del calor residual de baja temperatura. Si se generaliza su uso, el motor de vanguardia desarrollado por THE EXERGYN DRIVE podrá capturar y utilizar agua caliente para reducir costes y las emisiones de carbono a nivel mundial en un 2 %. Según las previsiones del proyecto THE EXERGYN DRIVE, el mercado global para estos motores podrían alcanzar la cifra de 440 000 millones de euros en apenas unos años. Además de aprovechar el calor residual derivado del sector del biogás, los socios del proyecto esperan que, en breve, el motor pueda utilizarse en los sectores de la energía geotérmica y marino.
Palabras clave
THE EXERGYN DRIVE, agua caliente residual, electricidad, calor residual de baja temperatura, aleación con memoria de forma
