Electricidad a partir de calor residual industrial
El ciclo de Rankine orgánico (ORC) es una tecnología que permite recuperar calor excedente de baja energía y que podría ayudar notablemente para cumplir los objetivos 20-20-20 marcados por la Unión Europea. No obstante, la tecnología actual no aprovecha las diferencias térmicas leves con respecto al aire ambiente. Los socios del proyecto «Low-temperature heat valorisation towards electricity production» (LOVE) se propusieron determinar fuentes de calor residual a baja temperatura (menos de 120 grados centígrados) y desarrollar tecnologías rentables para su conversión en electricidad. Los socios del proyecto definieron una metodología que permitiera una integración óptima de los ciclos termodinámicos que se basó en el análisis pinch y en la integración del proceso. Se aplicó principalmente en los casos de prueba definidos en el sector del cemento. Se integraron dos prototipos basados en ORC de 100 kWe en dos cementeras piloto con vistas a la recuperación de calor residual y la generación de energía. Los miembros del consorcio diseñaron los componentes, que incluyen una turbina de flujo de entrada radial, un intercambiador térmico de tubos de aletas y otro de columna de relleno, y los adaptaron a las dimensiones de dichos estudios piloto. También se hicieron estudios teóricos sobre un sistema ORC de 1 MWe. Se fabricaron distintos prototipos de intercambiadores de calor poliméricos de gas-líquido y se probaron en condiciones de laboratorio. Se produjeron fácilmente intercambiadores de calor de tubo capilar que arrojaron resultados halagüeños en cuanto a la transferencia de calor y la disminución de la presión. Los diseños basados en una película polimérica depararon muy buenas prestaciones en cuanto a transferencia de calor pero propiedades complicadas para la fabricación. También se estudió la posibilidad de extraer calor residual a partir de material sólido utilizando el enfriador de cemento como caso de prueba. Se modeló y simuló los fenómenos de transferencia de masa y calor y así se pudieron concretar modificaciones posibles del diseño del enfriador de cemento para aumentar la recuperación de calor. A partir de los prototipos, los socios hicieron una evaluación tecnoeconómica a fondo de la recuperación de calor residual de baja temperatura. Se observó un plazo de amortización mayor que la media industrial en cuanto a inversiones ajenas a la producción. También se evaluó la seguridad y los peligros medioambientales de las instalaciones ORC, incluida una evaluación completa del ciclo de vida en lo referente a la huella de dióxido de carbono. Los resultados del proyecto se difundieron mediante artículos en revistas científicas, presentaciones y congresos. Asimismo se presentó una solicitud de patente sobre la técnica de recuperación de calor residual a partir de los gases de escape de la trituradora de una cementera.
Palabras clave
Electricidad, calor residual, industria, ciclo de Rankine orgánico, aprovechamiento del calor
