Expertos de la Universidad de Sevilla optimizan el transporte energético entre productor y consumidor

Investigadores de la ETS de Ingeniería han patentado un sistema de generación eléctrica de pequeña potencia basado en un ciclo combinado  de microturbina de aire húmedo y ciclo orgánico de Rankine. El sistema está concebido para generación de energía eléctrica distribuida con el que se consigue acercar los puntos de demanda y generación de la energía eléctrica. Con este sistema de elevado rendimiento y relativo bajo coste el objetivo de los expertos es disminuir la cantidad de energía que ‘se pierde’ por el camino y aumentar el número de pequeños productores.

“Tratamos de optimizar tecnologías ya existentes, viables, factibles y sostenibles sacando el máximo provecho a la generación de calor incorporando un sistema de saturación húmeda de aire relativamente barato y fácil de construir”, explica el profesor de la Universidad de Sevilla, Ricardo Chacartegui.

Dentro de las tecnologías orientadas a la generación distribuida se encuentra la generación en plantas de microturbina de gas. La conversión de este tipo de plantas para trabajar con un ciclo de aire húmedo (HAT) resulta fácil de ejecutar, ajustada en costes y conlleva un importante incremento en sus prestaciones.

Un ciclo HAT simple para producción de potencia a baja escala está basado en un ciclo de turbina de gas simple regenerativa (compresor, cámara de combustión, turbina y regenerador), al que se añade un saturador encargado de aportar aire húmdo entre el compresor y la cámara de combustión. Un segundo intercambiador o economizador se incluye para precalentar el agua de entrada al saturador antes de su inyección, a partir de la energía contenida en la corriente de gases de salida de la turbina de gas.

La principal ventaja de este ciclo para la generación a baja potencia, del orden de 100 kW, reside en el importante incremento del rendimiento y la potencia obtenidos en la microturbina al añadir la unidad de saturación. Su principio de operación facilita la recuperación de calor residual de baja temperatura, que no depende de la operación de trabajo del ciclo sino de las presiones parciales de vapor de agua en la corriente de aire. La corriente de agua drenada del saturador podría incluso utilizarse con aplicación de cogeneración.

“La factibilidad de estos ciclos ha sido estudiada en diversas aplicaciones y su integración con otras tecnologías de generación ha sido descrita en los últimos años. Desde su combinación con pila de combustible, con reactores químicos solares, y con motores de combustión externa que queman biomasa”, añade Chacartegui.

Las principales ventajas de este sistema residen en que a escala de pequeña y moderada potencia como la requerida para generación distribuida, su rendimiento es solo levemente inferior al obtenido en las plantas de gran potencia existentes. Según el esquema de integración y el fluido orgánico elegido el rendimiento térmico del ciclo combinado funcionando con una microturbina de gas regenerativa supera el 52%. Además, es un sistema sencillo de integrar, que requiere una inversión relativamente baja comparado con otras tecnologías de generación distribuida y que produce una emisión baja de CO₂, favoreciendo así el medio ambiente. 

Referencia bibliográfica: A Humid Air Turbine-Organic Rankine Cycle combined for distributed microgeneration. Ricardo Chacartegui, José A. Becerra, Maria J. Blanco, José M. Muñoz-Escalona. Publicado en Energy Conversion and Management. Volume 104, 1 November 2015, Pages 115–126. 

Contacto: Ricardo Chacartegui. Departamento de Ingeniería Energética.

ricardoch@us.es / 954 48 72 43/  608 66 51 85