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Sistemas solares de ciclo orgánico de Rankine para aplicaciones residenciales

El proyecto tiene como objetivo desarrollar un innovador sistema de microcogeneración basado en la tecnología ORC para aplicaciones domésticas o pequeñas aplicaciones civiles.

Los sistemas de ciclo Rankine con fluido orgánico se desarrollan dentro del proyecto europeo Innova Microsolar.

Para alcanzar los ambiciosos objetivos fijados por el Acuerdo de París, en los últimos años se ha introducido una proporción cada vez mayor de fuentes de energía renovable en el mix de generación eléctrica, gracias a las nuevas normativas y subvenciones. Así, las tecnologías de microcogeneración o cogeneración basadas en las energías renovables podrían contribuir a una mayor seguridad del suministro energético, junto con un abastecimiento más fiable, limpio y menos especulativo.

Aunque los motores de combustión interna son la tecnología de microcogeneración o CCHP más consolidada y extendida, son necesarios algunos avances tecnológicos para que sigan funcionando cuando se alimentan de combustibles renovables.

En el sector residencial, la tecnología de fuente renovable más usada para la producción de energía térmica es actualmente la solar térmica debido a la facilidad de instalación y a la buena eficiencia de conversión que se consigue en el caso de los sistemas de tubos de vacío.

Sin embargo, para promover la difusión de los sistemas de microcogeneración y CCHP en el sector residencial, se necesitan tecnologías solares capaces de alcanzar temperaturas más elevadas, que en combinación con sistemas de ciclo Rankine con fluido orgánico (ORC) puedan convertir eficazmente la energía solar incidente en energía eléctrica y térmica de media/baja temperatura.

Por este motivo, en los últimos años muchos investigadores han centrado sus esfuerzos en el estudio y desarrollo de sistemas ORC solares a pequeña escala para hacer esta tecnología más eficiente y adaptable al sector residencial.

Este es el contexto del proyecto europeo Innova Microsolar, un proyecto que pretende desarrollar un sistema innovador de microcogeneración basado en la tecnología ORC para aplicaciones domésticas o civiles a pequeña escala.

La electricidad se produce mediante una unidad ORC de 2kWe/18kWt, que recibe calor a temperaturas del orden de 250°C de un sistema de concentración solar basado en reflectores lineales Fresnel.

La planta de generación también está equipada con un sistema de almacenamiento de calor de material de cambio de fase para garantizar la producción de energía térmica y eléctrica incluso en ausencia de radiación solar durante un intervalo de tiempo de unas 3-4 horas.

Por último, un sistema de control inteligente permite la gestión del sistema integrado también a distancia mediante técnicas de hardware-in-the-loop.

El sistema se está probando y ensayando en Almatret (España) para comprobar su rendimiento y fiabilidad con el cambio de estación. Las primeras pruebas realizadas en octubre de 2021 demostraron la capacidad de la unidad ORC para alcanzar el rendimiento nominal: se obtuvo una potencia de 2 kWe con una velocidad de rotación del expansor de 45.000 rpm. En el siguiente mes de noviembre, sin embargo, la limitada irradiación no permitió alcanzar los valores nominales, pero, no obstante, demostró la buena adaptabilidad de la unidad ORC a diferentes condiciones ambientales.

En los próximos meses, el sistema se probará para valores de irradiación más elevados y periodos más largos con el objetivo final de garantizar aproximadamente el 60% de la energía requerida por un hogar medio, contribuyendo así de forma significativa a la descarbonización del sector residencial.

Más información: europa.eu

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