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Electricidad de calor residual
Las fábricas, los centros de datos, las plantas de energía, incluso la secadora de ropa, eliminan el calor residual que podría ser una fuente útil de energía. Pero la mayoría de las tecnologías de recolección de calor existentes son eficientes solo a temperaturas superiores a 150 ° C, y gran parte del calor residual no es tan caliente. Ahora Ener-G-Rotors, con sede en Schenectady, NY, está desarrollando tecnología que puede utilizar calor entre 65 y 150 ° C.
Más que aire caliente: Ener-G-Rotors, que afirma que su tecnología puede generar electricidad de manera rentable a partir del calor residual a baja temperatura, planea instalar su primer sistema de muestra de cinco kilovatios en diciembre. El sistema (inferior), que utiliza un rotor en lugar de una turbina para hacer funcionar un generador (superior), tiene aproximadamente cuatro pies de altura.
La compañía reemplaza la turbina en un generador eléctrico típico con un dispositivo llamado gerotor, que afirma haber hecho casi sin fricción. Si esto funciona, es tan grande, dice Bob Bechtold, presidente de Plásticos Harbec , uno de los clientes potenciales de Ener-G-Rotors. He estado soñando con el concepto de usar [calor residual de baja temperatura] desde que supe por primera vez de qué se trataba ... Se trata de usar lo que tenemos de manera más completa.
La tecnología de Ener-G-Rotors se basa en el Ciclo de Rankine , en el que el fluido calentado que fluye a través de un tubo calienta un fluido presurizado en un segundo tubo a través de un intercambiador de calor. El segundo tubo es un circuito cerrado; el llamado fluido de trabajo que lo atraviesa (un refrigerante con un punto de ebullición bajo, en el caso de los rotores Ener-G) se vaporiza y viaja a un espacio más grande llamado expansor. Allí, como su nombre lo indica, se expande ejerciendo una fuerza mecánica que puede convertirse en electricidad.
En lugar de hacer girar una turbina, el vapor en expansión en el sistema de Ener-G-Rotors hace girar el gerotor, que en realidad son dos rotores concéntricos. El rotor interior se adhiere a un eje y el rotor exterior es una especie de collar a su alrededor. Los rotores tienen dientes de engranaje que no coinciden, y cuando el vapor que pasa entre ellos los separa, los engranajes engranan y hacen girar el rotor.
La compañía afirma que el diseño del rotor es mucho más simple que el de una turbina, lo que lo hace potencialmente más fácil y económico de fabricar, además de más duradero. Y la compañía dice que ha inventado una forma patentada de montar el rotor sobre rodamientos que hace que su movimiento sea casi sin fricción.
Reducir la fricción significa que el rotor gira más fácilmente, por lo que el gas no necesita ejercer tanta fuerza para generar electricidad. Es por eso que el sistema puede funcionar a temperaturas más bajas, lo que imparte menos energía al gas.
La compañía espera convertir del 10 al 15 por ciento del calor residual de baja temperatura en electricidad, lo que se recupera en dos años o menos en la mayoría de los casos, dice el director ejecutivo Michael Newell. Ener-G-Rotors planea vender sistemas a los clientes directamente y operar sus propios sistemas y vender energía.
Ener-G-Rotors inicialmente planea apuntar a industrias, como productos químicos, papel, aceite y alimentos, que usan mucha energía y también liberan una enorme cantidad de calor residual, dice Newell. Más adelante, la compañía también espera participar en proyectos termosolares y geotérmicos, y apuntar a los consumidores con un sistema de un kilovatio.
La compañía está instalando su primera unidad beta, un sistema de cinco kilovatios, en una planta combinada de calor y energía en Harbec Plastics. También está instalando betas en una planta de vapor para la empresa de servicios públicos de Nueva York. Edison consolidado y en una planta de combustión de gas de vertedero para el Autoridad de Investigación y Desarrollo Energético del Estado de Nueva York .
Edward Ecock, gerente de investigación y desarrollo para gas y vapor en ConEd, dice que el sistema de Ener-G-Rotors es más eficiente que otros que él ha visto. En una planta de energía que usa generadores de vapor, podría tener el beneficio adicional de reducir la cantidad de agua necesaria para enfriar la condensación de vapor y reducir los costos adicionales de alcantarillado para eliminar el agua adicional, dice.
Las tecnologías de calor residual de baja temperatura realmente están adonde se dirige la industria, dice Mark Taylor, analista de la firma de investigación New Energy Finance. Potencialmente, esto podría aplicarse a todas las plantas de carbón, a todas las centrales nucleares, a todas las plantas de gas natural. Acero, cualquier cosa que produzca calor, cualquier cosa.
Si las versiones beta funcionan, Ener-G-Rotors planea expandirse a una demostración de 50 kilovatios, que es mucho más pequeña que la escala a la que apuntan la mayoría de sus competidores. Newell dice que la compañía espera que el tamaño más pequeño abra un mercado para corrientes de calor residual industriales más pequeñas.
Pero primero, las versiones beta deben funcionar. Si no es económico, no queremos llegar a los 50 kilovatios, dice Ecock.
Ener-G-Rotors también necesita dinero. Ha recaudado unos cientos de miles en subvenciones y financiación ángel y ahora está buscando $ 5 millones para el primer tramo de una ronda de capital de riesgo de $ 20 millones.
Y enfrentará mucha competencia a medida que el mercado se calienta, advierte Taylor. Una cosecha de empresas, incluidos actores más grandes como Tecnologías Unidas , que fabrica aviones, sistemas aeroespaciales y aire acondicionado, y empresas más pequeñas como ElectraTherm , también están buscando tecnologías de baja temperatura, y ya tienen sistemas instalados.
Aún así, Newell confía en que su empresa puede destacarse.
Nuestra tecnología es más eficiente y más simple que cualquier otra cosa que existe en este momento, dice. No hay muchas tecnologías que vayan a funcionar aquí. Y creemos que tenemos el costo más bajo de cualquiera de las tecnologías que existen.