211service.com
Geotermia más barata
Investigadores en Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico en Richland, WA, dicen que han desarrollado un tipo superior de fluido extractor de calor que podría mejorar drásticamente la economía de producir energía renovable a partir de recursos geotérmicos de baja temperatura.
Aprovechando geotermia: Una representación molecular de un nanomaterial desarrollado en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico que puede mejorar la eficiencia de las plantas de energía geotérmica.
El compañero de laboratorio Pete McGrail dice que el líquido se usa para absorber el calor del agua caliente que se bombea desde el subsuelo al intercambiador de calor de una planta geotérmica. El líquido puede aumentar potencialmente la tasa de captura de calor entre un 20 y un 30 por ciento. Los investigadores diseñaron nanomateriales patentados compuestos de metales unidos por moléculas orgánicas. Descubrieron que la adición de nanomateriales a un fluido como el hexano o el pentano mejoraba significativamente las propiedades de atrapamiento de calor del líquido.
La esperanza aquí es que al mejorar la eficiencia tanto como pensamos que podemos, un proyecto puede volverse económico a profundidades mucho menores, dice McGrail. Podrías implementar en lo que ahora se considerarían áreas marginales o antieconómicas.
No hay escasez de energía geotérmica bajo nuestros pies. Perfora lo suficientemente profundo y el calor está ahí. Un Estudio dirigido por el MIT de 2006 concluyó que los sistemas de energía geotérmica tienen el potencial de suministrar 100 gigavatios de energía a los Estados Unidos para 2050, pero solo si surgen nuevas tecnologías de perforación y fracturamiento de rocas y diseños avanzados de plantas que podrían reducir los costos de desarrollo.
Se requieren tecnologías mejoradas porque la mayoría de las plantas geotérmicas económicas generan electricidad utilizando vapor o agua caliente directamente de depósitos de alta temperatura formados naturalmente, como el campo Geysers en California. Los pozos son relativamente poco profundos, el agua está a 360 grados Fahrenheit o más caliente, y la roca es lo suficientemente porosa como para hacer circular el agua lo suficiente. Aprovechando los recursos geotérmicos en ubicaciones menos ideales requiere perforar más profundamente y forzar fracturas en la roca, lo cual agrega un costo inmenso. También significa aprovechar al máximo los recursos térmicos de temperatura más baja, lo que se logra mediante el uso de plantas de ciclo binario que extraen y reutilizan el calor del agua caliente subterránea en lugar de usar el agua caliente directamente para hacer girar una turbina.
En estas plantas, el agua bombeada a un pozo de inyección absorbe el calor de la roca caliente y se bombea de nuevo a través de un pozo de extracción separado a temperaturas que oscilan entre los 150 grados Fahrenheit y los 300 grados Fahrenheit. Luego, el agua caliente pasa a través de un intercambiador de calor, junto con un fluido con un punto de ebullición bajo. Este fluido, que fluye en su propio circuito cerrado dentro de la planta, absorbe el calor del agua y se convierte en vapor a alta presión. El vapor pasa a través de una turbina, generando energía, y luego se condensa y se recicla a través del circuito.
McGrail y su equipo de investigación encontraron una forma de aumentar la tasa de conversión de energía cuando los dos bucles pasan por un intercambiador de calor. Inicialmente, habían desarrollado materiales patentados para otro proyecto para mejorar la captura de dióxido de carbono emitido por una planta de combustibles fósiles. Se dieron cuenta de que los materiales tenían cualidades termodinámicas notables cuando se agregaban a un fluido orgánico. El nuevo fluido tiene el potencial de capturar hasta un 30 por ciento más de calor de un circuito de agua cerrado y, debido a sus capacidades de expansión y contracción rápidas, puede alcanzar presiones más altas para impulsar la turbina.
Es uno de esos momentos en el laboratorio en los que miras los datos y dices '¡Guau!', Dice McGrail. Su grupo recibió una subvención de $ 1.2 millones del programa de tecnologías geotérmicas del Departamento de Energía para construir un prototipo de mesa que muestra las propiedades del fluido en acción.
Con suerte, tendremos un sistema de bucle de prueba para fin de año. Montaremos una unidad de trabajo completa con intercambiador de calor, compresor, bombas y un sistema de turbina para que podamos ver todo el proceso funcionando, dice.
La mayor parte del costo de la geotermia está en la perforación y preparación de pozos de producción, dice Susan Petty, directora de tecnología de AltaRock Energy, con sede en Seattle, un desarrollador de sistemas geotérmicos mejorados. Si va a obtener un 20 por ciento o más de mejora en la eficiencia, eso es un 20 por ciento menos bien, dice ella. Eso es realmente significativo.
Sin embargo, existen posibles obstáculos. Ron DiPippo, profesor emérito de ingeniería mecánica en la Universidad de Massachusetts Dartmouth y coautor del informe del MIT, advierte que el fluido vaporizado debe pasar a través de la turbina sin afectar el rendimiento. Tienes que ver estas cosas con escepticismo y hacer un análisis cuidadoso de las propiedades de estos fluidos, dice. Puede obtener una ganancia por un lado y un sacrificio por el otro.
Probar cómo pasan los nanomateriales a través de la turbina será una prioridad una vez que se desarrolle el prototipo, dice McGrail. Todavía no sabemos si será un problema.