15/10/2015 - Un proyecto trabaja en el uso de convertidores termoeléctricos para recuperar la energía no aprovechada de los gases de combustión

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Investigadores de la Universidad Pública de Navarra trabajan en el desarrollo de convertidores termoeléctricos para recuperar la energía calorífica vertida, en los procesos industriales y domésticos, a través de los humos resultantes de la combustión y producir así energía eléctrica directamente utilizable.

Este proyecto de investigación, dirigido por el profesor David Astrain Ulibarrena, cuenta con una financiación de 50.820 euros, obtenidos de la última convocatoria del Ministerio de Economía y Competitividad para financiar proyectos de I+D+i en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Tecnológica y de Innovación 2013-2016.

La generación termoeléctrica es “una tecnología que tiene la capacidad de producir energía eléctrica a partir de fuentes de calor residual, por lo que supone una oportunidad de recuperación de energía tanto en grandes sistemas industriales, como en edificios de viviendas”, explica David Astrain. La termoelectricidad se ha aplicado con éxito en diversos sectores, como, por ejemplo, el automovilístico o incluso en áreas tan exigentes como la tecnología espacial (por ejemplo, el vehículo de exploración Curiosity de la NASA enviado al planeta Marte). Ello se debe a “su robustez, fiabilidad y la escasa necesidad de mantenimiento que supone la ausencia de partes móviles”, aclara el investigador principal del proyecto. Sin embargo, la principal limitación de esta tecnología ha sido “la baja eficiencia, aspecto que está siendo objeto de una intensa investigación en la actualidad”.

De ahí este proyecto de investigadores de la Universidad Pública de Navarra para desarrollar convertidores termoeléctricos, ya que supondrá “una nueva solución técnica que puede contribuir tanto al rendimiento energético como, a medio plazo, al desarrollo de nuevos productos relacionados con esta tecnología”, apunta David Astrain, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales.

Aprovechar el calor residual inferior a 250º C

Este proyecto continúa la línea abierta con otro, denominado GETER (Generación termoeléctrica con energía calorífica residual), cuyo objetivo general era desarrollar generadores termoeléctricos que convirtieran en energía eléctrica la energía calorífica de bajo nivel térmico; es decir, flujos de calor residual de temperaturas inferiores a los 250º C. Se estima que el 40% de la energía primaria que utilizamos los seres humanos se desecha en forma de calor residual y, de ella, el 72% es de bajo nivel térmico.

En dicho proyecto, se construyó y ensayó un generador termoeléctrico, incorporado a una chimenea de una caldera de gas natural. Se demostró así, experimentalmente, el potencial de la termoelectricidad para la obtención de energía eléctrica a través del aprovechamiento del calor de los humos. En concreto, se obtuvo una potencia máxima de 128 W/m2 y se detectaron claras líneas de mejora, ya que, por ejemplo, se observó que, optimizando el intercambiador de calor del lado caliente, se podría aumentar la producción de energía eléctrica de un 50%.

Por ello, se prevé que, en este nuevo proyecto, se pueda lograr un aumento en la producción de energía eléctrica de más de un 80% respecto al prototipo anterior hasta alcanzar los 230 W/m2. Esta mejora implicaría, además, “el posicionamiento de esta tecnología en una fase en la que se podría aplicar a instalaciones industriales del sector productivo”, indica David Astráin. El contacto del grupo de investigación con fábricas líderes del tejido empresarial, como Fagor Ederlan, Acciona Energía, Grupo Dalkia, Factor 4 y Smurfit Kappa, y con el CENER (Centro Nacional de Energías Renovables), supone una oportunidad de validar, en condiciones reales de producción, los dispositivos desarrollados durante las investigaciones y de probar, mediante demostraciones experimentales, la contribución que este sistema puede aportar a la mejora de la eficiencia energética.

Investigadores de la UPNA

El equipo de trabajo del proyecto está formado, además de por David Astrain, por los siguientes investigadores, todos ellos, miembros del Grupo de Investigación de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Pública de Navarra: Patricia Aranguren Garacochea, Álvaro Martínez Echeverri, Gurutze Pérez Artieda, Antonio Rodríguez García y Francisco Javier Sorbet Presentación.

Este grupo de investigación lleva casi veinte años trabajando en refrigeración termoeléctrica. En este período, ha desarrollado, entre otros elementos, dos intercambiadores de calor con termosifón y cambio de fase para las caras caliente y fría de los módulos Peltier, lo que permitió incrementar en un 66% la eficiencia de los refrigeradores termoeléctricos. El grupo es autor también de cinco patentes internacionales, propiedad de la multinacional Bosch Siemens.

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