En el número de este mes del IEEE Spectrum me he encontrado con un artículo interesante. Trata sobre las micro-centrales térmicas, que se pueden instalar en viviendas unifamiliares o incluso para bloques de edificios. Estas centrales proporcionan energía eléctrica y calor al mismo tiempo. Dejo traducidos algunos puntos del artículo:
[…] ¿Y si la central térmica estuviera en el sótano de tu casa?. Los sistemas de cogeneración pueden aprovechar hasta el 90% de la energía de un combustible fósil al generar simultáneamente calor y electricidad directamente en el centro de consumo, reduciendo el consumo de energía y reduciéndo drásticamente las facturas. Estos sistemas ya proporcionan energía en la actualidad a hospitales, campus universitarios y grandes factorías petroquímicas, y son ampliamente usadas en calefacciones distribuídas en Dinamarca, Holanda y otros países del norte de Europa. […]
Climate Energy está probando una micro-central de 1,2 kW en 25 viviendas norteamericanas y espera vender cientos de unidades este año. […] Honda ha vendido 50.000 unidades de su micro-central de 1 kW para viviendas unifamiliares en Japón. Por su parte, SenerTec (en Alemania) fabrica una unidad de 5 kW para edificios de apartamentos.
Las micro-centrales de cogeneración están compuestas típicamente por un motor de combustión interna y una caldera. El motor sirve para accionar un generador para producir electricidad, y el calor generado en el proceso va a la caldera via el intercambiador de calor. Estas micro-centrales pueden funcionar con una gran variedad de combustibles, incluyendo carbón y petroleo. Los sistemas más utilizados usan gas natural. […]
Estos sistemas son muy útiles en lugares muy fríos donde la electricidad es cara. En estos casos, el periodo de amortización es de tan sólo 2 años y te puedes ahorrar US $500 al año después de eso. En caso contrario, el periodo de amortización puede elevarse hasta los 10 años.
Prachi Patel Predd, IEEE Spectrum, Vol 44, no. 4 (INT), Abril 2007
La discusión entre los sistemas de generación centralizados y distribuidos siempre ha sido interesante. Los sistemas centralizados, como los que usamos actualmente, se basan en el mejor rendimiento de los sistemas de generación de gran tamaño, a costa de perder energía en el transporte y la distribución. Por el otro lado, los sistemas distribuidos tienen rendimientos peores en la generación pero cuentan con la ventaja de generar la energía al lado del punto de consumo.
Y es que la termodinámica siempre ha dado muchos quebraderos de cabeza.
Las micro-centrales de cogeneración pueden ser una solución alternativa muy buena frente a los paneles solares o los generadores eólicos en viviendas unifamiliares. Es una buena aplicación de una tecnología ya existente y muy conocida. Para viviendas que no disponen de luz puede ser una solución idónea, ya que les proporcionará calor y energía sin la dependencia de factores climáticos.
A ver cuando alguien monta un ciclo PWR en el sótano de su casa. Seguro que algun ruso ex-comandante del ejercito ya se ha montado uno.
Respecto a la cogeneración, creo recordar que los italianos llevan un tiempo comercializando ese tipo grupos de generación/calefacción (si nos lo contaba Ronco, de eso debe de hacer eones). Por cierto, se echa de menos un grafiquin con el principio básico :).
Otro problema de la generación distribuida es la estabilidad de la red eléctrica. Cuando la energía total generada de forma distribuida es pequeña respecto a la total disponible en la red no hay muchos problemas, pero cuando es apreciable es mas difícil controlar y mantener la red.
Hay que pensar que una de las formas de limitar las pérdidas en la redes eléctricas es controlar los flujos de potencia (controlando la configuración de la red y los puntos de generación). Es decir, si se quiere hacer un uso eficiente de la red de distribución hay que controlar las potencias generadas, donde se generan y la configuración de la red. Esto se ha ido un poco al traste con la liberación del mercado energético (una de las polémicas era quién se hacía cargo de las pérdidas en las líneas)…. pero me este es otro tema y no tiene mucho que ver con el post.
La verdad es que estos sistemas de generación, como respaldo de la red convencional están muy bien, no tienen (individualmente) potencia necesaria como para provocar problemas y ahorras pasta. A gran escala me imagino que se podría llegar a tener una red menos sobrecargada, con menos grupos grandes de generación y perfectamente estable….. pero claro controlando el tinglado desde el punto de vista de la eficiencia y estabilidad. Otra cosa es lo que opinen las compañías eléctricas que solo ven la rentabilidad a corto-medio plazo y las pelas, y más pelas y más…… Irónicamente mientras nos hablan de eficiencia y energías limpias (vendidas de moto) gestionan sus negocios únicamente desde el punto de vista económico…. una vez más, el LUCRO.
Me temo y me congratulo al mismo tiempo, que esta opción, y otras como la geotérmica, van a ser tremendamente atractivas cuando empecemos a pagar las tarifas que vienen, consecuencia de los últimos movimientos de compras y OPAs que se están produciendo.
PD. Lo de opción geotérmica lo descubrí hace poco porque un vecino se lo va a poner. Es cara de instalación pero el consumo es muy bajo (lo equivalente a una nevera) y tienes calefacción,agua caliente y refrigeración. Mis conocimientos de termodinámica no me permiten entender de verdad su principio de funcionamiento pero se basa en aprovechar la diferencia de temperatura entre el interior de la tierra y su superficie, y mediante una bomba de calor «subir» o «bajar» calor.
Es una opción ecológica ya que no produce residuos.
El instalador te presenta unos cálculos donde la inversión se recupera en 5 años. Estoy esperando a ver como le resulta al vecino.
Espero que la tecnología de las alternativas al gas haya mejorado en los ultimos anios. En mi casa materna instalamos una bomba de calor* hace ya…23 anios y fue un completo fracaso. Actualmente usamos gas de nuevo.
@Luis Lo de emplear energía geotérmica asi, en un suelo convencional… no me acabo de imaginar como se puede hacer (en teoría no hay diferencia de temperatura suficiente).
La energía geotérmica me parece una solución muy buena y en total desuso. No para generar energía, que me parece complicado y un método poco eficaz (menos en Islanda) pero sí para calefacción y agua sanitaria.
Por ejemplo, cuando se construye un bloque de edificios, se puede perforar un agujero de pequeño diámetro, y poner un tubo en «U» por el que circule agua hasta la profundad que sea para obtener la temperatura adecuada.
Imagínate obtener agua a unos 60ºC – 70ºC con sólo una bomba, perfecta para usarla en la calefacción de una casa (con suelo radiante por ejemplo), y también para usarla como agua sanitaria.
Teniendo en cuenta que el gradiente geotérmico medio es de 30ºC/km, se necesitaría perforar unos 2km (pérdidas, tal y cual), lo que me parece totalmente factible en la actualidad. Obviamente tendrá muchos problemas, como toda tecnología que empieza, pero me parece el mejor sistema para calefactar una casa.
Mmm.. 2Km me parece mucha columna de agua para un flujo de agua caliente respetable.
Que tal granjas de metano?. Lo digo en serio, ya las hay por ahi, pero no que yo sepa en las ciudades. En vez de tener un solo desague, se podría tener uno pa los grifos y otro para la mierd… las fuentes de metano. Ahora bien, como al conserje le de por echarse un pitillo cerca…
Buff, mover semejante columna de agua con un caudal suficiente para alimentar a un bloque de edificios me parece, a priori, mucho (habría que hacer cálculos. En este país es más fácil utilizar la energía solar térmica.
Otras opciones: Bioetanol, biodiesel… (como efectos secundarios tenemos la potenciación de los cultivos de cereales y por tanto la recuperación de zonas rurales.
Mover la columna de agua es factible. En la minería de carbón se necesita extraer permanentemente el agua del pozo, y algunos de ellos llegan a más de 1km de profundidad. Y el caudal que se necesita extraer es muy elevado.
En las minas de oro de Sudáfrica se empieza la extracción en 1,5km y se llega a 3,9km en la mina más profunda del mundo, así que sí que es posible mover el agua a esas profundidades.
No lo digo porque sea factible o no, lo digo por el consumo de las bombas que se necesitan. Si requieren consumos muy elevados el sistema no sería muy rentable.
Como se nota de que iba tu proyecto final de carrera Hobbes;-)! Veo un problema considerable en las bombas necesarias para mover semejante caudal de agua, pero todo es cuestión de ver pros y contras. Si no, aunque se pierda un rendimiento atroz, otra opción es colocar el tubo en U hasta 2 Km con líquido que absorba el calor y al final este caliente todo el líquido. Luego en una cámara adiabática en el sotano intercambias el calor de ese líquido y lo pasas al agua que vas a usar. Como una central nuclear pero en vez de uranio usas calor terrestre.
Con lo que mola el uranio….jejej.
Supongo que tu idea es que el líquido del tubo en U recircule por convección natural. La verdad es que está bien pensado. Es justo como dices, una central nuclear de agua a presión pero sin peces de tres ojos (quiero decir, el principio de intercambio de calor, las nucleares tienen bombas de recirculación para que no se achicharre el núcleo).
Lo que veo es que ideas no faltan. Molan estas discusiones energetico-filosóficas.
¿Qué tal este modelo?
No me queda claro como se emplea le energía solar para calentar el agua. Asi a pelo en la chapa, como si fuera una torre de concentracion de luz solar?.
@Mosiah: lo de la convección en un tubo en U es una gran idea. Habria que ver, no obstante, si la distancia es excesiva para este fenómeno tambien. Igual bajando un poco más la evaporamos y sale rentable.
@Hobbes: Verdad?. Es lo que mola de este blog, que somos frikis de verdad. Y no hay demasiados por ahi.
Pues bien, Ergodic, yo pienso que el funcionamiento de este tipo de sistemas es bastante sencillo (sobre el papel):
* Los paneles solares son calentados por los rayos del sol (obviamente).
* El calor captado por los paneles es transferido a un fluido que circula por los paneles y absorbe el calor de los mismos.
* Este fluido calentado actúa como una reserva de calor que se utiliza, mediante sistemas de intercambio apropiados, para calentar el agua con el consiguiente ahorro energético.
Si, es más o menos como comenta bhaiya. El fluido caloportador se calienta en los paneles y se enfría en un intercambiador de calor(trasfiere el calor al agua caliente sanitaria).
Los colectores solares son de este estilo:
http://es.wikipedia.org/wiki/Colector_solar
Otro tipo de concentradores son los de la Plataforma Solar de Almería.
-Planta de Receptor Central, que corresponde a la denominada: Energía Solar Térmica de Alta Temperatura.
-El Lazo de ensayo DISS: destinado a investigar la viabilidad de una central térmica «solar». A esto lo denominan Energía Solar Térmica de Media Temperatura. Esto es como las instalaciones domésticas pero a gran escala, con colectores con mejores rendimientos y distintos tipos de fluidos caloportadores.
Esto a muy grandes rasgos, en la página: http://www.psa.es/webesp/
hay mucha información sobre sus proyectos e instalaciones.
Como diría un maestro:
PATENTE PENDIENTE…PATENTE PENDIENTE…PATENTE PENDIENTE…(no me veis, pero según «digo» esto os estoy señalando)
¿A alguien le suena este chiste? no! no es de una serie que han repuesto 17 veces cada capítulo
@bhaiya, eso es exactamente lo que me preguntaba. La exposición del calor en una placa puede no tener la potencia suficiente para calentar el agua decetemente (Salvo en situaciones en las que lo último que quieres es agua caliente ; ) ). Las torres esas de acumulación de energía solar tienen una extructura algo más compleja, con espejos para concentrar la luz sobre la torre. Claro que ponerle eso a una casa puede dar el cante ligeramente, eso si no se te va a la mierda la casa por no tener cimientos suficientes.
@ Ergodic, haciendo una gran división podemos decir que tenemos dos clases distintas de paneles solares dependiendo del uso que le queramos dar principalmente:
1. Los paneles solares para el calentamiento del agua, generalmente para uso doméstico o colectores solares. Estos paneles son los que podemos ver, principalmente, en los tejados de nuestras casas y edificios; a través de un circuito cerrado calientan agua que es almacenada en un depósito para su posterior uso doméstico. Desde Enero de este año la instalación de estos colectores solares es de uso obligatorio en España para todos los edificios de nueva construcción; esto dará un impulso de una magnitud enorme al mercado de los paneles solares en España.
2. Los paneles solares fotovoltaicos. Estos paneles están destinados a la producción de energía solar a partir de las células de silicio, su uso principal se da para instalaciones aisladas a la red, en las cuales la llegada de la red eléctrica general se hace complicada o imposible, un uso que se está haciendo de forma muy masiva de los paneles solares son los huertos solares dedicados a la producción eléctrica de forma fotovoltaica.
España ha tenido a lo largo del 2006 un serio desabastecimiento de paneles solares a pesar de ser uno de los principales fabricantes de paneles solares a nivel mundial, esto es debido a que el silicio, a pesar de ser un componente muy común dentro de la naturaleza, tiene que sufrir un proceso complejo para poder fabricarse con él las células solares fotovoltaicas capaces de convertir la radiación solar en energía eléctrica. Este proceso en la actualidad sólo se hace en 5 fabricas en todo el panorama mundial y ninguna de ellas radica en España. Por este motivo, muchas organizaciones ecologistas exigen al gobierno español la construcción de una fábrica de células solares capaz de abastecer al mercado español.
La fuerte demanda de algunos países que están apostando de manera decidida y fuerte por las energías limpias como es el caso de Alemania, hace se produzcan serios desabastecimientos de paneles solares.
Como nota de interés me parece interesante reseñar que el principal productor de paneles solares a nivel mundial es Japón.
Respecto a los paneles solares para calentamiento de agua decir que su principal problema es el hecho de hacer transferencia del calor entre un primer líquido portador y el agua que vamos a utilizar. Ahí tienen su cuello de botella. El rendimiento de esa transferencia, según tengo entendido, es muy pobre. Medio adiabático rodeando ambas tuberías y todo lo que se quiera, pero la transferencia por convección entre dos tuberías es mala.
Por otro lado, el rendimiento de ambos tipos de paneles (calentamiento y fotovoltaicos) es demasiado bajo. La superficie a revestir con paneles para obtener una cantidad decente de energía es enorme. O se desarrolla un panel fotovoltaico transparente y se emplea como cristal de ventana o lo veo difícil. Otra opción es mandarlos al espacio que ahí reciben radiación a raudales…otra cosa es «bajar» esa energía. Lo de transmitir energía en plan wireless lo hemos posteado, pero una cosa es radiar 3W (Watios) y otra 30MW.
Si, ese es el problema, la transferencia de calor entre el caloportador y el agua.
En los prototipos de instalaciones termosolares se está intentando generar vapor a alta presión sin necesidad de fluido caloportador, es decir en los propios tubos colectores. El problema seguirá siendo los rendimientos de los paneles. Posiblemente se puedan conseguir generaciones del orden de algunos MW con una extensión de paneles «razonable» hay que tener en cuenta que la fuente de energía sale bien de precio….
En las instalaciones domésticas estamos con lo de siempre, hay que ver si el ahorro conseguido compensa la inversión. Lo lógico sería integrar este tipo de alternativas en el diseño y construcción del edificio, en la línea que comenta Mosiah (desarrollar ventanas con paneles fotovoltaicos transparentes). Por ejemplo, con el nuevo Código Técnico de la Edificación en la mano ya es obligatorio instalar sistemas de energía solar térmica en las nuevas construcciones.
Un poco tarde pero regreso con lo de la energía geotérmica. Por lo que me explicaron no se trata de buscar agua caliente sino de aprovechar que entre 100 y 200 m en el subsuelo, la temperatura es de unos 15 grados C.
El principio de funcionamiento, y esto es lo que no acabo de entender bien (consultaré al CPI), NO descansa en la transferencia de calor por CONTACTO e IGUALACIí“N de temperatura, sino en el concepto de BOMBA DE CALOR o ciclo de Carnot (que por cierto nunca acabé de entender – de aquellos polvos viene estos lodos).
En verano hace más calor en la superficie por lo que «se sube» fresco con la bomba de calor. En invierno es al revés con lo que «se sube» calor.
@Luis Una bomba de calor es lo que teníamos instalado en mi casa, como dije hace un par de comentarios. Y te puedo asegurar que o la tecnología mejoró o yo no la volvería a poner.
Lanzo la pregunta, imaginemos que no dispongo de GN(combustible mas limpio y economico) es viable una micro central para las funciones que se mencionan?…..permitanme responderme, pues sin duda que no, realice un analisis del costo que me demandaria tener uno de estos equipos y el costo por kWh…la conclusion fue que tomando energia de la red el costo era menor.
hola,estoy interesado en generar electricidad para mi casa con energia geotermica con una capacidad de unos 10kw de potencia.alguien me podria decir de alguna empresa que se dedique a eso?gracias,espero respuesta.