Tendencias21
Nuevas turbinas optimizan la conversión de energía térmica en electricidad

Nuevas turbinas optimizan la conversión de energía térmica en electricidad

Una investigación encarada en los Sandia National Laboratories ha dado como resultado el desarrollo de un novedoso sistema de turbinas de gas para generación de energía, que promete mejorar la eficiencia de la conversión termoeléctrica hasta un 50%. La innovación tiene como pilares el avance en sistemas de CO2 supercrítico y en turbinas de ciclo Brayton. Por Pablo Javier Piacente.

Nuevas turbinas optimizan la conversión de energía térmica en electricidad

Ingenieros y científicos de Sandia National Laboratories han logrado diseñar un nuevo sistema de turbinas de gas que apunta a incrementar en un 50% la eficiencia del proceso de conversión de energía térmica a electricidad en plantas y centrales de distintas características. Se trata de turbinas de ciclo Brayton, en base a tecnologías y sistemas de CO2 supercrítico.

Estas nuevas turbinas son la esperanza para un gran salto en la eficiencia de la conversión termoeléctrica, un avance que sería vital para la generación de energía utilizando una importante cantidad de fuentes además de los combustibles fósiles, como por ejemplo en el caso de la energía solar, geotérmica, biocombustibles y energía nuclear.

La eficiencia de la conversión podría incrementarse hasta en un 50% en las centrales nucleares equipados con turbinas de vapor, o hasta en un 40% en las plantas y centrales que emplean turbinas de gas simple. Junto a esta ventaja, el sistema también insumiría una importante disminución en los costos de producción.

La investigación se concentra en el dióxido de carbono supercrítico (S-CO 2) y las turbinas de ciclo Brayton, que buscan reemplazar a las turbinas de vapor de ciclo Rankine, que alcanzan una menor eficiencia, tienen mayores índices de corrosión a altas temperaturas y ocupan 30 veces más espacio.

Pruebas y resultados preliminares

Esto se debe a la necesidad de contar con turbinas de gran tamaño y condensadores para eliminar el exceso de vapor. Asimismo, el ciclo Brayton podría producir 20 megavatios de electricidad en un espacio de solamente cuatro metros cúbicos. Este importante avance fue difundido a través de distintos artículos en medios especializados, como por ejemplo Physorg.com y Solar Thermal Magazine, además de por un comunicado del Sandia Nacional Laboratory.

Según los especialistas, existe un gran interés industrial y científico en los sistemas de CO2 supercrítico para la generación de energía, considerando su amplio rango de aplicaciones en todo tipo de fuentes energéticas, tanto renovables y alternativas como convencionales. Las nuevas turbinas funcionan básicamente a partir de un motor a reacción que se ejecuta en un líquido a altas temperaturas.

El nuevo sistema se encuentra en fase de pruebas y testeos, incluyendo un ciclo de producción de energía ya en funcionamiento en Arvada, Colorado, con una producción aproximada de 240 kilovatios de electricidad durante la fase de desarrollo que comenzó en marzo de 2010. En la actualidad, este sistema se encuentra en fase de optimización tecnológica.

Un segundo centro de pruebas se encuentra en las locaciones de Sandia National Laboratories en Albuquerque, donde se investigan las distintas condiciones del dióxido de carbono supercrítico. Los resultados preliminares de las pruebas mencionadas muestran la capacidad del nuevo concepto, en particular su eficiencia y posibilidades de adaptación a sistemas más grandes.

Nuevas turbinas optimizan la conversión de energía térmica en electricidad

Desarrollo a futuro

Los planes futuros incluyen la comercialización de la tecnología y el desarrollo de una planta de demostración industrial, con una producción de 10 MW de electricidad. Existe una variante de este desarrollo: el uso de ciclos Brayton con helio como fluido de trabajo, que pueden incrementar entre un 43 y un 46% la eficiencia de la conversión termoeléctrica.

Sin embargo, el ciclo Brayton de CO2 supercrítico proporciona la misma eficacia que los sistemas de helio pero a una temperatura considerablemente más baja (250-300 C). El equipo de S-CO 2 también es más compacto, logrando de esta forma disminuir los costos de producción e incrementando en algunos puntos más los índices de eficiencia.

Por otro lado, las propiedades del dióxido de carbono supercrítico a temperaturas superiores a 500 C y presiones por encima de los 7,6 megapascales permiten que el sistema pueda funcionar con una eficiencia térmica muy alta, superando incluso los indicadores de una planta de carbón de gran potencia.

En otras palabras, en comparación con otras turbinas de gas el nuevo sistema basado en el ciclo Brayton de CO2 supercrítico podría aumentar la potencia eléctrica producida por unidad de combustible en un 40% o más. La combinación de bajas temperaturas, alta eficiencia y alta densidad de potencia permite el desarrollo de sistemas más compactos y económicos, ya que se requieren menos materiales y se ocupan menores superficies.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los relámpagos volcánicos habrían encendido la llama de la vida en la Tierra primitiva 12 febrero, 2024
    Cuando la Tierra era joven y salvaje, los procesos en nuestro planeta transformaron una mezcla de ingredientes en lo necesario para impulsar la vida. Para esto es crucial el nitrógeno, un nutriente esencial para formar proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos. Los científicos han descubierto evidencias geológicas que indican que las descargas de rayos asociadas con […]
    Pablo Javier Piacente
  • La genética tiene mucho que decir sobre el asesinato de una madre adoptiva 12 febrero, 2024
    Según la genética, el comportamiento de los hijos adoptados está mayoritariamente influido por los padres biológicos, mientras que el parecido entre padres e hijos en una familia adoptiva es muy pequeño. Además, un hijo adoptado no tiene vínculos genéticos con su madre adoptiva y puede heredar ciertas maneras de pensar de sus padres biológicos, especialmente […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • Europa logra un récord mundial de fusión nuclear 12 febrero, 2024
    En un importante logro científico, investigadores de la instalación Joint European Torus (JET) han establecido un récord energético mundial de 69 megajulios liberados en energía de fusión sostenida y controlada. Otro impulso para el futuro reactor europeo a gran escala ITER.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Un árbol fosilizado hace 350 millones de años sorprende a los científicos: parece alienígena 11 febrero, 2024
    Un fósil tridimensional de árboles más antiguos que los dinosaurios revela que los bosques de hace 350 millones de años eran extraños y alienígenas. Formaban parte de un bosquecillo que fue sepultado después de un terremoto.
    Redacción T21
  • El meteorito de Berlín resultó ser un raro objeto de origen ígneo 11 febrero, 2024
    El asteroide que se desintegró sobre Berlín a mediados de enero pertenece a un tipo raro de meteorito de origen ígneo. Se compone principalmente de silicatos de magnesio, enstatita y forsterita, además casi no contiene hierro y tiene una corteza vítrea translúcida.
    Redacción T21
  • Descubren un helecho tropical que transforma sus hojas muertas en nuevas raíces 9 febrero, 2024
    Para sobrevivir en el suelo anegado y bajo en nutrientes del bosque de Quebrada Chorro, en el oeste de Panamá, una especie de helecho tropical arborescente reutiliza sus hojas muertas, convirtiéndolas en nuevas raíces. Los científicos descubrieron que el helecho reconfigura estas “hojas zombis”, invirtiendo el flujo de agua para atraer nutrientes de regreso a […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una extraña combinación de minerales en las muestras lunares de la misión Chang'e-5 de China 9 febrero, 2024
    Los minerales antiguos y nuevos identificados en las muestras lunares traídas por la misión Chang'e-5 de China están ayudando a los científicos a comprender mejor la historia de la Luna: ahora, los especialistas han descubierto más propiedades del sexto nuevo mineral lunar, llamado Changesite-(Y). Además, otros compuestos hallados, la seifertita y la stishovita, pueden coexistir […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los robots que atienden a pacientes llegan a los hospitales 9 febrero, 2024
    Robots diseñados para brindar comodidad a los pacientes de edad avanzada y aliviar su ansiedad, han sido probados con éxito en un hospital de París: saludan, responden a preguntas, comprenden conversaciones grupales y apoyan las tareas de enfermería.
    Redacción T21
  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente