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Materials Technologies for performance improvement of Cooling Systems in Power Plants

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Generación de electricidad sin agotar el abastecimiento de agua de Europa

Las tecnologías innovadoras permitirán que el sector eléctrico de Europa alimente al continente sin agotar las reservas de agua; un proyecto financiado con fondos europeos ha abierto esta vía.

Energía

El agua es un recurso de valor inestimable para la humanidad y, a medida que el clima global siga cambiando, será cada vez más importante preservarlo. La generación de electricidad es uno de los sectores que más dependen del agua, ya que se requieren grandes cantidades para enfriar los sistemas de generación. En Europa, la producción de electricidad es responsable del 45 % de todas las extracciones de agua de fuentes naturales; incluso si se cuenta el agua que regresa al medio ambiente, sigue siendo responsable de una quinta parte del agua utilizada. Por lo tanto, reducir el impacto de este sector en las reservas de agua es una vía simple y prometedora hacia un futuro sostenible. El proyecto MATChING, financiado en el marco de Horizonte 2020 y formado por un consorcio de seis países de la Unión Europea (UE), encabeza los esfuerzos europeos por reducir la demanda de agua de refrigeración a través de tecnologías vanguardistas en centrales termoeléctricas y geotérmicas. «El objetivo de MATChING era reducir la demanda hídrica y mejorar la eficacia energética de los sistemas de refrigeración del sector de la energía a través del uso de materiales avanzados basados en la nanotecnología y de configuraciones innovadoras que se aplicasen en centrales térmicas convencionales y geotérmicas», comenta Daniela Galla, directora del programa MATChING en Enel. En fuentes geotérmicas a alta temperatura, los resultados mostraron una reducción media del agua evaporada en torno al 10 % en operaciones híbridas en comparación con las operaciones húmedas tradicionales, lo que solo supone una pequeña penalización energética. Galla señala que este es «uno de los mejores resultados del proyecto».

El futuro de la refrigeración

El proyecto MATChING probó una serie de soluciones tecnológicas que abarcaban todos los ámbitos de los sistemas de refrigeración de las centrales eléctricas, como las torres de enfriamiento, los circuitos del agua de refrigeración, los sistemas de acondicionamiento del agua, los sistemas de enfriamiento de aguas subterráneas y los condensadores de vapor. Se probaron unas membranas innovadoras (algunas basadas en nanotecnología) y materiales avanzados para estudiar de qué forma podría mejorar el acondicionamiento y la recuperación del agua. Esto mejora la provisión de agua a través del uso de aguas de menor calidad, es decir, aguas residuales procedentes de centrales eléctricas o de la purga de las torres de enfriamiento. Los resultados sugieren que la entrada de agua puede reducirse más de un 30 % en las centrales térmicas que utilizan refrigeración húmeda. «Las reducciones se establecen para cada sitio concreto, en función de clima y la calidad del agua, y el impacto neto de los costes de la refrigeración varía de una tecnología a otra», comenta Galla. A fin de favorecer la condensación en el exterior de los tubos y aumentar así la eficacia refrigerante, se utilizaron unas técnicas de texturizado láser recién desarrolladas y recubrimientos de nanomateriales. El proyecto empleó los sistemas de refrigeración híbridos de la producción de energía geotérmica, basada en llenados avanzados para una refrigeración más eficaz en fuentes a alta temperatura y en el uso de aguas subterráneas de ciclo cerrado en fuentes a baja temperatura. Se desarrollaron nuevos materiales anticorrosión para garantizar que las técnicas eran viables desde una perspectiva financiera y que la producción sería sostenible durante muchos años. Según concluye Galla: «Muchas de las pruebas ofrecieron resultados sorprendentes. La ganancia potencial anual de otras centrales geotérmicas que utilizaban aguas subterráneas como disipadoras de calor en lugar de refrigerantes de aire oscilaba entre el 4 % y el 14 %. En este caso, cuanto mayor sea la demanda de calor, mayor será la ganancia relativa de eficacia de la central eléctrica».

De cara al futuro

Las tecnologías y técnicas se han probado en seis instalaciones de ensayo de la UE, en Bélgica, España, Francia e Italia. Ahora, el equipo de MATChING analiza los resultados y los utiliza para mejorar aún más los sistemas. Algunos de los resultados se están integrando en otros proyectos de investigación o propuestas para desarrollos futuros. «Los resultados obtenidos en el proyecto ya están en fase de explotación, lo que incluye un análisis de la viabilidad técnica y del coste-beneficio para aplicaciones concretas», señala Galla.

Palabras clave

MATChING, refrigeración, nanotecnología, agua, térmica, central eléctrica, eficacia

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