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Developing a standard modularised solution for flexible and adaptive integration of heat recovery and thermal storage capable of recovery and management of waste heat

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Una solución modular de recuperación y almacenamiento de energía podría convertir en beneficios el calor residual de los gases de combustión

La producción de cerámica y el reciclaje del aluminio tienen bastante mala reputación en lo que respecta a las cuestiones ambientales; sin embargo, esta situación pronto podría cambiar. Un proyecto financiado con fondos europeos ha diseñado un sistema modular que captura y reutiliza el calor de temperatura media y alta que emiten estas industrias.

Cambio climático y medio ambiente
Tecnologías industriales
Energía

Las industrias de gran consumo energético generan enormes cantidades de calor residual a altas temperaturas. Una porción significativa de esta energía sigue sin explotarse. Europa podría evitar la emisión anual de millones de toneladas de CO2 simplemente con redirigir el calor residual de los gases de combustión y destinarlo a aumentar la eficiencia de infinidad de procesos industriales. Uno de los retos principales para reciclar el calor residual y convertirlo en energía es que los procesos industriales, como la producción de cerámica y el reciclaje del aluminio, se llevan a cabo por lotes y no de forma continuada. En consecuencia, hay que recuperar la energía de una fuente inconstante. Por otra parte, es probable que el gas residual caliente derivado de la combustión sea altamente corrosivo, lo que significa que la tecnología de recuperación debe poder soportar sustancias agresivas. El proyecto Smartrec, financiado con fondos europeos, ha sido pionero en el diseño de un sistema modular que recupera y gestiona el calor residual procedente de flujos de escape corrosivos, contaminados e intermitentes. El sistema que integra la recuperación y el almacenamiento de la energía térmica debería poder capturar el 40 % del calor residual que se pierde en los procesos industriales. La mirada está puesta en el calor de temperatura media y alta, responsable de valores superiores a 100 °C. La idea es que esta energía esté disponible, bien para reutilizarla en el mismo proceso, bien para redistribuirla a otro lugar de un complejo industrial.

Una transferencia térmica eficaz mediante los intercambiadores de calor de los caloriductos

La primera parte de la solución de recuperación térmica consiste en desarrollar una tecnología de caloriductos personalizada para el uso con intercambiadores de calor. Lisa Roby, gestora de proyectos en Altek, explica: «Los intercambiadores de calor de los caloriductos transfieren la energía de un flujo de calor residual caliente a otro más frío. Nuestra tecnología se diferencia de la de otros intercambiadores de calor en el hecho de que el calor se transfiere a través de una serie de caloriductos». Cada caloriducto se divide en tres secciones: el evaporador, el (transporte) adiabático y el condensador. El calor que se aplica externamente a la sección del evaporador se conduce a través de la pared del conducto, donde vaporiza el fluido operativo. La presión de vapor impulsa el fluido evaporado a través de la sección adiabática hasta el condensador. El vapor se condensa de nuevo en líquido y fluye de vuelta hacia la fuente de calor para seguir transfiriéndolo. «Una ventaja crucial de nuestra tecnología de caloriductos es que las superficies son isotérmicas (mantienen una temperatura constante), lo cual reduce la susceptibilidad a la corrosión, que puede ser un problema grave en intercambiadores de calor a base de placas», añade Roby.

El innovador concepto para almacenar energía térmica

Smartrec ofrece una solución integral para almacenar calor residual, que implica sustituir una parte del medio del fluido térmico por un medio sólido. Este concepto con dos medios requiere un solo depósito de almacenamiento, en el cual el fluido caliente de la parte superior se separa del fluido frío de la parte inferior mediante un gradiente térmico conocido como termoclina. «A diferencia de otras tecnologías similares, nuestro dispositivo de termoclina contiene dos medios térmicos: aceite térmico, que fluye a través del dispositivo, y piedras (cuarcitas) en su interior. Así se mejora la eficiencia térmica, puesto que se requiere menos material para alcanzar una capacidad de almacenamiento térmico concreta», explica Roby. Los socios del proyecto trabajan actualmente para perfeccionar sus tecnologías de cara a llevar a cabo una futura demostración en una planta piloto en Altek. Si los intentos son satisfactorios, «el horno, cuya capacidad de reciclaje de aluminio alcanza las 20 toneladas/día, ahorraría 190 toneladas de emisiones de CO2 al año, el equivalente a retirar 42 coches de la circulación», concluye Roby.

Palabras clave

Smartrec, calor residual, caloriducto, intercambiador de calor, reciclaje de aluminio, gas de combustión, producción de cerámica, termoclina, industria de elevado consumo energético

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