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Engine Waste Heat Recovery and Re-Use

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Calor residual para alimentar vehículos

El sector del transporte está dedicando esfuerzos a reducir sus emisiones de dióxido de carbono. Un proyecto financiado por la UE ha desarrollado una tecnología capaz de utilizar el calor residual para producir electricidad en vehículos que necesiten un alto grado de electrificación.

Energía

Se calcula que en los motores convencionales de combustión interna se pierde cerca del 60 % de la energía proveniente de la combustión a través de los gases de escape y el sistema de refrigeración. En teoría, un ciclo termodinámico como el de Rankine podría servir para incrementar la eficiencia de los motores hasta en un 20 %. El ciclo de Rankine convierte calor en electricidad mediante la vaporización, la expansión y la condensación de un fluido operante en un bucle cerrado. El proyecto NOWASTE (Engine waste heat recovery and re-use) desarrolló esta tecnología para satisfacer las exigencias de la automoción sin afectar al diseño o al rendimiento de los vehículos. Los beneficios fueron aún mayores al integrar una cadena cinemática híbrida o similar que permitió almacenar y utilizar la energía a voluntad. Se utilizaron dos camiones pesados, uno Volvo y otro Iveco, para mostrar esta tecnología, y se previó un incremento general de entre el 12 % y el 15 % en la eficiencia energética de los vehículos. Se lograron grandes avances en el diseño, la adquisición y la integración de los componentes de cara a realizar ensayos en los bancos de pruebas correspondientes. Se desarrollaron nuevos modelos de componentes de sistemas y el sistema de gestión térmica de vehículos, junto con el diseño de los componentes del ciclo de Rankine (caldera, condensador, extensor y bomba). Además, se consiguió comprender mejor el diseño del sistema y su integración en un vehículo pesado. Se consideraron todos los aspectos de la integración, incluida la gestión energética integrada para sacar el máximo partido a los beneficios del sistema. NOWASTE se caracterizó por el alto nivel de integración del sistema de recuperación de calor con el motor y el sistema de escape, en especial en condiciones transitorias y con carga parcial. Los socios del proyecto también adoptaron una nueva solución para mejorar la disipación del calor que atenúa las repercusiones para la resistencia de refrigeración, además de elaborar estrategias de control innovadoras. Asimismo, se hizo un estudio de diseño asistido por ordenador de todo el sistema del ciclo de Rankine orgánico orientado hacia la instalación en los bancos de pruebas para las dos aplicaciones, lo que derivó en el desarrollo del banco de pruebas para uno de los vehículos y un prototipo de sistema integrado para el otro. Se llevaron a cabo pruebas experimentales de los dos sistemas. Por último, el equipo efectuó un cálculo preliminar de costes y una evaluación de la viabilidad tecnológica. La recuperación de calor residual procedente de la combustión de carburantes fósiles con el fin de convertirlo en electricidad para los alimentadores auxiliares o las cadenas cinemáticas podría suponer un ahorro cuantioso en cuanto a consumo de combustible, lo que a su vez reduciría en gran medida las emisiones. NOWASTE ideó de forma satisfactoria los componentes y sistemas necesarios para un uso eficiente y ecológico de la energía en el sector del transporte por carretera.

Palabras clave

Ciclo de Rankine, NOWASTE, sistema de recuperación de calor, sistema de motor, gestión energética integrada, diseño asistido por ordenador, recuperación del calor residual, eficiencia energética, reducción de CO2

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