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Nueva solución térmica para aportar calor y electricidad de bajo coste a los hogares

La necesidad de aumentar la eficiencia de los sistemas de conversión energética y reducir las emisiones está derivando en la aparición de motores térmicos no convencionales, sobre todo en la franja entre unos cuantos kilovatios y algunos megavatios. Un proyecto financiado por la UE creó y ensayó un motor térmico regenerativo innovador y rentable que puede ofrecer una microproducción combinada de calor y electricidad, una opción con bajas emisiones de carbono para aplicaciones domésticas.
Nueva solución térmica para aportar calor y electricidad de bajo coste a los hogares
En la actualidad, estos sistemas de microcogeneración suelen basarse en motores de combustión internos y externos. Pese a resultar baratos y eficientes, los motores de combustión interna solamente pueden funcionar con combustible hidrocarbúrico, generan mucho ruido y presentan una vida útil de corta duración. Los motores Rankine y Stirling, dos ejemplos de motores de combustión externa, son complejos y caros, por no hablar de su baja eficiencia térmica en aplicaciones de baja potencia. El proyecto UP-THERM (Innovative high efficiency phase change fluid based heat engine), financiado con fondos de la UE, logró crear un motor térmico con una configuración innovadora que se erige como una alternativa viable en vista del estado actual de la técnica.

Basado en un motor de combustión externa, su novedoso conversor térmico no se limita a depender de una alta temperatura para alcanzar una eficiencia satisfactoria, sino que también aprovecha materia prima a baja temperatura que puede proceder de gas natural o fuentes sostenibles. El motor utiliza distintos líquidos activos respetuosos con el medio ambiente, como el agua o el dióxido de carbono.

Se trata de un motor que no hace ruido y cuyo funcionamiento se basa en un único ciclo con la misma eficiencia que un ciclo Carnot. Además, la extremada sencillez de su diseño permite mejorar la rentabilidad para la producción en masa, en comparación con los motores Stirling disponibles en la actualidad con la misma potencia.

El motor de UP-THERM es de dos fases, con una única pieza móvil —un pistón vertical— que depende de la transformación de fase de un líquido activo para producir un desplazamiento alternativo y oscilaciones termodinámicas sostenidas de presión y caudal que se pueden convertir en trabajo útil.

Una de las ventajas principales del motor térmico recién creado es que se le pueden incorporar distintos regeneradores, característica que resuelve los problemas de sellado del motor y desgaste del pistón que se aprecian con frecuencia en los motores de tipo Stirling.

El motor desarrollado por el proyecto ofrece una solución sencilla y rentable que se presenta como una alternativa competitiva para aplicaciones de baja potencia, en especial en zonas remotas sin acceso a la red de distribución.

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Palabras clave

Motor térmico, microproducción combinada de calor y electricidad, microcogeneración, motor de combustión externa, UP-THERM, transformación de fase
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