Nuevo sistema de cogeneración sin partes móviles

INTRODUCCIÓN

La rápida industrialización de la sociedad ha traído consigo una gran cantidad de equipos y elementos que generan calor.

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Hasta ahora ese calor ha sido tratado como un residuo, cuando menos en España. Los países nórdicos tienen una cultura más propensa al aprovechamiento del calor. Crean redes de fluidos térmicos y venden el calor residual a otras industrias y, incluso a abonados domésticos.

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En países como España dónde encontrar clientes de calor es más dificil aparece una solución: Generar electricidad con este sobrante. Así los equipos y sistemas que antes sólo generaban calor ahora, mediante un  sistema de aprovechamiento, pasan a generar, también, electricidad. Una doble generación, una cogeneración.

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Los sistemas de cogeneración no son nada nuevo, llevan utilizándose bastantes años, pero un equipo de investigación de la Universidad de Arizona ha estudiado cómo aprovechar energéticamente estos residuos y ha creado unos modelos que, sin duda revolucionarán el sector. En Septiempre de 2010 se publicaron sus conclusiones en la revista cientifica ACS Nano.

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Justin Bergfiel, coautor dice que se puede convertir calor en energía eléctrica, directamente, utilizando equipos sin partes móviles, de hecho han diseñado un equipo un equipo así y, que está seguro que puede ser construido según sus simulaciones.

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¿CÓMO FUNCIONA?

Las moléculas tienen características especiales. Si se coloca un gran número de moléculas entre dos electrodos y se exponen a una fuente de calor que las estimule, aparece un flujo de electrones a lo largo de cada molécula. Este flujo se divide en dos una vez que encuentra un anillo de benceno, creando dos ramales que lo rodean.

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El circuito del anillo de benceno se diseña de tal manera que el recorrido de uno de los flujos de electrones sea mucho mayor que el otro. Diseñando una trayectoria mucho más larga. Así se consigue que los electrones se desfasen al terminar de recorrerlo. En caso de estar en fase la energía se perdería al anularse los unos a los otros. Pero de esta manera, del estímulo inicial, que fue someter a los electrones a calor, finalmente se ha conseguido que entre ellos aparezca una tensión eléctrica debida al desfase que han sufrido al recorrer el anillo.

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El calor es recogido de distintas maneras, pero en un coche se aprovechará la temperatura de los gases de escape y, en la industria además, se aprovechará el calor residual que haya en circuitos de aceite térmico, agua, aire, ect. Habría que recubrir los tubos de escape y conductos que transporten los fluidos calientes con un material muy fino, de una millonésima parte de pulgada. Este material estará compuesto por una lámina de un material polimérico similar al caucho, entre dos elementos metálicos. Así el calor del conducto activará los electrones de esta capa y hará que se carguen eléctricamente.

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Estos efectos que han observado en las moléculas no son únicos, ya que cualquier dispositivo de escala cuántica con cancelación de carga eléctrica muestra un resultado similar si no hay una diferencia de temperatura. Cuanto mayor es el salto térmico – diferencia de temperatura – mayor es la energía generada.

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VENTAJAS

Esto es una revolución en el campo de la cogeneración ya que presenta múltiples ventajas:

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Las propias de la cogeneración, que es la producción energética de electricidad a partir de un desecho, como es el calor sobrante. Esta generación es un proceso limpio que no daña al medio ambiente. Además, se puede llevar este modelo teórico de la termoeléctrica molecular a automóviles, plantas de generación eléctrica, industrias y, aumentar la eficiencia de las mismas. Además de que no necesita cloroflurocarbonos o CFC’s en el proceso, como necesitan las cogeneraciones actuales. Estos productos químicos atacan directamente a la capa de ozono y la merman.

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La propuesta hecha por el equipo de investigación tiene un diseño más eficiente. Son optimistas en cuanto a los resultados. Esperan que por su diseño se consiga una tensión termoeléctrica 100 veces superior a lo que los otros modelos consiguen. Si este modelo, finalmente, se pudiera implantar en todo tipo de sistemas y crear distintas máquinas que lo usen, se mejoraría enormemente la eficiencia de cualquier proceso que lleve implícita la generación de calor.

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No tiene componentes mecánicos. Parece magia, pero no usa ni productos que dañen la capa de ozono ni elementos móviles mecánicos. No utiliza ni refrigerantes ni turbinas de vapor, como se viene utilizando actualmente. Ahora el mismo trabajo se hace intercalando un polímero, similar al caucho, entre dos elementos metálicos, que actúa como electrodo. Los dispositivos termoeléctricos son autónomos, no necesitan piezas móviles. Esto conseguirá disminuir los costes de fabricación y mantenimiento.

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Tiene ventajas sobre la energía solar fotovoltaica, ya que sus inventores auguran que será más eficaz y, que aprovechará mejor la energía del sol que la fotovoltaica actual.

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Según el equipo de la universidad de Arizona, los equipos diseñados por ellos pueden aumentar la eficiencia de un proceso térmico (por ejemplo el funcionamiento de un coche) en un 25%. ¿Alguien ha pensado en combinar esta nueva técnica con la de generación higoeléctrica? Seguro que se obtienen resultados brillantes.

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Fuente: Justin Berfield, Universidad de Arizona.

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Imágenes:  [1Creative Commons License credit: Flattop341

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