Uno de los mayores retos a los que se enfrentan las energías renovables es su almacenamiento, lo que permitiría usarlas con independencia de las condiciones meteorológicas, adaptándose a las variaciones de la demanda. Investigadores de la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) y del CIEMAT han ideado y estudiado un dispositivo con el que se produce energía eléctrica y térmica a partir de una microturbina, que a su vez aprovecha la energía almacenada en forma de hidrógeno y oxígeno gaseosos.
La energía primaria se almacena en unos dispositivos en su forma química –hidrógeno y oxígeno– mediante la electrólisis de agua, con la que se separan ambos componentes. Esta energía se puede obtener mediante el uso de energías renovables –como eólica o solar fotovoltaica– o puede ser energía excedente de la red
, explica Francisco Toja-Silva investigador de la UNED actualmente en el CIEMAT y autor principal del estudio.
Aunque la microturbina no es un dispositivo de almacenamiento de energía en sí mismo, sí forma parte de un sistema de almacenamiento, ofreciendo una nueva aplicación tecnológica. En el estudio, publicado en Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, los ingenieros han utilizado parámetros y prestaciones de componentes ya existentes –como la turbina o un condensador–, ideando un nuevo conjunto que forma el mecanismo completo. “Hemos acoplado las ecuaciones que rigen el comportamiento de cada componente para calcular las prestaciones de todo el sistema”, añade Toja-Silva.
El dispositivo se ha calculado para cubrir una demanda base de energía de una zona residencial de Noruega a modo de ejemplo. Este dispositivo de cogeneración –suministra electricidad y calor– aprovecha la energía de forma continuada porque en Noruega existe una demanda térmica elevada y constante.
También sería aplicable en zonas frías de España, siempre que hubiera una demanda térmica continuada y estable, indica Antonio Rovira, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la UNED y otro de los autores del estudio. De esta forma, podría utilizarse en invierno en un complejo residencial de los Pirineos, pero no sería el dispositivo más adecuado para una zona en la que la demanda de calor fuera solo en pequeños períodos aislados de frío intenso.
La microturbina y el sistema de almacenamiento podrían ser adecuados para consumidores que tuvieran un excedente de energía, bien porque la generan a partir de renovables o porque les interesa consumir energía en horas valle –cuando ésta sobra y su coste es menor–, generando hidrógeno y oxígeno con un electrolizador a partir de agua
, añade Toja-Silva.
El estudio revela una elevada eficiencia energética del sistema, superior incluso que la energía térmica o eléctrica generada por las calderas convencionales. Al ser un sistema cerrado, se aprovecha mejor la energía primaria, lo que garantiza su elevado rendimiento energético
, concluye el ingeniero.
Francisco Toja-Silva, Antonio Rovira. “A First and Second Thermodynamics Law Analysis of a Hydrogen-Fueled Microgas Turbine for Combined Heat and Power Generation”, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 136, febrero 2014. DOI: 10.1115/1.4025321.