De izda. a dcha., los investigadores Antonio Rodríguez, Gurutze Pérez Artieda, David Astrain, Alvaro Martínez y Patricia Aranguren en el laboratorio. Fuente: UPNA.
Investigadores de la Universidad Pública de Navarra trabajan en el desarrollo de sistemas de refrigeración que son capaces de producir un enfriamiento sin consumo de energía eléctrica. En concreto, han creado ya un prototipo de dispositivo de auto-refrigeración termoeléctrico que consigue un enfriamiento “gratuito” de más de 30ºC en dispositivos que emiten calor.
Se trata de un equipo que actúa como un refrigerador tradicional, pero que no consume electricidad, puesto que obtiene la energía necesaria para funcionar del propio calor que hay que disipar.
Los investigadores quieren aplicar este sistema a los convertidores de potencia y a los transformadores, presentes en las centrales de producción de energía eléctrica renovable, como la energía eólica, la solar fotovoltaica, la solar termoeléctrica y la hidráulica.
David Astrain Ulibarrena, del Departamento de Ingeniería, Mecánica, Energética y de Materiales de la UPNA e investigador principal del proyecto, explica en qué consiste el sistema en una nota de prensa, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España: “Esos dispositivos, al funcionar, se calientan y tienen que ser refrigerados. En muchos casos se utilizan intercambiadores de calor con ventiladores que, lógicamente, deben ser alimentados externamente y consumen cierta cantidad de potencia eléctrica. Nosotros lo que hacemos es aprovechar el flujo de calor que emite el convertidor de potencia y el transformador para producir la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar los ventiladores. Así, conseguimos la refrigeración y controlar la temperatura del dispositivo, pero sin coste energético”.
Se trata de un equipo que actúa como un refrigerador tradicional, pero que no consume electricidad, puesto que obtiene la energía necesaria para funcionar del propio calor que hay que disipar.
Los investigadores quieren aplicar este sistema a los convertidores de potencia y a los transformadores, presentes en las centrales de producción de energía eléctrica renovable, como la energía eólica, la solar fotovoltaica, la solar termoeléctrica y la hidráulica.
David Astrain Ulibarrena, del Departamento de Ingeniería, Mecánica, Energética y de Materiales de la UPNA e investigador principal del proyecto, explica en qué consiste el sistema en una nota de prensa, recogida por el Instituto de la Ingeniería de España: “Esos dispositivos, al funcionar, se calientan y tienen que ser refrigerados. En muchos casos se utilizan intercambiadores de calor con ventiladores que, lógicamente, deben ser alimentados externamente y consumen cierta cantidad de potencia eléctrica. Nosotros lo que hacemos es aprovechar el flujo de calor que emite el convertidor de potencia y el transformador para producir la energía eléctrica necesaria para hacer funcionar los ventiladores. Así, conseguimos la refrigeración y controlar la temperatura del dispositivo, pero sin coste energético”.
Aprovechar la energía residual
Esta aplicación de la auto-refrigeración termoeléctrica es una de las líneas de actuación del proyecto GETER (Generación termoeléctrica con energía calorífica residual), cuyo objetivo general es desarrollar generadores termoeléctricos que permitan convertir en energía eléctrica la energía calorífica de bajo nivel térmico; es decir, flujos de calor residual de temperaturas inferiores a los 250º C.
“Las mejores perspectivas de futuro, respecto a la generación termoeléctrica, tienen que ver con el aprovechamiento de fuentes de calor gratuitas, como es el caso de los flujos de calor residual. Se trata de focos de calor muy frecuentes (en España, el 40% de la energía primaria se desecha en forma de calor residual) pero que con los sistemas convencionales de generación de electricidad, como turbinas de vapor y gas, son difícilmente aprovechables", indica el profesor Astrain.
La generación termoeléctrica ha sido muy utilizada para la media y alta temperatura (de 250º C a 1.200º C) en usos militares y aeroespaciales. Destaca, por su actualidad, el generador termoeléctrico que suministra energía al vehículo de exploración Curiosity en el planeta Marte. El proyecto GETER de la Universidad Pública de Navarra pretende adaptar esta tecnología a la baja temperatura y optimizar su aplicación al campo civil.
Otros avances
En el marco de este proyecto, el grupo de investigación ha desarrollado y validado experimentalmente un modelo computacional que ha mostrado la posibilidad de obtener hasta 1 kW de energía eléctrica por cada metro cúbico de una chimenea industrial.
El proyecto GETER cuenta con una financiación de 86.000 euros del Plan Nacional de ayudas a proyectos de investigación fundamental no orientada y tiene una duración de tres años. El grupo Ingeniería y Térmica de Fluidos, de la UPNA, lleva más de 15 años trabajando en refrigeración termoeléctrica.
En este período ha desarrollado, entre otros elementos, dos intercambiadores de calor con termosifón y cambio de fase para las caras caliente y fría de los módulos Peltier, lo que permitió incrementar en un 66% la eficiencia de los refrigeradores termoeléctricos. El grupo es autor también de 5 patentes internacionales, propiedad de Bosch Siemens.
Esta aplicación de la auto-refrigeración termoeléctrica es una de las líneas de actuación del proyecto GETER (Generación termoeléctrica con energía calorífica residual), cuyo objetivo general es desarrollar generadores termoeléctricos que permitan convertir en energía eléctrica la energía calorífica de bajo nivel térmico; es decir, flujos de calor residual de temperaturas inferiores a los 250º C.
“Las mejores perspectivas de futuro, respecto a la generación termoeléctrica, tienen que ver con el aprovechamiento de fuentes de calor gratuitas, como es el caso de los flujos de calor residual. Se trata de focos de calor muy frecuentes (en España, el 40% de la energía primaria se desecha en forma de calor residual) pero que con los sistemas convencionales de generación de electricidad, como turbinas de vapor y gas, son difícilmente aprovechables", indica el profesor Astrain.
La generación termoeléctrica ha sido muy utilizada para la media y alta temperatura (de 250º C a 1.200º C) en usos militares y aeroespaciales. Destaca, por su actualidad, el generador termoeléctrico que suministra energía al vehículo de exploración Curiosity en el planeta Marte. El proyecto GETER de la Universidad Pública de Navarra pretende adaptar esta tecnología a la baja temperatura y optimizar su aplicación al campo civil.
Otros avances
En el marco de este proyecto, el grupo de investigación ha desarrollado y validado experimentalmente un modelo computacional que ha mostrado la posibilidad de obtener hasta 1 kW de energía eléctrica por cada metro cúbico de una chimenea industrial.
El proyecto GETER cuenta con una financiación de 86.000 euros del Plan Nacional de ayudas a proyectos de investigación fundamental no orientada y tiene una duración de tres años. El grupo Ingeniería y Térmica de Fluidos, de la UPNA, lleva más de 15 años trabajando en refrigeración termoeléctrica.
En este período ha desarrollado, entre otros elementos, dos intercambiadores de calor con termosifón y cambio de fase para las caras caliente y fría de los módulos Peltier, lo que permitió incrementar en un 66% la eficiencia de los refrigeradores termoeléctricos. El grupo es autor también de 5 patentes internacionales, propiedad de Bosch Siemens.