Tecnologías para el futuro VI: turbinas que optimizan la conversión termoeléctrica

Actualmente, en las centrales térmicas de generación de electricidad (carbón, gas, derivados del petróleo, nucleares...) se usan turbinas de vapor de ciclo Rankine. El ciclo Rankine es un ciclo termodinámico cuyo objetivo es la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo que se llama un ciclo de potencia. Como todos los ciclos termodinámicos, su eficiencia está limitada por la eficiencia del ciclo de Carnot, el límite en cuanto a eficiencia que impone el Segundo Principio de la Termodinámica. El ciclo Rankine utiliza agua como fluido, aunque existen también los ciclos de Rankine con fluidos orgánicos. No es el motivo de la entrada, así que, para más información, visitad http://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_de_Rankine.

Esquema del ciclo Rankine

Ingenieros y científicos del Sandia National Laboratories han diseñado un nuevo sistema de turbinas, basado en el estudio del dióxido de carbono en estado supercrítico y en las turbinas de ciclo Brayton. Según numerosos especialistas, el dióxido de carbono supercrítico tiene un gran interés industrial para la generación de energía, tanto en fuentes renovables como no renovables. Se espera que se incremente la eficiencia alrededor de un 50% con respecto al ciclo Rankine, que además ocupa 30 veces más tamaño que las turbinas de ciclo Brayton y tiene unos índices de corrosión mucho más elevados.
El ciclo Brayton de generación de energía podría proporcionar 20MW de energía eléctrica en un espacio de sólamente cuatro metros cúbicos.

Fotografía de las instalaciones del Sandia National Laboratories, en Albuquerque, Nuevo México, EEUU

El nuevo sistema, que se encuentra en fase de optimización tecnológica, consiste básicamente en un motor a reacción que se ejecuta en un líquido a altas temperaturas. Existe además una variante, el uso de ciclos Brayton con helio en lugar de dióxido de carbono supercrítico. Sin embargo, el dióxido de carbono trabaja a una temperatura considerablemente más baja, además de ser más compacto. De esta forma, se reducen cuantiosamente los costes de producción y se aumenta la eficiencia.

 

Esquema del ciclo Brayton

Las propiedades del dióxido de carbono supercrítico a temperaturas superiores a los 500ºC y presiones por encima de los 7,6MPa permiten que el sistema pueda funcionar con una eficiencia térmica altísima, por encima de los indicadores de una planta de carbón de gran potencia. En comparación con otras turbinas de gas, el nuevo sistema podría aumentar la potencia eléctrica por unidad de combustible en un 40% o más.

Fuentes:
es.wikipedia.org
www.tendencias21.net

Manu Gutiérrez