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El grupo de investigación ya ha contactado con diversas empresas con el objetivo de validar en condiciones reales de producción los dispositivos desarrollados y probar mediante demostraciones experimentales la contribución que este sistema puede aportar a la mejora de la eficiencia energética.

proyecto de investigación para el aprovechamiento energético del calor residual de los humos de chimeneas
Los dispositivos desarrollados permiten recuperar la energía calorífica vertida en los procesos industriales y domésticos a través de los humos resultantes de la combustión. Foto: Oscar Anton (cc)

Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) trabajan en el desarrollo de convertidores termoeléctricos para recuperar la energía calorífica vertida en los procesos industriales y domésticos a través de los humos resultantes de la combustión, y producir así energía eléctrica directamente utilizable.

La generación termoeléctrica es “una tecnología que tiene la capacidad de producir energía eléctrica a partir de fuentes de calor residual, por lo que supone una oportunidad de recuperación de energía tanto en grandes sistemas industriales, como en edificios de viviendas”, explica el profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales David Astrain, que dirige el proyecto de investigación.

La termoelectricidad se ha aplicado con éxito en diversos sectores, como el automovilístico, o incluso en áreas tan exigentes como la tecnología espacial (es el caso del vehículo de exploración Curiosity de la NASA enviado a Marte). Ello se debe a “su robustez, fiabilidad y la escasa necesidad de mantenimiento que supone la ausencia de partes móviles”, aclara el investigador principal del proyecto. Sin embargo, la principal limitación de esta tecnología ha sido “la baja eficiencia, aspecto que está siendo objeto de una intensa investigación en la actualidad”, explica.

En este contexto se enmarca el proyecto de la UPNA para desarrollar convertidores termoeléctricos, ya que supondrá “una nueva solución técnica que puede contribuir tanto al rendimiento energético como, a medio plazo, al desarrollo de nuevos productos relacionados con esta tecnología”, apunta David Astrain.

Esta investigación continúa la línea abierta con otro proyecto, denominado GETER (Generación termoeléctrica con energía calorífica residual), cuyo objetivo general era desarrollar generadores termoeléctricos que convirtieran en energía eléctrica la energía calorífica de bajo nivel térmico; es decir, flujos de calor residual de temperaturas inferiores a los 250 ºC.

Se espera que los avances logrados posicionen a esta tecnología en una fase en la que se podría aplicar a instalaciones industriales

Se estima que el 40% de la energía primaria que utilizamos los seres humanos se desecha en forma de calor residual y, de ella, el 72% es de bajo nivel térmico.

En dicho proyecto, se construyó y ensayó un generador termoeléctrico, incorporado a una chimenea de una caldera de gas natural. Se demostró así, experimentalmente, el potencial de la termoelectricidad para la obtención de energía eléctrica a través del aprovechamiento del calor de los humos.

En concreto, se obtuvo una potencia máxima de 128 W/m2 y se detectaron claras líneas de mejora, ya que, por ejemplo, se observó que optimizando el intercambiador de calor del lado caliente se podría aumentar la producción de energía eléctrica un 50%.

Contacto con empresas

Se prevé que en este nuevo proyecto se pueda lograr un aumento en la producción de energía eléctrica de más de un 80% respecto al prototipo anterior, hasta alcanzar los 230 W/m2. Esta mejora implicaría, además, “el posicionamiento de esta tecnología en una fase en la que se podría aplicar a instalaciones industriales del sector productivo”, indica David Astráin.

El contacto del grupo de investigación con empresas como Fagor Ederlan, Acciona Energía, Grupo Dalkia, Factor 4 y Smurfit Kappa, y con el CENER (Centro Nacional de Energías Renovables) supone una oportunidad de validar, en condiciones reales de producción, los dispositivos desarrollados durante las investigaciones y de probar, mediante demostraciones experimentales, la contribución que este sistema puede aportar a la mejora de la eficiencia energética.

Este proyecto de investigación cuenta con una financiación de 50.820 euros, obtenidos de la última convocatoria del Ministerio de Economía y Competitividad para financiar proyectos de I+D+i en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Tecnológica y de Innovación 2013-2016.

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