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Microgeneración combinada: Calor y Electricidad

whispergen-cocina

Una aplicación actual para los motores stirling es la micro-cogeneración o microgeneración combinada. El motor stirling acoplado a un generador eléctrico (alternador) funciona con gas u otro combustible, el calor remanente de la combustión permite calentar agua para el uso doméstico. Es decir que se obtiene agua caliente y electricidad.

Uno de las  aparatos de este tipo es el WhisperGen™ de la empresa Whisper Tech de Nueva Zelanda. Es un ingenioso dispositivo diseñado para funcionar con gas o diesel en hogares o embarcaciones. No obstante su elevado precio, tiene la ventaja de ser silencioso y más eficiente que las plantas generadoras convencionales.

“La Microgeneración es la producción a escala pequeña de gas y/o electricidad procedente de una fuente baja en carbono. Las tecnologías de la microgeneración incluyen energía solar, microviento, minihidro, bombas de calor, biomasa, microcogeneración (micro CHP) y celdas de combustible a pequeña escala”

UK in Spain, Foreing and Commonwealth Office

Este es un claro ejemplo de energía casera o microgeneración. Para que  el impacto ambiental sea menor, se me ocurre una conexión entre este tipo de dispositivos y biogás procedente la biodegradación de residuos urbanos o agrícolas. De tal forma que haría parte de un sistema integrado con un biocombustible (residuos->biogas->calor->electricidad).

Partes internas y Motor stirling

Partes internas y Motor stirling

Esperemos que pronto existan aparatos mucho más baratos. Pienso que a medida que los costos de investigación y desarrollo (I&D) sean menos representativos podríamos tener en el mercado aparatos de microgeneración con precios más asequibles y seguramente distribución globalizada.

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Motores Stirling

Los motores stirling son máquinas que utilizan calor de origen externo para generar potencia mecánica. Funcionan debido a la expansión y contracción del gas interno (p.e. aire) al calentarse y enfriarse, haciendo que el pistón se mueva. Para esto, el gas es forzado a desplazarse del sector frío al sector caliente y viceversa obteniéndose un ciclo continuo de expansión y contracción.

En el video se observa un motor stirling motor stirling de un solo cilindro (tipo beta- rhombic), el cual es uno de los tres tipos básicos (alfa, beta y gamma). No es fácil de construir ya que el desplazador del gas y el pistón están en un mismo cilindro. Los modelos gamma son mucho más fáciles de construir. De hecho, muchas personas han construidos sus propios modelos de motor stirling de reducido tamaño.

He aquí una animación tomada de la Wikipedia que deja bastante claro el funcionamiento de un motor stirling tipo beta.

MotorStirling-AnimacionLos motores stirling son versátiles. Pueden aprovechar diferentes fuentes energéticas como la biomasa, el biogás y todo tipo de combustibles; también el calor procedente de concentradores solares, del subsuelo e incluso de energía nuclear. Esta flexibilidad los hace adecuados para ser utilizados en sitios aislados donde escasean la energía y los combustibles convencionales.

Los motores stirling son considerablemente más eficientes que sus contrapartes de combustión interna. El rendimiento  por unidad de combustible es mayor que en los motores de combustión interna. Sin embargo, la potencia de esto últimos es mayor por unidad de peso, es decir que los motores stirling son más pesados y voluminosos.

Adicionalmente los stirling no pueden arrancar en frío, ya que tienen que esperar varios segundos hasta que se caliente. Esta es una característica que influye enormemente en la poca difusión que ha tenido este motor en las industrias que requieren “respuesta al instante”. Por otra parte existen diferentes sectores que actualmente utilizan esta tecnología por su eficiencia, ese es el caso de los concentradores solares para generar electricidad o el de los submarinos (flota sueca).

Con toda seguridad es posible y hasta recomendable el  uso de esta tecnología para generar fuerza mecánica y energía eléctrica en viviendas y granjas autosostenibles. A pesar de sus ventajas, actualmente es difícil encontrar compañías que vendan este tipo de motores para uso público (dependiendo del país). No obstante, para los que poseen la habilidad o el conocimiento técnico, está la posibilidad de construir uno lo suficientemente grande y potente para usos prácticos.

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