Generación eléctrica con casi cualquier tipo combustible usando una única máquina

La compañía californiana Mainspring Energy, ha creado un generador que es pequeño, barato y que permite ir alternando sin problemas entre distintos tipos de combustibles. El diseño es modular para ir añadiendo más potencia si es necesario y, según sus creadores, es ideal para dotar de electricidad limpia a pequeñas comunidades y empresas, así como a asentamientos aislados que no están conectados a la red eléctrica.

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Los fundadores de la compañía empezaron a trabajar en esta tecnología cuando cursaban el doctorado de ingeniería mecánica en la Universidad de Stanford, en EEUU. Esos años de investigación han desembocado en un generador lineal que han llamado X-Gen y que tiene la peculiaridad de que puede cambiar rápidamente el tipo de combustible que utiliza. La compañía, evidentemente, prioriza combustibles como el biogás, producido a partir de residuos orgánicos, el hidrógeno o el amoniaco, aunque el generador funciona también con combustibles más contaminantes como el gas natural, el propano o el gasóleo.

Cómo funciona

El X-Gen cuenta con una cámara cerrada con paredes móviles que funciona de manera similar a un motor de combusión. Según los investigadores, cuando esas paredes se acercan entre sí, comprimen la mezcla de combustible y aire, provocando que las moléculas de la mezcla choquen cada vez más rápido. Esas colisiones, explican, provocan que las moléculas se rompan y formen otras diferentes, liberando la energía almacenada en sus enlaces químicos. Esta energía consigue que las nuevas moléculas choquen aún más rápido y con mayor frecuencia, no sólo entre sí, sino también con las paredes de la cámara, aumentando la presión en la misma. Sin embargo, todo este proceso sucede sin que haya chispa ni otra fuente de ignición.

La presión que se produce en el interior de la cámara, empuja las paredes hacia fuera con más fuerza que la necesaria para empujarlas hacia dentro al principio del ciclo. Una vez que estas paredes alcanzan su posición inicial, y la presión dentro de la cámara vuelve a su estado inicial, dicen los científicos, un nuevo lote de combustible y aire entra, empujando las moléculas creadas por el ciclo anterior fuera de la cámara y comenzando el proceso de nuevo.

Los generadores lineales no son nuevos, otras empresas como Capstone Turbine y FlexEnergy, también trabajan en sistemas similares. Sin embargo, los creadores del X-Gen aseguran que su diseño modular va un paso más allá. Este sistema cuenta con una combinación de turbinas de alta velocidad y un sistema de almacenamiento de energía térmica, que le permite responder rápidamente a los cambios en la demanda de electricidad. Además, dicen, tiene un rendimiento muy superior al de generadores similares.

Otra de las ventajas del X-Gen es que es modular. El sistema puede configurarse para generar entre 250 kilovatios y 2 megavatios de potencia eléctrica, según las necesidades y está diseñado para que sea fácil de instalar y manejar. Esto, dicen sus creadores, lo convierte en pequeñas centrales eléctricas perfectas para instalaciones temporales o para lugares que requieren una fuente de energía portátil.

Estas minicentrales, explica Matt Svrcek, cofundador Mainspring Energy y Director de Tecnología de la compañía, pueden alcanzar una eficiencia de hasta el 80%, frente al 50% de sistemas similares. Según Svrcek, esta eficiencia permite que los X-Gen puedan generar más electricidad utilizando menos combustible, lo que reduce los costes y las emisiones de gases de efecto invernadero.

"Un ejemplo real del funcionamiento de este sistema es la combinación de nuestros generadores con una instalación solar de 3,3 megavatios en el tejado". dice Svrcek. Cuando brilla el sol, nuestros generadores se apagan, y cuando el sol se pone o se oculta tras una nube, nuestros generadores se encienden automáticamente en cuestión de segundos, suministrando inmediatamente tanta energía como necesita el edificio".

Minicentrales eléctricas portátiles

La compañía ya trabaja con el Departamento de Energía de Estados Unidos que ha financiado en parte el proyecto, y con el ejército estadounidense, que se ha interesado en el X-Gen para suministrar electricidad a sus bases situadas en lugares remotos sin acceso a la red.

Mainspring Energy también se ha asociado con varias empresas del sector energético, como Siemens y Total, para desarrollar y probar el X-Gen. La empresa está centrada actualmente en la comercialización de su tecnología y ha empezado a recibir pedidos de clientes de todo el mundo.

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Sin embargo, antes de salir al mercado todavía tienen que resolver algunos obstáculos importantes. Entre ellos está el elevado coste de los equipos y la instalación puede dificultar la competitividad frente a las centrales eléctricas tradicionales. También tendrán que sortear las barreras normativas, que en general favorecen a las centrales eléctricas centralizadas frente a la generación distribuida.

Aunque lo más urgente es asegurarse de que el sistema funciona realmente bien a gran escala, algo que no han podido comprobar todavía. Svrcek asegura que ya están trabajando para mejorar la eficiencia y fiabilidad de la tecnología, en reducir los costes y ya han empezado a colaborar con los responsables políticos para crear un entorno normativo más favorable a los recursos energéticos distribuidos.

“Vemos a nuestro generador lineal como la piedra angular de una red con cero emisiones de carbono por su flexibilidad única: puede funcionar a casi cualquier escala de potencia, desde unidades individuales hasta matrices conectadas a la red; es fácil de autorizar e instalar allí donde se necesite energía; y funciona con casi cualquier combustible”, asegura Svrcek. “Una de nuestras unidades funciona con hidrógeno y amoniaco anhidro. Tenemos un proyecto de un cliente que funciona con biogás renovable en un vertedero. Este año tenemos previsto poner en marcha otros proyectos de biogás en plantas de tratamiento de aguas residuales y digestores de residuos lácteos”, continúa. “Nos estamos preparando para desplegar matrices de hasta decenas de generadores para operaciones a gran escala, como la carga de camiones eléctricos. Y ahora estamos diseñando versiones más grandes, a escala comercial, con una potencia de megavatios. Todas ellas utilizarán la misma tecnología básica sin cambios radicales de diseño”