El potencial del almacenamiento de energía termoquímico

Como hemos comentado en un post anterior, el almacenamiento de energía es un concepto clave para un implementación completa de las energías renovables. En este post vamos a hablar de un tipo de almacenamiento de energía: el termoquímico. Esta forma de almacenamiento la podemos clasificar dentro de las formas almacenamiento térmico. Su principio de funcionamiento está basado en la energía desprendida para unir dos componentes A y B para formar un componente AB. Es decir, la reacción:

A + B -> AB

Es completamente exotérmica. De esta forma manteniendo los dos componentes almacenados por separado estamos almacenando una gran cantidad de energía. Un concepto clave cuando hay que clasificar los métodos de almacenamiento de energía es la densidad de almacenamiento, es decir, la cantidad de Joules de energía por kg de material de almacenamiento o por m3. A continuación vamos a mostrar una tabla comparativa con diferentes métodos de almacenamiento utilizados:

Tecnología	kWh/kg	kWh/m3
Hidrógeno	33,2	1305,0 (700 bar)
Gas Natural	13,6	2725,0 (250 bar)
Gasoline	11,4	8548,9
Batterías	0,04-0,3	-
Almacenamiento Hidraulico	0,0003	0,3
Ultracondensadores	0,1	-
Aire comprimido (5 MPa)	0,06	3,5
Volante de Inercia	0,05-0,9	-
Almacenamiento térmico, agua	0,03	30,0
Almacenamiento térmico, PCM	0,06	70,0
Almacenamiento térmoquímico, TCM	0,14-0,32*	140,0-917,0

Lo primero que llama la atención es que el hidrógeno es la forma de almacenamiento de energía mejor en términos de J/kg. Sin embargo, cuando estamos pensando en términos de J/m3, es la gasolina (o petróleo en general) la mejor opción con diferencia. Esto condiciona muy mucho toda la tecnología y logística actual principalmente por cuestiones de transporte. Por otra parte, vemos que la opción de almacenamiento termoquímico es 10 veces mejor que almacenamiento de energía térmica mediante materiales de cambio de fase sólido-líquido (PCM) y sobre 100 mejor que almacenar energía térmica con calor sensible (agua, por ejemplo).

Esto abre muchas posibilidades. Actualmente se trata de una tecnología todavía en desarrollo, ya que actualmente se estan estudiando los materiales más adecuados para distintas opciones. La aplicación básicamente la marca la temperatura de asociación / disasociación de los componentes, he aquí unos ejemplos:

Mezcla	Comp. A	Comp. B	kWh/m3	Tem. (ºC) dis/as	Toxicidad	Precio	Corrosión
Ca CO3	CaO	CO2	916,7	-  / 837	-	-	-
Mg SO4·7H2O	Mg SO4	7H2O	777,7	200 / 122	-	-	-
Fe CO3	Fe O	CO2	722,2	-  / 180	-	-	-
Mg SO4·6H2O	Mg SO4	6H2O	638,9	150 / 105	-	-	-
Fe (OH)2	Fe O	H2O	611,1	150 / 150	-	-	-
Ca (OH)2	CaO	1H2O	527,8	-  / 479	-	-	-
Ca SO4·2H2O	Ca SO4	2H2O	388,9	-   /   89	-	-	-
Mg SO4·1H2O	Mg SO4	1H2O	361,1	200 / 216	-	-	-
Mg (OH)2*	MgO	1H2O	254,6	-  / 300	Medio	Alto	-
CaCl2·2H2O	CaCl2·H2O	1H2O	166,7	-  / 174	Si	Bajo	-
Zeolita	AlnSimOl	H2O	190,0	25-60	Si	Bajo	Si
Silica Gel	SiO2	H2O	230,0	25-60	No	Bajo	No

No en todos los casos se conocen perfectamente sus propiedades físicas, además de que puede existir cierta histéresis en las reacciones de asociación y desasociación de los componentes. Otros criterios de elección serían: velocidad de reacción, comportamiento a lo largo de los ciclos (envejecimiento), toxicidad y seguridad, abundancia, corrosión, facilidad para ser utilizado en un sistema práctico.

Donde se adivina un gran futuro para estos materiales es en el almacenamiento de energía en edificios, probablemente en un futuro más lejano en instalaciones de solares termoeléctricas (CSP). Sin embargo, ya existe una aplicación en la que desde hace años se está utilizando: la refrigeración por adsorción. Estas máquinas combinan la capacidad de hacer frío a partir de calor con el almacenamiento de energía termoquímico. Sin duda los avances habidos en este campo de aplicación servirán para otros. La I+D en este campo está centrada en abaratar costes, de manera que los reactores sean menos pesados y con menos inercia térmica.

Más datos en:

H. A. Zondag. “TCM materials for heat storage”, 2009.
H. A. Zondag, W. G. J. van Helden, R. Schuitema and M. Bakker. “First systems studies and characterisation studies of MgSO4 as TCM for compact thermal storage”, 2006.
Andreas Hauer. “Thermochemical storage technologies”, 2006.
Wim van Helden. “Materials for compact seasonal heat storage”, 2010.
Hans-Martin Henning. “Adsorption closed cycles and machines”, 2010.
Angelo Freni, “Adsorption heat pumps, research activites at CRN ITAE”, 2009.


Un saludo

Carta de un investigador al rey don Juan Carlos

Transcripción literal de la carta de un compañero investigador:

Querido Juan Carlos,

Me llamo Alberto Sicilia, y soy investigador de física teórica en la Universidad Complutense de Madrid. Hasta el año pasado, enseñaba en la Universidad de Cambridge. Decidí regresar a España porque quería contribuir al avance científico de nuestro país.

A las pocas semanas de llegar, me llevé la primera alegría: Francisco Camps obtenía un doctorado cum laude apenas 6 meses después de dimitir como presidente de la Generalitat. Escribí dos cartas para felicitarle, pero no me respondió. Paco debe estar muy ocupado. Quizás le contrató Amancio Ortega para que diseñe la colección de trajes primavera-verano.

Abrí la segunda botella de champán al conocer los Presupuestos Generales recién presentados. La inversión en ciencia se recorta en 600 millones de euros. Imagínate que se nos ocurre apostar por la investigación y acabamos ganando un Nobel: quebraríamos el orden geopolítico mundial. Hasta ahora, los Nobel científicos son para británicos, alemanes, franceses o americanos. Nosotros nos llevamos los Tours, los Rolland Garros y las Champions League. Si empezásemos a ganar también en ciencia, ¿qué consuelo quedaría para David, Angela, Nicolas y Barack?

He sufrido la tercera y definitiva conmoción al saber de tu safari. Dicen los periódicos que costó 37.000 euros, dos años de mi salario. Los que nos dedicamos a la ciencia no lo hacemos por dinero. Al terminar nuestras tesis doctorales en física teórica, algunos compañeros se fueron trabajar para Goldman Sachs, JP Morgan o Google. Quienes continuamos investigando lo hicimos por pasión. La ciencia es una de las aventuras más hermosas en las que se ha embarcado la especie humana. Al regresar a España, entendí que atravesábamos una situación económica complicada. Por eso acepté trabajar con muchos menos recursos de los que ofrecía Cambridge y un sueldo inferior al que ganaba cuando era estudiante de primer año de doctorado en París.

Juancar, tengo que darte las gracias. Tu aventura en Botsuana me ha hecho comprender, definitivamente, cómo es el país al que regresé.

Regresé a un país donde el Jefe del Estado se va a cazar elefantes mientras cinco millones de personas no tienen empleo. Regresé a un país donde el Jefe del Estado se opera de prótesis de cadera en una clínica privada, mientras miles de compatriotas esperan meses para la misma intervención. Regresé a un país donde el Jefe del Estado se va de vacaciones en jet privado mientras se fulminan las ayudas a las personas dependientes.

Que yo me marche a otro lugar para seguir mis investigaciones no será una gran pérdida para España. No soy el Einstein de mi generación. Pero me desespera pensar en algunos físicos de mi edad que son ya referentes mundiales en las mejores universidades. Muchos de ellos soñaban con regresar un día a España. Teníamos la oportunidad de cambiar, al fin, la escuálida tradición científica de nuestro país. Nunca volverán.

Hemos convertido España en un gran coto de caza. Pero aquí no se persiguen elefantes ni codornices, sino investigadores. Dentro de poco podremos solicitar subvenciones a WWF por ser especie en extinción.

Permíteme terminar con otra cuestión que me turba. En África hay cientos de jóvenes españoles trabajando como cooperantes en ONGs. Chicos y chicas que viven lejos de sus familias porque quieren aliviar el sufrimiento humano y construir un mundo más decente. Si tenías tantas ganas de viajar a África, ¿porqué no fuiste a abrazar a esos muchachos y a recordarles lo orgullosos que estamos de ellos?

Juancar, en tu último discurso de Navidad afirmaste que “todos, sobre todo las personas con responsabilidades públicas, tenemos el deber de observar un comportamiento adecuado, un comportamiento ejemplar”. Y digo yo, si unos meses después tenías planeado ir a cazar elefantes, ¿por qué no te callas?

Dr. Alberto Sicilia.

Modelo energético global, pensando en una alternativa

La principal razón de el crecimiento económico sin precedentes que ha experimentado la Humanidad desde el el siglo XIX y todo el siglo XX ha sido el uso masivo de fuentes energéticas como el carbón (durante el siglo XIX) o el petróleo (durante el siglo XX). De hecho el petróleo sustituyó al carbón a principios del siglo XX por tener un TRE o EROEI más favorable, es decir, resultaba menos costoso energéticamente extraerlo. Bien entrado el siglo XX se pensó que la energía nuclear iba a hacer lo mismo, sustituir al petróleo, pero se ha visto como un gran fiasco desde cualquier punto de vista.

Es que de hecho, estamos viviendo de los "ahorros energéticos" que se han almacenado de forma natural: primero el carbón y después el petróleo. Energía solar capturada a través de la fotosíntesis de las plantas que al morirse se convirtieron en carbón o fueron comidas por animales que a su vez se convirtieron en petróleo. Estas dos fuentes de energía, en realidad son una forma de almacenamiento químico de la energía solar de hace millones de años. En realidad, el petróleo es la mejor forma (conocida) de almacenamiento de energía, con la mejor tasa de densidad energética (en J/m3) de todas las formas conocidas de almacenamiento.

Sin duda va a ser clave a la transición a las energías renovables, acostumbrarse a otras formas de almacenamiento de menor densidad, especialmente en el transporte. No parece que el coche eléctrico vaya a ser la solución dado que éstos incorporan en las baterías un elemento relativamente escaso como es el Litio. Los medios de locomoción particulares y potentes van a pasar a la historia, yo confío más en la bicicleta eléctrica y el transporte público.

Un modelo basado en las renovables no debe incorporar componentes escasos. Como en el caso del coche eléctrico, en la energía eólica puede suceder algo parecido (si se apuesta por acoplamientos magnéticos utilizando neomidio), así como en la fotovoltaica.

Una solución "ideal" sería conseguir una fotosíntesis artificial. Ideal porque significaría prácticamente no cambiar nuestra forma de vida que se convertiría de forma automática en sostenible. Algo así como petróleo artificial. Muchas petroleras están investigando sobre petroalgas. Esto prolongaría de forma indefinida su "negocio" en el campo de la energía. Pero ¿podemos hacer en poco tiempo lo que la naturaleza ha tardado millones de años? ¿Significaría cubrir extensiones ingentes de océano con estos microorganismos de ingeniería genética?.

Las renovables (eólica, CSP, undimotriz) tienen el talón de Aquiles del almacenamiento (de momento), ya que generación de energía no tiene porqué coincidir con el consumo. El almacenamiento desliga ambas cosas, lo posibilitaría una generación 100% en el futuro. Yo apuesto por una transición basada en hibridación con gas natural en los próximos años.  Mientras, nos daríamos tiempo en seguir investigando por ejemplo en almacenamiento de energía a alta temperatura para centrales solares CSP o otras formas de almacenamiento (¿mecánico?) para la energía eólica o undimotriz.

Para acabar, me gustaría citar un interesante artículo del siempre interesante blog "Crash Oil", donde se mencionar los límites de la energía eólica, debido al efecto perturbación entre los aerogeneradores.En dicho artículo se menciona un futuro trabajo sobre los límites de la energía solar (las conclusiones no creo que sean tan decepcionantes), pero todavía no ha aparecido. Este artículo nos invita a hacer una reflexión sobre nuestro consumo energético en el futuro, que aún teniendo las renovables no vamos a ser capaces de producir/consumir energía al mismo ritmo que ahora.

Más datos en:

http://www.abc.es/20120213/economia/abci-tierras-raras-china-201202131307.html
http://www.emol.com/noticias/economia/2010/11/29/449857/parten-operaciones-de-primera-planta-del-mundo-para-producir-petroleo-artificial.html
http://crashoil.blogspot.com.es/2012/01/el-papel-del-neodimio-en-la-generacion.html
http://oilcrash.net/2010/09/08/los-limites-de-las-renovables-ubicaciones-parte-i-eolica/

Un saludo

La falsa polémica referente a la lengua catalana

Esta entrada la podría haber hecho en catalán, pero, para asegurar una mayor difusión, seguiré escribiendo en castellano, ya que va dirigido más bien a público de habla castellana, en España o el extranjero.

La última sentencia del Tribunal Superior de Justicia de Catalunya parece avalar la política de inmersión lingüística que desde hace años se viene haciendo desde la Generalitat. Sin duda, el debate lingüístico lleva una fuerte carga de sentimientos y otros valores subjetivos, cosa que llegar a un consenso que satisfaga al 100% de la población resulta prácticamente imposible.

Lo primero que hay que decir, para quien no lo conozca, es que el catalán es una lengua romance, derivada del latín, como el castellano, el francés o el rumano, que se habla en la parte oriental de la península ibérica (también en las islas Baleares), en una pequeña parte del sur de Francia y en una minúscula parte de la isla de Cerdeña. Esta información, que la obtendría cualquiera de la Wikipedia, es ignorada por gran parte de la población extranjera (por ejemplo Latinoamericana) que hasta hace poco se ha ido a buscar la vida en Catalunya. Esta ignorancia no es un hecho baladí, dado que es consecuencia de la política del Gobierno Central español de ocultar deliberadamente determinadas circunstancias multiculturales existentes en nuestro país.

La política de inmersión ligüística que se lleva a cabo en Catalunya, consistente en utilizar el catalán como lengua vehicular en las escuelas públicas es un acto claramente de discriminación positiva del catalán respecto el castellano, ambas lenguas oficiales. ¿A qué es debido esto? Se trata de preservar y defender la lengua catalana, sometida a una gran presión respecto una mayoría abrumadora del castellano en medios de comunicación y literatura. En realidad se trata de compensar una realidad muy tozuda que con el tiempo condenaría al catalán a una marginalidad, como está pasando con el euskera.

Existe una parte minoritaria, aunque no pequeña, de población a la que no le gusta esa discriminación positiva, deseando un bilingüismo total en las aulas, incluso el castellano como lengua vehicular. Se trata de un sector de población que no siente la lengua catalana como propia (otra vez cuestiones subjetivas) argumentando que de poco le sirve un idioma que se habla en una pequeña parte del mundo. Son los mismos que se quejan de las subvenciones culturales para favorecer al catalán, en el doblaje de películas, por ejemplo. Podríamos encontrar subvenciones absurdas tanto para el catalán como para el castellano, por lo que se trata de un argumento falaz. Como falaz es el argumento de la poca utilización del catalán, para eso aprendemos todos inglés y punto.

Repito que se trata de un debate lleno de carga sentimental. Perderíamos el tiempo en intentar convencer a esa población con poco "apego" al idioma catalán. Habitualmente suelen ser inmigrantes o hijos de inmigrantes (de otras partes de España o del extranjero). A estas mismas personas no les importaría que todo se hiciera el castellano, y se perdiera esa riqueza cultural que significa otro idioma como el catalán. Cuando digo que no les importa, quiero decir que no sentirían nada, no quiero decir que deseen la desaparición del catalán, aunque algunos sí. Desgraciadamente, sí que existen personas y políticos (especialmente del Partido Popular) que actúan deliberadamente en contra del catalán: deseando que se folclorize, acentuando las diferencias entre sus dialectos (valenciano o balear), o limitando su uso y conocimiento en la función pública. Por ejemplo, de Valencia se ignora la petición de miles de ciudadanos para conseguir que el catalán (valenciano) sea la lengua vehicular en las aulas, y en Catalunya por 3 familias que piden lo contrario se les ha dado mucho más bombo.

En Cataluña la realidad del día a día es completamente bilingüe. En el área metropolitana de Barcelona predomina el castellano. Por ejemplo en Barcelona ciudad, es difícil oir hablar en catalán, debido a la fuerte presencia de inmigración y turismo. Hacia el interior, el catalán va ganando terreno, siendo en el medio rural claramente dominante. Casi toda la población que habla catalán y se puede desenvolver en castellano, al revés no pasa (lógico si pensamos en recién llegados). Es difícil ver conflictos en el día a día por cuestión de idiomas, la gente tiende a ser pragmática. A veces creo que se trata de un tema sobredimensionado por los políticos, para hacer "hervir la olla" antes de las elecciones.

Más datos en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Idioma_catal%C3%A1n
http://www.lavanguardia.com/politica/20120308/54266043691/tsjc-avala-catalan-como-lengua-vehicular-abre-la-puerta-excepciones.html
http://www.vozbcn.com/2012/03/17/106150/baleares-dejara-exigir-catalan/
http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/03/09/actualidad/1331327330_044225.html
http://quiron.wordpress.com/2010/06/17/126-000-alumnes-no-poden-estudiar-en-llengua-catalana-a-les-escoles-del-pais-valencia/

Un saludo

En favor de la Universidad Pública

Ayer, 29 de Febrero asistí en Barcelona a la manifestación en favor de la Universidad Pública y en contra del tijeretazo en educación. Había un buen número de personas en plaza Universidad allá por las 13:00, es difícil decir cifras, pero 50.000 personas me parece un número conservador. La cosa se desarrolló con normalidad y pacíficamente. Me sorprendió que la inmensa mayoría de personas fueran estudiantes, me pareció poca la movilización (esta vez) por parte de personal docente y de administración y servicios. Una vez se acabó la manifestación, empezaron los altercados, hechos violentos promovidos por aquellos que sólo se representan a sí mismos. Destrozaron mobiliario urbano y los coches de los pobres desgraciados que aparcaron por ahí ...

Pero eso no desligitima la movilización. Los recortes en educación están teniendo consecuencia en el presente y lo tendrán aún más en el futuro. Desde el punto de vista de estudiante, estudiar va a ser mucho más caro (en detrimento de la igualdad de oportunidades) y la calidad de la enseñanza se va a resentir. ¿Por qué se va a resentir? Hasta este momento, la política de recortes se está centrando en no renovar al personal con contrato temporal. Esto está afectando especialmente a un colectivo, el llamado profesor asociado. El profesor asociado es una figura que hace unas pocas horas de docencia, ya que se supone que está combinando su vida académica con la laboral. Sin embargo, en realidad es una figura que se utiliza para introducir nuevo personal docente, de manera que vamos a perder los profesores universitarios del futuro y va a quedar una generación perdida. ¿Vamos a consentir que todo ese capital humano se pierda? Porque no nos engañemos, el personal docente más joven son los que están haciendo las tesis doctorales y los que están llevando el peso de la investigación universitaria ...

Por otra parte, con la reforma laboral, el profesorado contratado no funcionario va a pasar a tener, de golpe, de status laboral estable a uno mucho más precario. Por ejemplo, los profesores lectores, con contrato temporal, que tienen la promesa de pasar a agregados están actualmente con un sinvivir de temiendo que las reglas del juego vayan a cambiar a lo largo de los próximos meses, quedándose en un limbo parecido a los profesores asociados.

Los políticos están aplicando una estrategia de "quimioterapia" al sector público. Recortar cargándose lo malo y lo bueno por igual, especialmente lo más "tierno". Sólo ven el corto plazo, cumplir con los objetivos draconianos de déficit impuestos desde Bruselas. No ven más allá. No ven que sólo se saldrá  de la crisis potenciando la economía productiva con actividades de alto valor añadido. Si nos cargamos o dejamos que se nos escape buena parte del personal altamente formado, los que hacen la I+D, ¿que vamos a producir en el futuro? ¿Vamos hacia un país de servicios? ¿Es Eurovegas el futuro? Yo creo que no. Tenemos que luchar por un futuro mejor, y eso pasa por una Universidad pública de calidad.

Más información en:

http://www.elperiodico.com/es/noticias/sociedad/los-estudiantes-cortan-b-30-altura-cerdanyola-1465964
http://ccaa.elpais.com/ccaa/2012/02/15/catalunya/1329343778_883094.html
http://www.publico.es/espana/421559/catalunya-clama-contra-los-recortes-en-la-escuela-publica
http://www.rtve.es/noticias/20110920/nicio-del-curso-escolar-por-los-recortes-educacion/458698.shtml

Un saludo

Lo que nos cuesta el Rey y cia.

A continuación os transcribo prácticamente de forma literal una estimación de lo que cuesta mantener la casa real española. No es el estilo de entradas que suelo hacer, pero me parece el tema tan grave que he preferido transcribirlo tal cual. El link me lo pasó un compañero llamado Max.

Gastos de la Casa Real española:

1.- Asignación directa en los PGE: 8.434.280 euros.

2.- Ministerio de la Presidencia

• Apoyo a la gestión administrativa de la Jefatura del Estado,Gastos de personal (135 funcionarios y eventuales): 6.203.070 euros.
• Servicios a la Corona y actos del Estado, Recepciones,  audiencias, cenas de gala, visitas. Oficial para 2011: 10.015.400 euros. Media 5 últimos años: 15.500.000 euros.
• Sostenimiento del Patrimonio Nacional, Mantenimiento y conservación de Palacios y Jardines afectados al uso de la familia real: 34.217.000 euros.
• Mantenimiento de otros bienes en usufructo por la familia real: yates, coches, fincas de recreo…No oficial. Estimado 5 últimos años: 41.000.000 euros.

3.- Ministerio de Defensa

• Regimiento de la Guardia Real, Personal, Logística, Acuartelamientos, Armamento… Media 5 últimos años: 80.000.000 euros.
• Cuarto Militar. Media 5 últimos años: 45.000.000 euros.
• 45 Grupo de Fuerzas Aéreas (Transportes VIP,s). Media de horas de vuelo 5 últimos años: 3.500 Porcentaje Casa real: 70%. Adquisición de material de vuelo, mantenimiento, personal, acuartelamientos, logística, viajes… Media 10 últimos años: 110.800.000 euros.
• Gastos de seguridad y despliegue eventos interviene Jefe del Estado: desfiles, maniobras específicas, visitas, boda real… Media 8 últimos años (solo la boda real de 2004 costó al Ejército 20 millones de euros): 56.000.000 euros.

4.- Ministerio del Interior

• Seguridad Casa Real y entorno. Seguridad a cargo de la Guardia Civil Seguridad activa y pasiva (contravigilancia) en Palacios, personas, eventos… Media 8 últimos años (solo la boda real le costó a la Benemérita 18 millones de euros) 42.500.000 euros.
• Seguridad a cargo de la Policía Nacional. Seguridad activa, pasiva,contravigilancias, cierre de espacios sensibles, eventos…Media 8 últimos años (solo la boda real de 2004 le supuso a la DGP, con 15.000 efectivos desplegados, 22 millones euros). 46.000.000 euros.

5.- Ministerio de Hacienda Parque Móvil del Estado: Mantenimiento, carburante, revisiones, personal, logística… de un parque estimado en 300 vehículos adscritos a la Casa Real: 28.000.000 euros

6.- Ministerio de Exteriores Viajes oficiales presupuestados Media real últimos 8 años (20 viajes): 10.000.000 euros.

7.- Otros ministerios. Gastos de personal de 372 trabajadores de la Casa Real: 22.500.000 euros.
 

8.- Gastos reservados del Estado La Casa Real española ha cargado a fondos reservados de Presidencia, Defensa, Interior y CESID, a lo largo de los últimos veinte años, pagos (viajes no oficiales, regalos, encuentros particulares del monarca…etc) en una cuantía media total estimada de 15.500.000 euros.

Total gastos anuales Casa Real: 561.654.350 euros.

 

Si el sueldo medio en España está en torno a 21.500 euros brutos al año, esto serviría para pagar a unas 26.100 personas. Si pensamos en términos de sueldo mínimo (unos 9600 euros), a casi 60.000. Juzguen ustedes mismos.

 

Más información en:

 

http://www.unidadcivicaporlarepublica.es/index.php/monarquia/las-cuentas-del-rey/3333-561654350-euros-coste-real-de-la-monarquia-espanola 

Un saludo

Máquinas de refrigeración de adsorción

En otro post ya comentamos sobre la tecnología más conocida para hacer frío a partir de calor: la refrigeración por absorción. Sin embargo, este post lo vamos a dedicar a una tecnología rival: la refrigeración por adsorción. La refrigeración por adsorción se basa en la afinidad química de unos materiales sólidos hacia unos determinados gases, que en este caso jugarán el papel de refrigerantes. A diferencia de los procesos de absorción, se trata de fenómenos a nivel de superficie, es decir, las propiedades físicas del material adsorbente no cambian. En cambio, en los procesos de absorción, el material absorbente es una solución líquida de la que forma parte el gas refrigerante, por lo que durante el proceso de absorción la concentración de refrigerante en la solución absorbente cambia y, por tanto, sus propiedades físicas.

Debido a que el material adsorbente es sólido, no es posible diseñar un ciclo funcionando de forma continua. Así, las máquinas de refrigeración por adsorción son de ciclo intermitente, en cambio las de absorción pueden ser de ciclo intermitente o continuo, ya que el material absorbente es líquido. En un ciclo intermitente se suceden ciclos de carga y descarga del material adsorbente, y es habitual duplicar la estructura del ciclo en las máquinas para que siempre una mitad trabaje haciendo frío, mientras la otra se regenera. Ya comentaremos con más detalle el ciclo en otro post. Una buena propiedad de estas máquinas es que pueden almacenar una buena cantidad energía química en la pareja adsorbente/refrigerante, debido a que estas parejas tienen una gran densidad de almacenamiento (J/m3). ¿Qué quiere decir esto? Pues que pueden tener una inercia suficiente como para hacer frío durante un buen tiempo sin necesidad de entrada de energía, en forma de calor.

Si comparamos las máquinas de adsorción con las de absorción, vemos que son capaces de aprovechar energías de peor calidad (e. g. calor a 55-75ºC), pero no es gratis, su rendimiento es un 20% menor. Esto sin embargo es una gran ventaja a la hora de querer aprovechar calores residuales, ya que funcionan con calores de peor calidad. Además, si queremos utilizarlas para instalaciones de energía solar térmica, pueden funcionar perfectamente con captadores solares planos de gama media. ¿Por qué funcionan a menor temperatura? La clave está en el reactor adsorbente, que al ser habitualmente un material poroso tiene mucha área para la transferencia calor y masa, es decir, para reaccionar con el gas refrigerante.

Existen bastantes menos fabricantes de máquinas de adsorción que de absorción. Destacan las máquinas clásicas japonesas Nishyodo, Mayekawa. También tenemos las alemanas NAK y SorTech, la norteamericana EcoMax y la nueva máquina china SWAC-10. Existen otros desarrollos en Holanda e Inglaterra. Las potencias oscilan entre 5-150 kW, siendo las más pequeñas la SorTech y la SWAC-10. Como en el caso de la absorción, resulta mucho más fácil rentabilizar instalaciones grandes que pequeñas. La pareja adsorbente/refrigerante más utilizada a nivel industrial es silica gel/agua, pero a nivel académico se ha ensayado con carbón activo/amoníaco, o zeolita/agua. La fabricación el reactor junto con la modificación del material adsorbente para que tenga más afinidad por el refrigerante es un tema continuamente investigado, siendo ese conocimiento propietario por cada fabricante, incluyendo por supuesto el método de fabricación.

Más información en:

http://www.mayekawa.com.au/products/chillers/adsorption-chiller-adref-noa/
http://www.gbunet.de/ak/Adsorptionstechnik-NAK-e.html
http://www.sortech.de/gewerbekunden/produkte/
http://www.eco-maxchillers.com/common/content.asp?PAGE=356
http://www.iea-shc.org/task38/events/2010-01-27/presentations/05_Adsorption_Henning.pdf

Un saludo