En los albores de una revolución en la eficiencia de la conversión de calor en electricidad

Un equipo de investigadores de los Laboratorios Nacionales de Sandía en Estados Unidos está entrando en la fase de demostración de un innovador sistema de turbina de gas para la generación de electricidad. Este nuevo sistema promete incrementar la eficiencia de la conversión de calor en electricidad hasta en un 40 por ciento. El sistema también es muy compacto y se prevé que su costo económico sea relativamente bajo.

La línea de investigación seguida en este proyecto está orientada a las turbinas basadas en el ciclo de Brayton, trabajando con dióxido de carbono supercrítico. El objetivo es reemplazar paulatinamente las turbinas de vapor basadas en el ciclo de Rankine, las cuales tienen una menor eficiencia, presentan problemas de corrosión a altas temperaturas y ocupan 30 veces más espacio. El ciclo de Brayton podría producir 20 megavatios de electricidad con un equipamiento de sólo cuatro metros cúbicos de volumen.

El ciclo de Brayton, llamado así en honor a su principal inventor, el ingeniero George Brayton (1830-1892), originalmente funcionaba calentando aire en un espacio cerrado y luego liberándolo en una dirección particular. Ese mismo principio se utiliza actualmente en los motores a reacción.

Esta máquina es básicamente un motor a reacción que utiliza líquido caliente, en palabras del principal investigador del proyecto, Steve Wright. Hay muchísimo interés, industrial y científico, en los sistemas de CO2 supercrítico para la generación de electricidad utilizando todas las fuentes potenciales de calor, incluyendo la energía solar, la geotérmica, y otras.

Los Laboratorios Nacionales de Sandía poseen en la actualidad dos prototipos de pruebas de este sistema de CO2 supercrítico. Uno se encuentra en Arvada, Colorado, donde ha estado funcionando y produciendo aproximadamente 240 kilovatios de electricidad durante la fase de desarrollo, la cual comenzó en Marzo de 2010. Ahora está siendo sometido a mejoras técnicas.

Una segunda unidad, ubicada en Sandía, Albuquerque, está siendo utilizada para investigar todo lo relacionado con las peculiares condiciones físicas que se registran cerca del punto crítico, donde el dióxido de carbono tiene la densidad de un líquido, en tanto que retiene muchas de las propiedades de un gas.

Una vez realizadas todas las pruebas pertinentes, e identificadas las mejores características para los diseños más apropiados, la siguiente fase será desarrollar una planta generadora de demostración, del orden de los 10 megavatios, e iniciar el proceso de comercialización de la tecnología.