Page 12

BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 42

tecnologías emergentes Fig. 2. Distribución de velocidades obtenida mediante análisis CFD. (Fuente: Abengo Hidrógeno SA). les más innovadoras que emplean hi-drógeno para la obtención de energía. Por tanto, mediante el uso de este tipo de aplicaciones sería posible resolver tres problemas: la generación y abas-tecimiento de energía eléctrica de for-ma limpia y estable, la eliminación de la contaminación y del incremento de los efectos del cambio climático aso-ciados a los procesos de combustión de hidrocarburos, y la problemática de la logística del combustible, ya que el hidrógeno se puede obtener por vías renovables, y además, puede ser pro-ducido in situ. De forma adicional, dadas las tempe-raturas que se obtienen en los produc-tos de combustión, estas tecnologías permiten plantear distintos esquemas de hibridación con pilas de combusti-ble de alta temperatura o generadores de agua caliente o vapor, permitiendo además de la generación de energía eléctrica, la de energía térmica. Valor añadido La novedad tecnológica que se intro-duce en el proyecto H2ElectroGen-M es el empleo de hidrógeno como com-bustible en sistemas de generación, lo que requiere de adaptaciones en la configuración y elementos del motor y de la microturbina, así como en la es-trategia de operación y puesta a punto de los mismos. Además, estas aplicaciones han sido especialmente diseñadas para cumplir los requerimientos que se han identi-ficado para el uso militar, prestando especial atención a las interfaces, así como de los requisitos operativos. a Principales resultados Las modificaciones han sido realizadas en un MCIA de encendido por chispa capaz de generar una potencia de 10 kVA. La modificación principal ha sido la integración de dos inyectores de gas soldados al colector de admisión, para el cual se ha realizado un estudio fluidodinámico mediante el que se ha calculado el mejor punto de su geo-metría para la instalación de dichos in-yectores. Con ello se ha logrado pasar de una combustión directa controlada mecánicamente a una combustión indi-recta controlada electrónicamente. En el caso de la microturbina, se ha partido de una microturbina comercial de 30 kW. Para adaptarla al funciona-miento con hidrógeno, se ha actuado principalmente sobre la cámara de combustión y el sistema de alimenta-ción de combustible. Para la combustión del hidrógeno, un aspecto a tener en cuenta es su límite de inflamabilidad (4-75%), así como la poca energía que se necesita para su ignición. También hay que señalar que debido a la baja densidad del hidró-geno, su combustión requiere mayor volumen, y debido a su alta tempera-tura de combustión en comparación con otros combustibles es necesario limitar los dosados para no alcanzar temperaturas demasiado elevadas. Debido a que para el desarrollo de los prototipos se ha partido de unos ge-neradores iniciales con una geometría fija, para su uso con hidrógeno se ha limitado la potencia máxima obtenible a 6 y 21 kW para el MCIA y la microtur-bina, respectivamente. Para la realización de las modifica-ciones y la optimización del compor-tamiento del motor y la microturbina, se han empleado herramientas de si-mulación mediante cálculos fluidome-cánicos (CFD-Computational Fluid Dy-namics), como apoyo durante el pro-ceso. El empleo de estas herramientas ha sido de gran utilidad, permitiendo optimizar los procesos de implemen-tación de las modificaciones y la pues-ta a punto de la operación. El resultado final ha sido el desarrollo de dos prototipos de generación eléc-trica, uno monofásico basado en mo-tor de combustión, y otro trifásico ba-sado en microturbina de gas, ambos modificados para su funcionamiento con hidrógeno. Dichos prototipos funcionan de forma autónoma, siendo necesario única-mente conectarlos con una fuente de hidrógeno para la generación de po-tencia. Los prototipos han pasado por pruebas de operación donde se ha validado que su comportamiento es estable y satisfactorio cuando trabajan con hidrógeno. Fig. 3. Prototipos de generación eléctrica a partir de hidrógeno basado en motor (arriba) y en microturbina (abajo). (Fuente: Abengoa Hidrógeno SA). 12 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 42. Primer trimestre 2014


BOLETIN OBSERVACION TECNOLOGICA 42
To see the actual publication please follow the link above