Un grupo de científicos australianos ha propuesto utilizar una turbina picohidroeléctrica de hélice para recuperar la energía utilizada para bombear agua en edificios comerciales a través de un sistema de filtración.
Los sistemas picohidroeléctricos son sistemas totalmente hidráulicos con una capacidad inferior a 5 kW y se utilizan habitualmente como fuente de energía barata y fácil de desplegar en los lugares más inaccesibles del mundo.
“Nuestro sistema se diseñó para funcionar de forma continua con el sistema de bombeo, pero también se sincronizó con un sistema fotovoltaico, ya que tanto el fotovoltaico como el picohidráulico se alimentan de los cuadros de distribución eléctrica del edificio”, explicó a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, Sascha Thyer. “A través de un cuadro de distribución, se conectaban a un sistema de control de potencia que podía distribuir la carga y la generación según fuera necesario. La ventaja de esta situación es que la fotovoltaica genera sólo durante el día y la picohidráulica genera continuamente, por lo que podría proporcionar un poco de ahorro de carga máxima por la noche”.
En el artículo “Energy recovery in a commercial building using pico-hydropower turbines: An Australian case study” (Recuperación de energía en un edificio comercial mediante turbinas picohidroeléctricas: Un estudio de caso australiano), publicado en Heliyon, el grupo de investigación explica que el sistema se probó en el edificio de un acuario público equipado con un sistema fotovoltaico de 260 kW previsto inicialmente para funcionar con el programa australiano de tarifas reguladas, un tanque de almacenamiento de energía térmica de 20 kL, un sistema de almacenamiento térmico de material de cambio de fase (PCM) y un sistema de almacenamiento de baterías eléctricas de 90 kWh.
El sistema se instaló en las instalaciones educativas de la Autoridad del Arrecife, el organismo australiano que gestiona la Gran Barrera de Coral.
Imagen: Universidad Central de Queensland
El edificio también utiliza un sistema de filtración basado en un sistema de bombeo que utiliza agua de mar. “Como el agua volvía por gravedad al sistema, se detectó la posibilidad de recuperar la energía sobrante”, explican los científicos.
Se utilizó un sistema de gestión de la energía para llevar a cabo algoritmos de ahorro de picos, cambio de carga y otros algoritmos de gestión de la energía no especificados. El equipo explicó que la nueva configuración del sistema fotovoltaico no exporta energía a la red y que toda la electricidad generada se utiliza en el propio emplazamiento.
Para el sistema de microrred, los investigadores utilizaron una turbina de tipo hélice, conocida como PowerSpout LH, diseñada para sumergirse completamente en el agua. “El diseño del sistema de filtración se ajustó para adaptarse a la instalación de la unidad picohidroeléctrica, con el fin de maximizar la altura disponible, soportar los generadores, proteger del duro entorno tropical y permitir el funcionamiento seguro del equipo”, declararon.
El grupo de investigación descubrió que el sistema picohidroeléctrico era capaz de recuperar aproximadamente el 10% de la energía utilizada para bombear agua de mar. Con una altura de 2,3 m y un caudal de 90 l/s, su potencia continua oscilaba entre 1,04 kW y 1,124 kW, y la energía recuperada debía ascender a 9.846 kWh anuales. “Se trata de una cantidad modesta de energía, pero equivalente al uso de un hogar australiano medio, y una medida importante dentro de un conjunto de medidas para reducir el consumo energético del edificio en general”, subrayó.
Los científicos afirmaron que el proyecto era económicamente viable, con beneficios financieros y no financieros para el ciclo de vida del producto. “Considerando únicamente el costo de la electricidad, el plazo de amortización se estima en 8-10 años para este caso”, concluyeron. “Teniendo en cuenta los beneficios financieros y no financieros indirectos, es probable que el tiempo de amortización sea significativamente menor”.
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