El revestimiento del condensador de una central eléctrica podría reducir 460 millones de toneladas de CO2 al año

Dejar que el mundo abandone los combustibles fósiles llevará algún tiempo, por lo que sigue siendo importante encontrar formas de hacer que la generación de energía sea más eficiente. Científicos de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han desarrollado un nuevo revestimiento para tuberías de condensadores de vapor que, si se implementa ampliamente, podría potencialmente agregar más energía extra por año que la de Rusia.

Muchos tipos de generación de energía funcionan en el ciclo de vapor. Básicamente, se utiliza una fuente de energía (ya sea quemando combustibles fósiles o mediante fisión nuclear) para calentar agua en una caldera y producir vapor, que luego se canaliza para hacer girar una turbina y generar electricidad. Luego, el vapor se recoge en un condensador para recuperar el agua y continuar el ciclo.

Los investigadores del nuevo estudio se propusieron mejorar la eficiencia de la transferencia de calor de las tuberías del condensador. Desarrollaron un recubrimiento hecho de carbono fluorado similar al diamante (F-DLC), un material que es hidrofóbico o repelente al agua. Cuando el vapor se condensa en los tubos revestidos, ya no forma una película fina, sino que se convierte en gotas mucho más fácilmente. Eso ayuda a que se escurra más rápido, permitiendo que más vapor entre en contacto con la tubería antes.

En sus pruebas, el equipo demostró que el recubrimiento mejoraba las propiedades de transferencia de calor de la tubería en un factor de 20, lo que resultó en un aumento de eficiencia general del 2 %. Puede que no parezca mucho, pero según sus cálculos, si todas las centrales eléctricas de carbón y gas natural fueran un 2% más eficientes, entonces por año las emisiones globales de CO2 se reducirían en 460 millones de toneladas, se necesitarían 2 billones de galones de agua de refrigeración. Se ahorraría energía y se generarían 1.000 TWh adicionales de electricidad. Eso es más de lo que Rusia consume en un año.

"Es sorprendente que podamos lograr esto con F-DLC, algo que sólo utiliza carbono, fluoreno y un poco de silicio", dijo Muhammad Hoque, autor principal del estudio. "Y puede recubrir prácticamente cualquier metal común, incluidos cobre, bronce, aluminio y titanio".

Es importante destacar que se probó la durabilidad de los recubrimientos durante 1095 días y se descubrió que mantenían su función durante todo el tiempo. También lo hicieron tras ser rayados 5.000 veces en una prueba de abrasión.

El siguiente paso, afirma el equipo, es probar el rendimiento del recubrimiento en condiciones industriales reales durante seis meses. Si bien todavía hay dudas sobre cómo se podría utilizar un recubrimiento de este tipo, incluso unas pocas plantas que lo adopten deberían comenzar a marcar la diferencia. Se han fabricado revestimientos similares de materiales como el grafeno, con resultados similares.

"Si todo va bien, esperamos demostrar a todos que se trata de una solución eficaz y económicamente viable", afirmó Nenad Miljkovic, investigador principal del proyecto. "Queremos que se adopte nuestra solución porque, aunque el desarrollo de las energías renovables debería ser absolutamente una prioridad, todavía vale la pena seguir mejorando lo que tenemos ahora”.

La investigación fue publicada en la revista Nature Communications.

Fuente: Universidad de Illinois Urbana-Champaign