Motor Stirling generaría energía eléctrica para zonas apartadas

Así lo expuso Sergio Andrés Correa Zea, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, quien modeló, simuló y rediseñó un motor Stirling que podría cubrir la necesidad energética de 1 kW entregando hasta 8 kWh/día en zonas del país como la del Caribe.

“Lo primero que hicimos fue modelar el regenerador por medio del software Matlab, evaluamos los materiales y medidas más óptimas para su funcionamiento, y luego se simuló y rediseñó el motor con el software SolidWorks para que entregara 1 kWh de energía”, explica.

El dish Stirling es un reflector parabólico similar a una antena de satélite con un motor térmico en su foco, que permite seguir al sol y recoger calor para calentar un fluido termodinámico que acciona el motor y genera energía.

Este modelo es la segunda versión que se buscó refinar y ajustar el regenerador para aumentar la eficiencia energética del Stirling, de bajo costo, con altos desempeños y asequible.

El primer motor –construido en la UNAL– no era muy eficiente porque requería una cantidad de calor muy alta que se escapaba y no permitía transformarla en energía.

La nueva configuración del Stirling permitiría que el equipo funcione eficientemente unas 8 horas al día entregando energía diaria de 8 kWh y otras 12 horas trabajando con biogás en la noche. El equipo podría asegurar el requerimiento diario del recurso eléctrico de 5 kWh para 4 usuarios.

Según un reporte entregado por Empresas Públicas de Medellín (EPM), una familia de 4 personas puede consumir en promedio 152 kWh/mes (kilovatios hora mes) de energía, lo que equivale a un consumo aproximado de 5 kWh diarios.

“Se podría tener una producción e instalación masiva en zonas donde haya buen recurso solar, como La Guajira, donde tenemos alrededor de 5,5 kilovatios hora al día de brillo solar”, detalla el profesor Manuel Alejandro Fula Rojas, director de la investigación.

Un modelo que aumenta su eficacia

El motor cuenta con un dispositivo denominado regenerador, el cual almacena calor en cada ciclo para aumentar la producción de energía mecánica. Mediante cuatro procesos isotérmicos e isocóricos (a volumen constante).

En comparación con la tecnología fotovoltaica, el motor Stirling, con bajos costos de mantenimiento, puede operar a largo plazo (30 años o más), por lo que se considera un equipo adecuado para las redes eléctricas a gran escala.

“Lo más importante es que, en cuanto a sostenibilidad, este tipo de motores pueden utilizar materiales de tecnología media (aluminio, acero o latón) que impactan menos el medioambiente, contrario a los paneles solares que requieren de minería de cadmio, indio o telurio”, asegura el profesor Fula.

Además, el equipo tiene dos funciones: producir energía tanto eléctrica como termodinámica (o calorífica), que se puede utilizar para equilibrar la temperatura del agua en procesos productivos, de saneamiento o habitacionales.

Proceso de comercialización

Colombia podría producir este tipo de equipos para aprovechar energías renovables como la solar, e instalarlos en zonas del Caribe que muestran la más grande radiación en el país.

“En países como el nuestro, podríamos hacer alianzas con las empresas internacionales del sector para hacer investigación y maduración tecnológica con miras a masificar estos equipos en zonas donde se pueda aprovechar el recurso solar”, sugiere el profesor Fula.

“El motor Stirling, a pesar de tener hoy un alto costo de instalación con la energía fotovoltaica, podría ser una alternativa para proveer energía eléctrica solar con mejor eficiencia a largo plazo”, concluye el docente.