Últimas tendencias en ORC discutidas con el Prof. Ennio Macchi en entrevista con Exergy

carlos Jorquera 20 May 2018

En una entrevista publicada por el proveedor italiano ORC Exergy, las últimas tendencias en investigación ORC se discuten con el profesor emérito Ennio Macchi de Politecnico di Milano, siguiendo el ejemplo de un estudio reciente que examina la tendencia mundial de la investigación ORC desde 2000 hasta 2016.

EXERGY: El estudio examina una serie de cuestiones interesantes relacionadas con la investigación de tecnología ORC en todo el mundo. De 2000 a 2016, se han publicado 2120 artículos de 997 institutos de investigación. En particular, el Politecnico di Milano es el quinto instituto más productivo en el campo de la investigación de tecnología ORC. Después de ser uno de los padres fundadores de la tecnología ORC, ¿qué está sucediendo hoy en el Politecnico di Milano? ¿Dónde se dirige la investigación Politecnico ORC?

Prof. MACCHI: Antes que nada, me complace ver que el Politecnico di Milano lidera este ranking particular de institutos universitarios no chinos (los primeros 4 son chinos) en este ranking. Como mencionamos varias veces en el pasado, la investigación sobre motores con fluidos orgánicos en Italia comenzó con la iniciativa de tres, que una vez fueron jóvenes en ese momento, profesores: Gianfranco Angelino, Mario Gaia y I. Mario Gaia, en consecuencia, fundaron Turboden, de la cual Todavía es presidente honorario, Gianfranco Angelino falleció tristemente hace unos años, y todavía estoy activo en el Departamento de Energía en el Politecnico di Milano, como profesor emérito. Actualmente hay numerosos investigadores en el grupo del departamento de energía que operan en el sector de ORC: hay quienes estudian nuevos fluidos de trabajo (puros y mezclas), aquellos que desarrollan códigos complejos para optimizar los ciclos y componentes termodinámicos para las diferentes fuentes de energía, y aquellos que estudian metodologías de proyectos fluidodinámicos del componente fundamental, la turbina. Se ha creado un nuevo laboratorio multidisciplinario, llamado CREA (dinámica de fluidos compresible para aplicaciones de energía renovable) que opera dentro de la dinámica de fluidos de fluidos compresibles no ideales, sobre todo para aplicaciones de recursos renovables. Es fácil prever que estas investigaciones continuarán por muchos años. También me gustaría destacar un interés renovado en los ciclos de CO2, un sector en el que Gianfranco Angelino había publicado investigaciones fundamentales, todavía muy relevantes hoy, ¡incluso si se escribieron hace media década!

EXERGY: Leemos que la mayor parte de la investigación de ORC se centra en las aplicaciones (42,15%) y menos en la tecnología de ciclo y expansor en sí. ¿Cree que se necesitarían más investigaciones sobre temas técnicos o cuestiones (expansor, arquitectura de ciclo, diseño y optimización, fluido de trabajo) para ayudar a la tecnología ORC a avanzar más? ¿Qué es más importante estudiar para una actualización tecnológica efectiva?

Prof. MACCHI: Cualquiera que sea la aplicación (la variedad es infinita, desde micro aplicaciones hasta plantas de energía con docenas de MW, en un amplio rango de temperaturas), las reglas para un proyecto exitoso son siempre las mismas: el fluido de trabajo debe coincidir con las características de la fuente térmica y deben permitir que el expansor tenga dimensiones óptimas, alto rendimiento, tamaño correcto del intercambiador de calor, etc. En las últimas décadas ha habido una revolución de los fluidos de trabajo: los clorofluorocarbonos han desaparecido: incluso si tienen excelentes características (opción no tóxica, no inflamable, amplia de propiedades termodinámicas, precio bajo) tienen defectos desde el punto de vista ambiental (alto ODP y GWP). Por otro lado, no se ha encontrado un reemplazo perfecto, y sus sustitutos están acusados (HCFC, HFC, HFO) de ser gases de efecto invernadero. La investigación de una nueva clase de fluidos (puros o mezclados) con un bajo impacto ambiental (índice ODP y GWP), bajo riesgo de seguridad (inflamable y tóxico) y de bajo costo es probablemente el desafío más fascinante.

EXERGY: Las necesidades globales del mercado de la energía y las políticas energéticas convincentes hacia modelos de energía sostenible seguramente influyen en la dirección tomada por la investigación tecnológica de ORC. ¿Hacia dónde se dirige la investigación de ORC en todo el mundo hoy?

Prof. MACCHI: En los próximos años, la necesidad energética mundial seguirá aumentando: los ciclos ORC desempeñarán un papel muy importante para una variedad de aplicaciones, desde la biomasa hasta la geotermia y la CSP (energía solar concentrada o energía solar termodinámica). Un sector importante, con un fuerte potencial de desarrollo, es la recuperación de calor residual de los procesos industriales. En los países emergentes, la biomasa (un recurso renovable y predecible) que utiliza tecnología ORC funcionará junto con aplicaciones eólicas y fotovoltaicas para crear redes micro y mini aisladas que podrán responder a las necesidades energéticas emergentes de las aldeas rurales.

EXERGY: Italia y Estados Unidos son, por razones históricas, líderes en esta tecnología. Sin embargo, en el período considerado por este estudio, EE. UU. E Italia han sido superados por la investigación en China. ¿Cómo se puede explicar este interés en un país que todavía registra muy pocas instalaciones de ORC hoy en día?

Prof. MACCHI: China hoy en día es una potencia global en casi todos los sectores. No creo que debamos sobrevalorar la importancia de un número tan elevado de artículos científicos sobre ORC de autores chinos: en ciencia y en tecnología, el número de publicaciones no es lo que cuenta, la calidad y las ideas originales que cada artículo comunica son importantes.

EXERGÍA: En su visión, ¿cuál es el papel de la investigación tecnológica en el proceso producto a mercado para tecnologías verdes en todo el mundo?

Prof. MACCHI: El papel de la investigación tecnológica debe enfocarse primero en la creación de componentes y plantas confiables y económicamente competitivos: la enorme variedad de aplicaciones posibles nos permite predecir amplias posibilidades para nuevas ideas y creaciones. EXERGÍA: Después de la primera investigación, e implementación de la tecnología ORC en la década de 1970, cuando trabajó junto con el Prof. Angelino y el Prof. Gaia en Politecnico di Milano y Ormat haciendo lo mismo en Israel, los líderes del mercado han acumulado en 40 años de comercialización una cartera de aproximadamente 2000 MW para Ormat y 560 MW para Turboden. En los últimos 7 años, el recién llegado Exergy pudo reunir una cartera de 400 MW, lo que demuestra que el mercado de ORC está en pleno auge.

¿Ve una posible razón en el avance tecnológico o un cambio en el mercado detrás de este impulso? ¿Qué expectativas tienes para el futuro con respecto a las aplicaciones y tecnologías clave en el mercado de ORC?

MACCHI: El extraordinario éxito de Exergy se debe ciertamente a muchos factores (coraje empresarial, habilidad comercial, etc.) pero no hay duda de que el factor principal es la tecnología innovadora de la turbina: la solución centrífuga, que permite obtener una muy expansión eficiente gracias a la posibilidad de dividirlo en muchas etapas montadas en un solo disco. Las condiciones favorables del mercado para el aprovechamiento geotérmico para la producción de energía en diferentes países, comenzando con Turquía, han hecho el resto.