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Investigación y desarrollo

El auto compromiso ambiental, la creciente demanda energética en el país y la región centroamericana, que se agudiza por la crisis actual del petróleo, ha motivado a que LaGeo además de la geotermia, trabaje en conocer y desarrollar fuentes alternativas de energía que podrían contribuir en un futuro cercano a solventar la creciente necesidad energética del país y la región.

Proyecto termosolar

Para este año, una nueva modalidad de aprovechamiento híbrido de la energía geotérmica y solar concentrado se evidenciará en el país.

Se trata de un proyecto geo-termosolar que se prueba en la plataforma del pozo TR-10 del campo geotérmico Berlín, gracias a un prototipo de concentrador solar cilindro-parabólico (GDV-GS) que se ha montado en dicha zona.

La primera demostración del aprovechamiento de estas energías fue realizada a partir del Proyecto Girasol, ubicado en la plataforma AH-6 del campo geotérmico Ahuachapán entre 2007 y 2009.

Estos experimentos energéticos novedosos, cuyos productos construyen activos de capital, requieren del apoyo de empresas visionarias o que cuentan con una filosofía empresarial para el cuido y preservación del medio ambiente como en este caso LaGeo.

Las simulaciones de eficiencia y eficacia del GDV-GS, así como los elementos de su concentrador, han sido diseñados y ejecutadas por la unidad de Investigaciones en Energías Renovables de LaGeo y la construcción, montaje y mecanismo de seguimiento solar se recibieron a penas el 23 de octubre de 2012.

Actualmente se trabaja en la etapa de experimentación y verificación de la coincidencia entre la simulación e interpretación de las mediciones de presión, temperatura, flujos de fluidos, radiación solar y reflectividad de espejos, las cuales se tomarán con instrumentos fiables y precisos.

El prototipo está construido con espejos de alta reflectividad, estructura de soporte liviana (mayormente de aluminio), un tubo absorbedor único en el mundo y un sistema de seguimiento solar tan preciso como 1/10 de grados. Al concluir con el circuito hidráulico y las pruebas de caracterización que se están realizando este mes de diciembre de 2012, dejará listo el prototipo para realizar las pruebas estelares el primer semestre del año 2013.

Mediante la circulación de agua geotérmica a lo largo del concentrador solar, se generará vapor directamente (GDV-GS). La simulación indica una concentración de 10 veces la irradiación solar, la cual llega directamente a la superficie reflexiva de los espejos. En condiciones de día soleado la potencia máxima concentrada será de 9 KW/m2 en el receptor de calor y una potencia térmica de 100 KW. Adicionalmente, el experimento explicará cómo manejar la concentración y posible deposición de sales geotérmicas, producto de la vaporización en el receptor de irradiación solar.  Para maximizar la eficiencia en la conversión de energía solar a térmica, se estudiarán y seleccionarán métodos para producir vapor saturado estable, independientemente de la variabilidad de la radiación solar.

El proceso de generación directa de vapor, mediante la fusión de la energía solar y entalpía (temperatura) remanente en el agua de reinyección del campo geotérmico de Berlín, es el siguiente: Una parte del agua geotérmica destinada para reinyección en el pozo TR-10 se deriva hacia el tubo absorbedor o receptor de radiación solar concentrada, manteniendo una presión constante de 20 bar. El agua geotérmica entra con una temperatura de 140°C, hasta alcanzar los 215°C y bajo ese estado, de temperatura produce un flujo bifásico compuesto por un 60% de vapor y el resto de agua. A la salida del tubo receptor el fluido se envía a un separador ciclónico para obtener vapor seco, luego mueve una turbina y generar energía eléctrica. El agua separada ahora con mayor temperatura, se reinyectará al reservorio sin problemas ni posibles efectos negativos.

El experimento mostrará la viabilidad de generar directamente vapor (GDV-GS), con un proceso amigable para el ambiente y el reservorio geotérmico.

Investigación Tecnología del Hidrógeno

En los últimos años, la investigación, desarrollo y comercialización de energías alternativas de origen renovable se están expandiendo rápidamente. Las tecnologías y mercados relacionados con dispositivos electroquímicos para conversión de energía eléctrica a base de hidrógeno y celdas de combustible de tipo óxido sólido conocida por sus siglas en inglés como SOFC, están apareciendo como un "boom" dentro de mercados y modelos de negocios emergentes.

Las celdas de combustible tipo SOFC, presentan ventajas sobre otros tipos de celdas y dispositivos de conversión de energías tradicionales, ya que pueden llegar a generar energía eléctrica de forma directa en el orden de los megavatios, pueden integrarse con otros sistemas para aprovechar calor y potencia (CHP) e incrementar la eficiencia. Tienen la flexibilidad de admisión de diversos tipos de biocombustibles como el hidrógeno, etanol y biogás, y de igual manera pueden admitir combustibles fósiles para su funcionamiento, sin producir gases contaminantes como el NOx, SOx y reducir las emisiones de CO2 debido a sus altas eficiencias de conversión electroquímica cercans al 60 %.


Logros significativos de LaGeo sobre investigaciones en tecnologóa SOFC

Dentro de las líneas de investigación de energías renovables no geotérmicas que LaGeo ha establecido en su plan estratégico, desde el año 2007 se realizan investigaciones sobre la tecnología del hidrógeno y sistemas electroquímicos SOFC para generación de energía eléctrica, lo cual ha conllevado el estudio y comprensión de los principios científicos y ciencia de materiales relacionada a esta tecnología, el diseño y construcción de prototipos generadores de hidrógeno y celdas de combustible para la verificación experimental del conocimiento teórico científico involucrado.

En el presente, a pesar de las limitaciones tecnológicas locales, LaGeo ha logrado diseñar y construir diferentes modelos de electrolizadores para generar hidrógeno y micro celdas de combustible de óxido sólido tipo SOFC, con capacidad de generar respuestas eléctricas a nivel de laboratorio y se ha construido  un prototipo experimental con capacidad para realizar análisis y pruebas de operación de celdas que pueden ser ensambladas con diversos materiales y pueden funcionar con diferentes tipos de combustibles.

Para los próximos años (2016-2020), cuando la tecnología esté más desarrollada, LaGeo, espera llevar a cabo la adquisición de un sistema combinado (CHP) tipo SOFC para la generación de energía eléctrica en el orden de los kilovatios y ,posteriormente, a mayor escala en el orden de los megavatios.  

Energía undimotriz o potencial energético de las olas

Con el propósito de conocer el potencial energético de oleaje marino, LaGeo, a través de la Unidad de Energías Renovables, está realizando una investigación en la playa Mizata del departamento de La Libertad. Se ha instalado un sensor que mide la altura, velocidad, temperatura, dirección y flujo de la energía contenida en un metro de frente de ola y la variación de altura de las mareas.

Con esos datos se ha elaborado un modelo numérico preliminar del oleaje con un simulador SWAN, cuyos resultados indican que la variación de la amplitud de la marea es menos a 2m y que las olas poseen una energía potencia anual de 60 MW/hora.

La energía maremotriz puede aprovecharse de diferentes formas: Primero, la energía mareomotriz, que aprovecha los cambios en los niveles de marea; en segundo lugar está la energía océano térmica, donde se aprovecha el gradiente térmico (un delta de temperatura) entre las aguas de la superficie y las aguas del fondo oceánico, es decir, se aprovecha el agua de la superficie que está a una temperatura mayor (20 grados) que la del fondo del mar; en tercer lugar tenemos la energía de las corrientes marinas, que se refiere a las corrientes en direcciones estables donde se instalan equipos para aprovechar los sistemas de corrientes marinas; el cuarto tipo de energía es a partir del gradiente salino, en las bocanas hay una diferencia de salinidad en donde se mezcla el agua dulce con el agua salina; y por último se tiene la energía undimotriz, que es a base de oleaje costero.