Elettricità dal calore di scarto

Fabbriche, data center, centrali elettriche, persino la tua asciugatrice, espellono il calore di scarto che potrebbe essere un'utile fonte di energia. Ma la maggior parte delle tecnologie di raccolta del calore esistenti è efficiente solo a temperature superiori a 150 °C e molto calore disperso non è poi così caldo. Ora Ener-G-Rotors, con sede a Schenectady, NY, sta sviluppando una tecnologia in grado di utilizzare il calore tra 65 e 150 °C.

Più che aria calda: Ener-G-Rotors, che afferma che la sua tecnologia può generare elettricità in modo conveniente dal calore di scarto a bassa temperatura, prevede di installare il suo primo sistema di campionamento da cinque kilowatt a dicembre. Il sistema (in basso), che utilizza un rotore invece di una turbina per far funzionare un generatore (in alto), è alto circa quattro piedi.

L'azienda sostituisce la turbina in un tipico generatore elettrico con un dispositivo chiamato gerotor, che afferma di aver reso quasi privo di attrito. Se funziona, è così grande, afferma Bob Bechtold, presidente di Plastiche Harbec , uno dei potenziali clienti di Ener-G-Rotors. Ho sognato l'idea di usare [calore disperso a bassa temperatura] da quando ho saputo per la prima volta di cosa si trattasse... Si tratta di usare ciò che abbiamo in modo più completo.

La tecnologia di Ener-G-Rotors si basa sul Ciclo Rankine , in cui il fluido riscaldato che scorre attraverso un tubo riscalda un fluido in pressione in un secondo tubo tramite uno scambiatore di calore. Il secondo tubo è un circuito chiuso; il cosiddetto fluido di lavoro che lo attraversa (un refrigerante a basso punto di ebollizione, nel caso degli Ener-G-Rotor) vaporizza e viaggia in uno spazio più ampio chiamato espansore. Lì, come suggerisce il nome, si espande esercitando una forza meccanica che può essere convertita in elettricità.

Invece di far girare una turbina, il vapore in espansione nel sistema Ener-G-Rotors fa girare il gerotor, che è in realtà due rotori concentrici. Il rotore interno si attacca a un asse e il rotore esterno è una sorta di collare attorno ad esso. I rotori hanno denti dell'ingranaggio non corrispondenti e quando il vapore che passa tra di loro li allontana, gli ingranaggi si ingranano, facendo girare il rotore.

L'azienda sostiene che il design del rotore è molto più semplice di quello di una turbina, il che lo rende potenzialmente più facile ed economico da produrre, oltre che più durevole. E l'azienda afferma di aver inventato un modo proprietario di montare il rotore su cuscinetti volventi che rende il suo movimento quasi privo di attrito.

Ridurre l'attrito significa che il rotore gira più facilmente, quindi il gas non ha bisogno di esercitare tanta forza per generare elettricità. Ecco perché il sistema può funzionare a temperature più basse, che conferiscono meno energia al gas.

L'azienda prevede di convertire dal 10 al 15 percento del calore di scarto a bassa temperatura in elettricità, ottenendo un rimborso in due anni o meno nella maggior parte dei casi, afferma il CEO Michael Newell. Ener-G-Rotors prevede di vendere direttamente i sistemi ai clienti e di far funzionare i propri sistemi e vendere energia.

Ener-G-Rotors inizialmente prevede di prendere di mira settori, come prodotti chimici, carta, petrolio e cibo, che utilizzano molta energia e rilasciano anche un'enorme quantità di calore di scarto, afferma Newell. Successivamente, l'azienda spera anche di partecipare a progetti solari termici e geotermici e di rivolgersi ai consumatori con un sistema da un kilowatt.

L'azienda sta installando la sua prima unità beta, un sistema da cinque kilowatt, in un impianto di cogenerazione ad Harbec Plastics. Sta anche installando beta in un impianto a vapore per l'utility di New York Edison consolidata e in un impianto di combustione a gas di discarica per il Autorità per la ricerca e lo sviluppo energetico dello Stato di New York .

Edward Ecock, responsabile della ricerca e sviluppo per gas e vapore presso ConEd, afferma che il sistema Ener-G-Rotors è più efficiente di altri che ha visto. In una centrale elettrica che utilizza generatori di vapore, potrebbe avere il vantaggio aggiuntivo di ridurre la quantità di acqua necessaria per raffreddare la condensazione del vapore e tagliare i costi aggiuntivi delle fognature per eliminare l'acqua in eccesso, afferma.

Le tecnologie per il calore di scarto a bassa temperatura sono davvero dove sta andando il settore, afferma Mark Taylor, analista presso la società di ricerca New Energy Finance. Questo potenzialmente potrebbe essere applicato a ogni centrale a carbone, ogni centrale nucleare, ogni impianto a gas naturale. Acciaio, tutto ciò che produce calore, qualsiasi cosa.

Se le beta andranno a buon fine, Ener-G-Rotors prevede di espandersi fino a una dimostrazione da 50 kilowatt, che è molto più piccola della scala a cui si rivolge la maggior parte dei suoi concorrenti. Newell afferma che l'azienda spera che le dimensioni più ridotte aprano un mercato per flussi di calore di scarto industriali più piccoli.

Ma prima, le beta devono funzionare. Se non è economico, non vorremmo arrivare ai 50 kilowatt, dice Ecock.

Anche Ener-G-Rotors ha bisogno di soldi. Ha raccolto alcune centinaia di migliaia di sovvenzioni e finanziamenti angelici e ora sta cercando $ 5 milioni per la prima tranche di un round di $ 20 milioni di capitale di rischio.

E dovrà affrontare molta concorrenza mentre il mercato si riscalda, avverte Taylor. Un raccolto di aziende, inclusi giocatori più grandi come Tecnologie unite , che produce aeromobili, sistemi aerospaziali e aria condizionata, e aziende più piccole come ElectraTherm , stanno anche perseguendo tecnologie a bassa temperatura e hanno già sistemi installati.

Tuttavia, Newell è fiducioso che la sua azienda possa distinguersi.

La nostra tecnologia è più efficiente e più semplice di qualsiasi altra cosa disponibile in questo momento, afferma. Non ci sono molte tecnologie che funzioneranno qui. E pensiamo di avere il costo più basso di qualsiasi tecnologia disponibile.

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