Aire comprimido: una nueva forma de almacenar energía

Se ha emitido una patente provisional para un prototipo de aparato Stirling de doble motor.


Se ha emitido una patente provisional para un prototipo de aparato Stirling de doble motor
construido por los estudiantes de Ingeniería de Sistemas de NPS Lts. Christopher Girouard y Nicholas Bailey, con el apoyo del asesor Dr. Anthony Pollman.

Las tesis de los estudiantes condujeron a este enfoque novedoso: utilizando un método de carga y recuperación de motor Stirling dual para sistemas de almacenamiento de energía de aire líquido.

Este nuevo diseño utiliza un método de carga y recuperación de motor Stirling dual para sistemas de almacenamiento de energía de aire líquido (LAES). “Esta es una tecnología que tiene el potencial de dar forma a las cosas que hacemos en la vida”, dijo Pollman.

El motor Stirling dual es capaz de utilizar el exceso de energía almacenada generada por fuentes renovables como la solar y la eólica, por lo que puede utilizarse cuando y donde más se necesita.

A diferencia de otros sistemas que utilizan almacenamiento de energía de aire comprimido, el descubrimiento del equipo de NPS no requeriría grandes tanques de almacenamiento ni las limitaciones geográficas que requieren los sistemas de recuperación hidroeléctrica.

“El mayor beneficio de este tipo de sistema de almacenamiento de energía que utiliza aire líquido es que el recurso está a nuestro alrededor. Es gratis y no tiene huella de carbono. Y se puede construir en cualquier lugar. Y el motor Stirling también es escalable”, dijo Pollman, “es un sistema que se usaría en un entorno de microrred”, aseguró.

Este tipo de motor aumentaría los sistemas de energía renovable que enfrentan períodos de reducción, como las granjas eólicas, hidroeléctricas y paneles solares. La reducción es la minimización de la producción de un recurso renovable por debajo de lo que es capaz de producir.

Los dos estudiantes de NPS incluidos en la patente están a un par de años de completar sus estudios de NPS. Bailey y Girouard ahora trabajan en Naval Shipyards en costas opuestas, y se están preparando para transferirse a nuevos trabajos luego de sus giras de calificación de Oficiales de servicio de ingeniería de dos años en Puget Sound y Portsmouth, respectivamente.

La noticia sobre la adjudicación de la patente del equipo fue una agradable sorpresa, ya que no se enteraron de su emisión hasta que un reportero de tecnología publicó un artículo al respecto a partir de la información que recopiló de la publicación USPTO Gazette for Patents.

"¡Guau! Esta noticia fue inesperada”, dijo Bailey. “Saber que nuestras tesis tienen tecnología de aire líquido un poco más avanzada es muy bueno. Mi mamá estaba muy orgullosa de mí cuando se enteró”.

Girouard también se sorprendió mucho al descubrir la posibilidad de una patente para su tesis de contribución en la investigación del motor Stirling. “Tuve que preguntar, ¿esto realmente va a funcionar? Y a medida que avanzábamos, estaba realmente entusiasmado por ver cómo resultaría esto en nuestra búsqueda de una solución de almacenamiento de energía para el aire líquido”, dijo Girouard.

“La experiencia que tuvimos en el diseño y construcción del prototipo fue interesante”, dijo Girouard. "La mayoría de las veces, estos motores se utilizan para mantener fríos los equipos electrónicos altamente sensibles en lugar de generar un cambio de fase para el almacenamiento de energía".

Mientras Girouard trabajaba en la carga y contención del sistema, Bailey trabajaba en la recuperación del intercambiador de calor para minimizar las pérdidas. “Chris y yo trabajamos durante más de un año utilizando herramientas de modelado que demostraron que el sistema podía funcionar, pero hasta que vimos que encendía el motor por primera vez, no podíamos estar seguros”, dijo Bailey. “Si bien el prototipo inicial era ineficiente debido a las concesiones de tiempo de diseño y fabricación, pudimos demostrar que tal idea tenía mérito e incluso posibles casos de uso.

Otro beneficio clave de este tipo de generación de energía son los bajos requisitos de energía de mantenimiento para el sistema en sí.

“En cuanto a la escalabilidad, creo que para microrredes aisladas de tamaño limitado, este sistema LAES podría resolver los problemas de resiliencia observados con fuentes renovables como las fuentes de energía eólica o solar”, continuó Bailey. “Tales casos de uso incluso tienen cierta aplicabilidad dentro del Departamento de la Marina, como pequeños destacamentos de la Marina desplegados lejos de la infraestructura”.

Actualmente, Bailey anticipa un nuevo conjunto de pedidos luego de sus dos años en el astillero naval de Puget Sound. Girouard ahora se dirige al Centro Naval de Guerra de Superficie de Filadelfia para ser el Representante de Gerentes de Programa (PMR), donde el equipo está construyendo la planta de propulsión para una Fragata.

Referencia:

NPS. 2022. NPS Professor, Students Issued Provisional Patent for Liquid Air Energy Storage, Recovery System (Press Release)

 

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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