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Convertir el desperdicio de energía en electricidad y calor

La cogeneración, a veces llamada calor y energía combinados (CHP), es una forma de capturar el intenso calor que escapa de las chimeneas y convertirlo en electricidad o darle otro buen uso, como calentar hogares. Casi el 70 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero en los EE. UU. Provienen de la generación de electricidad y calor (otro 20 por ciento proviene de automóviles), y las estimaciones del potencial de CHP son dramáticas. Capturar la energía desperdiciada de la chimenea en los Estados Unidos podría reemplazar casi el 30 por ciento de la energía generada actualmente por la quema de combustibles fósiles, reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 20 por ciento y ahorrar anualmente entre $ 150 mil millones y $ 250 mil millones, según una serie de estudios. En diciembre, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge estimó que si CHP generaba el 20 por ciento de la capacidad de energía de nuestra nación para 2030 (Alemania, Japón y China ya habían alcanzado o excedido ese objetivo, y Dinamarca genera el 50 por ciento de su energía con CHP), la tecnología eliminaría 848 millones de toneladas de emisiones de dióxido de carbono. Eso es como quitar 154 millones de autos de la carretera. Alcanzar ese nivel de CHP en los Estados Unidos, según el informe de Oak Ridge, implicaría $ 234 mil millones en nuevas inversiones y crearía un millón de nuevos empleos técnicos altamente calificados. CHP ahora también está disponible en una escala más pequeña para calefacción, refrigeración y generación de energía doméstica; Se llama microCHP.

Bruce Hathaway de Smithsonian habló recientemente con el experto en CHP Tom Casten, presidente de una compañía de Chicago llamada Desarrollo de Energía Reciclada (RED). Casten ha pasado tres décadas promoviendo el reciclaje de energía industrial desperdiciada. Ha testificado ante el Congreso en numerosas ocasiones y es autor de Apagar el calor: por qué Estados Unidos debe duplicar la eficiencia energética para ahorrar dinero y reducir el calentamiento global. Dirigir una empresa CHP rentable es importante para Casten, que tiene un MBA de Columbia. Pero su experiencia como Eagle Scout también explica su pasión por reducir el calentamiento global: se atiene al eslogan: "deje el campamento más limpio de lo que lo encontramos".

Usted ha escrito que algunas fábricas "eructan calor tan promiscuamente como una hoguera furiosa", y que cuando ve salir vapor de las chimeneas y se desperdicia, lo vuelve loco. ¿Por qué te molesta tanto esa vista?
En 1974 o 1975 me convencí de que el calentamiento global causado por las emisiones de dióxido de carbono será el mayor problema que enfrentamos como seres humanos y que tenemos que quemar menos combustible fósil y aprender a reducir las emisiones de CO2 de manera rentable. La pregunta es cómo conciliar nuestra enorme necesidad de energía con la necesidad de un planeta saludable y una economía saludable. He pasado la mayor parte de mi carrera capturando y usando provechosamente la energía industrial que estamos desperdiciando.

Las fundiciones de West Virginia Alloys producen más silicio que cualquier otra planta en los Estados Unidos. (© Laura Antrim Caskey 2008) Tom Casten (derecha) es presidente y su hijo Sean es presidente y CEO de una compañía llamada Desarrollo de Energía Reciclada (RED) que está instalando un sistema de recuperación de calor en West Virginia Alloys. (© Laura Antrim Caskey 2008) A 3.000 grados Fahrenheit, la fundición funde roca de cuarzo para extraer silicio. Hasta ahora, el escape del horno se había ventilado a la atmósfera. El sistema de RED utilizará ese calor para crear vapor, encender turbinas y generar electricidad. (© Laura Antrim Caskey 2008) El sistema de recuperación de calor, que debería instalarse completamente en 2010, generará cerca de 357 millones de kilovatios hora de electricidad al año, suficiente para alimentar 20, 000 hogares. (© Laura Antrim Caskey 2008) Después de instalar el equipo, West Virginia Alloys debería ahorrar en sus facturas de energía y reducir sus emisiones de dióxido de carbono en 290, 000 toneladas métricas por año. (© Laura Antrim Caskey 2008)

Usted ha escrito que CHP no es nuevo, que Thomas Edison lo hizo con la primera planta de energía del mundo en 1882. Construyó su planta en el centro de Manhattan y envió los restos de calor de la generación de energía para calentar los edificios de al lado. ¿Por qué CHP no se usa ampliamente en nuestro sistema actual de generación de electricidad?
Lo primero que hay que entender es que nuestro sistema energético es altamente ineficiente. No estamos haciendo lo mejor que podemos con la tecnología disponible. ¿Por qué? Bueno, para empezar, nuestra red eléctrica está dirigida principalmente por monopolios protegidos, y no son recompensados ​​por su eficiencia. La ineficiente generación de energía central está protegida por un glaciar de barreras artificiales. Ese glaciar regulador se está derritiendo lentamente, pero no tan rápido como los glaciares reales.

La planta de energía promedio actual es solo un 33 por ciento eficiente, por lo que esencialmente está tomando tres unidades de energía y obteniendo una unidad de electricidad. Y así ha sido desde que Eisenhower fue presidente. El resto de la energía es principalmente exceso de calor, y solo lo estamos tirando a la basura. Simplemente no podemos frenar el calentamiento global sin duplicar la eficiencia de la generación de energía. Esa eficiencia es el elefante en la habitación.

¿Cómo captura su empresa el calor que usualmente desperdician las centrales eléctricas?
Construimos plantas de energía en el sitio para fabricantes, universidades, para cualquier institución que use mucha energía. Generamos electricidad y, en lugar de tirar la energía térmica derivada, la usamos para calentar edificios cercanos, reemplazando calderas de combustibles fósiles, o para procesos industriales o para generar más electricidad. Este enfoque se llama cogeneración, porque eso es lo que es: está haciendo dos trabajos con un solo incendio. Producir energía de esa manera duplica la eficiencia y reduce a la mitad el CO2 en comparación con lo que las empresas de servicios públicos están haciendo ahora. El proyecto menos efectivo que hemos realizado es aproximadamente un 70 por ciento eficiente, que es el doble de la eficiencia de la red eléctrica. Lo mejor de nuestros proyectos supera el 90 por ciento de eficiencia. Pero los proyectos deben ser locales para reciclar la energía residual; el calor no viaja muy bien.

¿Puede explicar cómo CHP captura y utiliza el calor de las chimeneas industriales?
Lo llamamos recuperación de calor residual. Utilizamos gases de escape calientes que se habrían ventilado en las chimeneas. Usamos ese calor para hervir agua y producir vapor, que convierte una dinamo para generar electricidad. Un lugar donde trabajaba una de mis compañías anteriores es una planta siderúrgica a orillas del lago Michigan. Tomamos su calor residual y lo convertimos en 220 megavatios de energía absolutamente limpia. Eso es enorme; Es la cantidad de energía solar que se alimenta a las redes eléctricas en todo el mundo. Esa planta de acero ahora ahorra alrededor de $ 100 millones al año, un factor importante para mantenerla competitiva en el mercado mundial del acero. La EPA ha reconocido a la planta por reducir sus gases de efecto invernadero en 1.1 millones de toneladas al año. Eso es lo que hace que CHP sea tan emocionante: es una oportunidad de ganar-ganar. Es favorable a la economía y al medio ambiente, y convierte la vieja dicotomía falsa entre energía barata y energía limpia en su cabeza.

¿Cómo te metiste en la conservación de energía en primer lugar?
Crecí en Colorado en una familia muy orientada a la naturaleza. Teníamos una pequeña rutina donde cruzábamos un puente para ir a pescar y caminábamos tres, cuatro millas río abajo. Nuestro padre no nos dejaría volver a menos que estuviéramos llevando algo de basura que alguien más había dejado. Él fulminaría sobre qué tipo de idiotas llevarían botellas de pop allí y las dejarían en un lugar tan hermoso. Mi madre también enfatizó el servicio, a quien se le da mucho, se requiere mucho. El mensaje subyacente de ambos padres fue que deberíamos dejar el campamento más limpio de lo que lo encontramos. Y en nuestro mundo cada vez más reducido, nuestro campamento es ahora el planeta y el calentamiento global lo amenaza.

Convertir el desperdicio de energía en electricidad y calor