APLICACIONES DE LOS MOTORES DE GAS

La aplicación industrial mayoritaria de este tipo de motores, aparte de la propulsión de automóviles, es la generación de energía eléctrica y el aprovechamiento térmico de los calores residuales. No obstante, existen otras aplicaciones minoritarias, que también se comentarán someramente.

Producción de energía eléctrica con aprovechamiento de la energía térmica

Cuando se dispone de consumos térmicos, es posible rentabilizar una planta con un motor de gas aprovechando el calor residual. Como veremos más adelante, hay tres fuentes de calor residual en un motor de gas: la refrigeración de camisas y la primera etapa de refrigeración de aire de admisión (circuito de alta temperatura), la refrigeración de aceite y la segunda etapa del aire de admisión (baja temperatura, de difícil aprovechamiento) y calor residual en gases de escape. Aprovechando este calor es posible generar vapor de hasta 25 bares, agua sobrecalentada o es posible calentar aceite térmico. Todos estos fluidos caloportadores deben ser utilizados en las proximidades de la zona de generación, para evitar las pérdidas de energía térmica en el transporte.

En estas plantas, el motor alternativo de gas tiene dos competidores importantes: el motor diesel y la turbina de gas. El primero se usa cuando no existe gas disponible o cuando se requieren grandes potencias en un solo motor. Las turbinas se prefieren cuando las potencias son altas, se dispone de gas y el aprovechamiento del calor exige altas temperaturas y presiones. En el bloque III, dedicado a las plantas de cogeneración, se estudia en detalle esta aplicación de los motores de gas.

Producción exclusiva de energía eléctrica (sin aprovechamiento térmico)

A pesar de que la mejor aplicación de los motores alternativos es la generación conjunta de calor y electricidad (cogeneración), hay una serie de instalaciones en que solo se produce electricidad:

  • En centrales eléctricas situadas en islas u otras redes continentales pequeñas aisladas (desiertos, África, India, etc.).
  • Cuando, aún no disponiendo de los consumos térmicos necesarios, la calidad de la red es baja y se prefiere la generación eléctrica autónoma de la red eléctrica pública
  • Cuando conectado a la red eléctrica pública se busca mayor disponibilidad del suministro eléctrico. Se emplean entonces como grupos electrógenos, que producen energía eléctrica de respaldo cuando la red principal está fuera de servicio
  • En zonas alejadas de los núcleos de población en los que no se dispone de suministro eléctrico

Vehículos impulsados por GNC

El empleo de gas natural en vehículos autopropulsados tiene bastantes limitaciones, por lo que no está muy extendido. La principal limitación radica en su baja densidad energética en condiciones ambientales, lo que obliga a comprimirlo o a licuarlo. El GNC o gas natural comprimido dota al vehículo de una autonomía modesta, lo que obliga a continuos repos-tajes; como además el número de estaciones de servicio que pueden suministrar este combustible es actualmente bajo, el radio máximo de desplazamiento está limitado a un entorno próximo a las estaciones de servicio disponibles. Por ello se emplea en vehículos de servicio público (taxis y autobuses), que se mueven en una zona limitada.

A pesar de estas limitaciones, que son la causa del bajo desarrollo de esta aplicación en muchos países como España (algo más de 1000 vehículos y una treintena de estaciones de suministro), algunos otros países han apostado fuertemente por esta utilización, como es el caso de Italia, con más de 400.000 vehículos a gas natural y más de 500 estaciones de servicio. Argentina ocupaba el primer lugar a finales de 2007, con un 22 % de su población automovilística alimentada por gas natural (1.650.000 vehículos y 1.400 estaciones de servicio).

Para darse una idea de la densidad de energía, se puede ver que el contenido de un depósito de gasolina o diesel de 60 litros tiene una energía equivalente a 540 te, o lo que es lo mismo 628 kWh mientras que un depósito de GN a 200 barg del mismo tamaño tendría 126 kWh, es decir aproximadamente una quinta parte. Tendremos pues con GN comprimido a 200 barg una autonomía cinco veces menor y una distancia sin repostar igualmente cinco veces menor.

Aprovechamiento de biogás

La fermentación anaerobia de materia orgánica origina gases combustibles de bajo poder calorífico, pero que aún así pueden ser quemados en una caldera para producir fluidos calientes, o bien tras una depuración pueden ser utilizados en un motor de gas para producir electricidad y algunas veces también calor.

Los biogases tiene bajo índice de metano por lo que la potencia y el rendimiento en un motor es entre un 8 y 10 % menor que cuando se utiliza gas natural como combustible.

Hay dos orígenes típicos del biogás. El primero es el procedente de vertederos. En este caso se suele producir solo electricidad. El sistema consiste en drenar el vertedero mediante varios sondeos. El gas que se desprende de la fermentación natural de los residuos se aspira, se depura y se quema en el motor.

El segundo origen es el gas procedente de la fermentación de lodos de depuradora. En este caso se produce electricidad y el calor del agua caliente y/o los gases de escape se utilizan para mantener la temperatura adecuada en el reactor de fermentación.

Otras aplicaciones

Entre las aplicaciones minoritarias de los motores alternativos de gas están las siguientes:

  • Impulsión de barcos, fundamentalmente los que transportan gas natural licuado (GNL). Estos barcos poseen una pequeña planta de regasificación que permite su uso.
  • Accionamiento mecánico de compresores, bombas y otros equipos donde se requiera por redundancia respecto al suministro eléctrico o donde éste no exista. Para el accionamiento mecánico de equipos, los motores de gas no suelen ser la primera opción. Normalmente se utilizan los motores eléctricos, otras veces las turbinas de vapor, otras (en grandes equipos) las turbinas de gas, y, por último, los motores de gas.

 

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