Cátedra de Tecnología de las Centrales Eléctricas

Todas las centrales eléctricas tienen en común el hecho de que la energía debe ser convertida por transformación mecánica, térmica, eléctrica o química en potencia eléctrica. En el campo de la ingeniería de energía térmica son desarrolladas tecnologías avanzadas de combustión y gasificación. Éstas están relacionadas con el desarrollo de la central eléctrica de emisión-cero. Los objetivos del desarrollo de estas nuevas tecnologías son pequeños costos de producción energética (cent/kWh), pequeñas emisiones, alta disponibilidad y tiempos de larga operación de la central eléctrica.

Las actividades de investigación y desarrollo de la cátedra se basan en el campo de las centrales eléctricas modernas y cubren las siguientes áreas:

• Modelos matemáticos de centrales eléctricas y sus componentes, comportamiento estacionario y transitorio, diseño técnico térmico y optimización de los procesos técnicos de energía, simulaciones de corriente
• Estudios conceptuales y planeación preeliminar de centrales eléctricas, centrales de calefacción y centrales combinadas (eléctricas y de calor)
• Investigaciones de combustión y análisis de problemas de fuegos industriales
• Uso energético de recursos renovables, desarrollo de pellets de bio-mezcla
• Tareas incrementadoras de eficiencia para centrales eléctricas convencionales y modernos métodos de mantenimiento dependiente de las condiciones

Estos temas son enseñados en varios cursos de Diploma, Bachelor y Máster (ingeniería mecánica, ingeniería industrial, ingeniería de procesos). El entrenamiento de los estudiantes es enriquecido por las pruebas en las centrales piloto. Durante el entrenamiento de los estudiantes los aparatos del laboratorio químico son utilizados para realizar análisis de combustibles, cenizas y agua.

La investigación en el área de la tecnología de centrales eléctricas durante los últimos años se ha centrado en:

• El proceso oxi-fuel. Una posibilidad para reducir las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas es la compresión y el almacenamiento del gas para prevenir su emisión hacia la atmósfera. Se necesita el proceso de oxi-fuel para una concentración suficiente de CO2. El lignito es quemado en una atmósfera de oxígeno en vez de aire y gas recicirculado.
• El secado presurizado. Los parámetros para la transferencia de calor son determinados experimentalmente en una instalación de prueba para secado con cama de vapor real fludificado y partículas de lignito. El objetivo es el desarrollo de un método comparativo para procesos de secado de lignito. Estos resultados técnicos científicos son la base para decidir acerca de la construcción de un sacador de referencia.
• DyVeMo - modelo de dinámicas y disponibilidad. El modelo del comportamiento operacional de bloques de centrales eléctricas es apropiado para una aplicación efectiva de grandes bloques de centrales eléctricas así como para un modo de operación flexible de acuerdo con los requisitos de cambio de carga. La validez general mayor y el alcance de aplicación tienen por esto modelos dinámicos de las centrales eléctricas. Además, la disponibilidad de los bloques de centrales eléctricas tiene una influencia crucial en su aprovechamiento, y esto no es importante sólo durante la producción, sino también en la etapa de planeación.
• La cámara de combustión cicloidal. La combustión cicloidal pertenece a las más progresivas técnicas de combustión para el abastecimiento de energía descentralizada. Pruebas experimentales extensas toman parte de una instalación de prueba de 500 kW demostrando que el principio de fuego cicloidal con un flujo de rotación condicionado a giro es apropiado para la combustión del lignito seco de Lausitz. La co-combustión de fango residual mecánicamente drenado y astillas de madera fue también exitosamente probada.
• La cámara de combustión de laboratorio ALVA20. El equipo es usado principalmente para el estudio de las características de quemado y combustión. El rango de aplicación de este equipo es extremadamente diverso. Es posible conducir varios estudios de proceso así como estudios de reacción cinética de una cantidad mayor de combustible bajo distintas condiciones de prueba.
• El desarrollo de pellets de bio-mezcla. El proceso adicional de la biomasa agrícola en el campo de la energía representa el punto principal en el desarrollo de pellets de mezcla. Este comprende secado, almacenamiento, transporte y tratamiento de combustibles (p. ej. producción de diesel sintético). El objetivo de la investigación es el mejoramiento de la eficiencia en el uso de la energía en el campo de la producción energética por medio de biomasa.

Con todo, la cátedra tiene contactos cercanos con múltiples socios de industriales y compañías abastecedoras de energía. La cátedra ha logrado fondos de terceros de aproximadamente 1,9 millones de Euros en promedio anual durante los últimos tres años.

La cátedra está abastecida con un excelente equipo técnico (Fig. 2). En el laboratorio hay aparatos para el análisis de combustibles y cenizas (composición, valor calórico, tamaño de partículas, fusibilidad de cenizas de carbón, comportamiento de la combustión). En la central eléctrica piloto hay las plantas para la combustión de cama fluidificada presurizada circulante (150 KW, max. 16 bar), proceso de secado presurizado con cama de vapor fluidificado (500 kg/h lignito crudo, max. 6.5 bar) y cámara de combustión cicloidal (20 kW).