La generación de energía eléctrica es esencial para el desarrollo de la sociedad, pero también implica un gran reto ambiental, debido al uso intensivo de agua y a la emisión de gases de efecto invernadero.

Para enfrentar este reto, se necesitan soluciones innovadoras que aumenten el rendimiento y la eficiencia de las centrales termoeléctricas, minimizando su impacto ambiental.

Una de estas soluciones es el ciclo higroscópico, una tecnología creada por Francisco Javier Rubio Serrano, quien actualmente es el director de ingeniería de IMASA Energía, y desarrollada por la empresa IMASA, INGENIERÍA y PROYECTOS, S.A.

Este ciclo termodinámico representa una evolución con respecto al ciclo Rankine, ya que permite trabajar con compuestos higroscópicos para mejorar la condensación del vapor a la salida de la turbina. Al absorber el vapor de agua, estos compuestos elevan la temperatura de condensación a una presión constante, lo que permite mejorar la eficiencia del proceso al reducir significativamente el subenfriamiento. La utilización de un absorbedor de vapor y aerorrefrigerantes secos, evita la necesidad de agua de refrigeración y se disminuye el consumo eléctrico.

El ciclo higroscópico usa los mismos aditivos químicos que un ciclo de vapor convencional, como estabilizadores de pH, inhibidores de corrosión y secuestrantes de oxígeno, los cuales cuentan ya con propiedades higroscópicas, por lo que no es necesario cambiar la aditivación existente.

Ciclo Higroscópico y Ciclo Rankine: ¿son iguales?

El ciclo higroscópico comparte diversas similitudes con el ciclo Rankine, pero destaca, sobre todo, por la capacidad de implementar mejoras similares a las del ciclo convencional. Esto posibilita lograr un rendimiento aún mayor en comparación con el ciclo Rankine, gracias a las condiciones mejoradas de refrigeración, influenciadas por el uso de diversos compuestos higroscópicos.

Ventajas del Ciclo Higroscópico

Este ciclo presenta una serie de ventajas significativas, tanto desde el punto de vista ambiental como operativo, entre las que se destacan las siguientes:

  • Elimina el uso de agua de refrigeración, lo que supone un gran ahorro de recursos y una menor contaminación. Además, evita los problemas asociados a las torres de refrigeración, como los vertidos y los productos químicos.
  • Mayor libertad de ubicación, al no necesitar consumo de agua de refrigeración, permite tener una mayor libertad a la hora de ubicar la planta.
  • Permite trabajar con presiones de condensación muy bajas, lo que mejora el rendimiento eléctrico neto en un ciclo Rankine. Así, se aprovecha al máximo la energía del vapor que sale de la turbina.
  • Reduce los costes de operación y mantenimiento, ya que simplifica el diseño de la planta y utiliza compuestos higroscópicos que protegen el ciclo de la corrosión, el pH y las incrustaciones. 
  • Ofrece una máxima flexibilidad operativa, puesto que se adapta a las condiciones ambientales y a las necesidades de la planta. También permite incorporar mejoras al ciclo Rankine, como el sobrecalentamiento, el recalentamiento, la regeneración o las condiciones supercríticas.
  • Reduce el impacto acústico frente a las tecnologías actuales
  • Posibilita la refrigeración seca en entornos con temperaturas superiores a los 40ºC, lo que supone un gran avance para la generación de energía en zonas áridas o con escasez de agua. 

Además, elimina los impactos visuales, como los penachos, y se alinea con los objetivos del COP21 y del COP23 para mitigar el cambio climático.

Aplicaciones del Ciclo Higroscópico

El Ciclo Higroscópico se destaca por su versatilidad, ofreciendo aplicaciones clave en el ámbito de la generación eléctrica y la optimización de procesos industriales. 

Entre las áreas donde este ciclo encuentra su máximo impacto se incluyen:

  • Generación Eléctrica:
  • Centrales Termoeléctricas.
  • Termosolares.
  • Plantas de Biomasa.
  • Centrales Nucleares.
  • Ciclos Combinados.
  • Energía Geotérmica.
  • Cogeneraciones.
  • Condensación de Vapores de Proceso.

Y puede ser implementado tanto en instalaciones de nueva construcción como en plantas ya existentes, ofreciendo una mejora sustancial en la competitividad al reducir los costes de producción en cada una de estas áreas.

Conclusión

La implementación del Ciclo Higroscópico ahorra agua de refrigeración, aumenta el rendimiento, reduce costes de mantenimiento y elimina penachos de humo. Esto abre nuevas posibilidades para proyectos previamente inviables, gracias a mejoras técnicas, económicas y medioambientales, lo que facilita su éxito y contribuye a la expansión de la generación de energía de manera más eficiente y sostenible.