Recuperación de energía

La recuperación de energía incluye cualquier técnica o método para minimizar la entrada de energía a un sistema global mediante el intercambio de energía de un subsistema del sistema global con otro. La energía puede estar en cualquier forma en cualquiera de los subsistemas, pero la mayoría de los sistemas de recuperación de energía intercambian energía térmica en forma sensible o latente.

En algunas circunstancias, es necesario utilizar una tecnología facilitadora, ya sea el almacenamiento diario de energía térmica o el almacenamiento estacional de energía térmica (STES, que permite el almacenamiento de calor o frío entre estaciones opuestas), para que sea posible recuperar energía. Un ejemplo es el calor residual de los equipos de aire acondicionado almacenado en un tanque de reserva para ayudar a la calefacción nocturna.

Una aplicación común de este principio es en sistemas que tienen una corriente de escape o de desechos que se transfiere desde el sistema a sus alrededores. Parte de la energía en ese flujo de material (a menudo gaseoso o líquido) puede transferirse al flujo de material de reposición o de entrada. Este flujo de masa de entrada a menudo proviene de los alrededores del sistema, que, al estar en condiciones ambientales, están a una temperatura más baja que la corriente de desechos. Esta diferencia de temperatura permite la transferencia de calor y, por lo tanto, la transferencia de energía o, en este caso, la recuperación. La energía térmica a menudo se recupera de las corrientes de desechos líquidos o gaseosos para las entradas de aire y agua de reposición fresca en los edificios, como para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado o los sistemas de proceso.

El consumo de energía es una parte clave de la mayoría de las actividades humanas. Este consumo implica la conversión de un sistema energético en otro, por ejemplo: la conversión de energía mecánica en energía eléctrica, que luego puede alimentar computadoras, luces, motores, etc. La energía de entrada impulsa el trabajo y en su mayoría se convierte en calor o sigue al producto en el proceso como energía de salida. Los sistemas de recuperación de energía recolectan la energía de salida y la proporcionan como energía de entrada al mismo proceso o a otro.

Un sistema de recuperación de energía cerrará este ciclo energético para evitar que la energía de entrada se libere a la naturaleza y se utilice en otras formas de trabajo deseado.

• La recuperación de calor se implementa en fuentes de calor como un molino de acero. Se vende agua caliente de refrigeración del proceso para calefacción de viviendas, tiendas y oficinas en los alrededores.
• El frenado regenerativo se utiliza en automóviles eléctricos, trenes, grúas pesadas, etc. donde la energía consumida al elevar el potencial se devuelve al proveedor eléctrico cuando se libera.
• Sistemas activos de reducción de presión donde la presión diferencial en un flujo de fluido presurizado se recupera en lugar de convertirse en calor en una válvula de reducción de presión y se libera.
• Ventilación de la recuperación energética
• Reciclaje de energía
• Reciclaje de calor
• Ventilación de recuperación de calor
• Generador de vapor de recuperación
• Ciclone Waste Heat Engine
• Hydrogen turboexpander-generator
• Diodo térmico
• óxido térmico
• Módulos térmicos
• Unidades de recuperación de calor residual

El turbocompuesto eléctrico (ETC) es una solución tecnológica al desafío de mejorar la eficiencia de combustible de los motores de gas y diésel recuperando la energía residual de los gases de escape.

• En una fundición en Suecia el calor de los residuos se recupera y se almacena en una gran masa de roca nativa que es penetrada por un clúster de 140 intercambiadores de calor boreholes equipados (155mm de diámetro) que son 150m de profundidad. Esta tienda se utiliza para calentar una fábrica adyacente según sea necesario, incluso meses después.
• La comunidad solar de aterrizaje de Drake en Alberta, Canadá utiliza STES para recuperar y utilizar el calor natural que de otro modo se desperdiciaría. La comunidad utiliza un grupo de agujeros en roca para almacenamiento de calor intertemporal, lo que permite obtener el 97 por ciento de la calefacción espacial durante todo el año de los coleccionistas solares térmicos en los techos del garaje.
• Las temperaturas frías de invierno se pueden recuperar mediante el agua circulante a través de una torre de refrigeración seca y utilizando eso para enfriar un acuífero profundo o un grupo de agujeros. El frío se recupera más tarde del almacenamiento para el aire acondicionado de verano. Con un coeficiente de rendimiento (COP) de 20 a 40, este método de refrigeración puede ser diez veces más eficiente que el aire acondicionado convencional.

Existe un gran potencial de recuperación de energía en sistemas compactos como las grandes industrias y los servicios públicos. Junto con la conservación de la energía, debería ser posible reducir drásticamente el consumo mundial de energía. El efecto de esto será entonces:

• Reducción del número de centrales eléctricas de carbón
• Disminuciones de partículas aéreas, NOx y CO2: mejora de la calidad del aire
• Reducir o reducir el cambio climático
• Facturas de combustible inferiores en transporte
• Mayor disponibilidad de crudo
• Cambio de industrias y economías no plenamente investigados

En 2008, Tom Casten, presidente de Recycled Energy Development, dijo que "creemos que podríamos generar entre el 19 y el 20 por ciento de la electricidad de Estados Unidos con el calor que actualmente desperdicia la industria".

Un estudio del Departamento de Energía de 2007 determinó que en Estados Unidos hay un potencial de 135.000 megavatios de producción combinada de calor y electricidad (que utiliza la recuperación de energía), y un estudio del Laboratorio Nacional Lawrence Berkley identificó unos 64.000 megavatios que podrían obtenerse a partir de la energía de los residuos industriales, sin contar la cogeneración. Estos estudios sugieren que unos 200.000 megavatios, o el 20%, de la capacidad energética total podría proceder del reciclaje de energía en Estados Unidos. Por lo tanto, el uso generalizado del reciclaje de energía podría reducir las emisiones que provocan el calentamiento global en un 20 por ciento aproximadamente. De hecho, en 2005, aproximadamente el 42% de la contaminación por gases de efecto invernadero en Estados Unidos procedía de la producción de electricidad y el 27% de la producción de calor.

Resulta difícil cuantificar el impacto ambiental de la implementación de una recuperación energética global en algunos sectores. Los principales impedimentos son:

• Falta de tecnologías eficientes para los hogares privados. Los sistemas de recuperación de calor en hogares privados pueden tener una eficiencia tan baja como 30% o menos. Puede ser más realista utilizar la conservación de la energía como aislamiento térmico o edificios mejorados. Muchas áreas dependen más del enfriamiento forzado y un sistema para extraer el calor de las viviendas a utilizar para otros usos no están ampliamente disponibles.
• Infraestructura ineficaz. La recuperación de calor en particular necesita una corta distancia del productor al consumidor para ser viable. Una solución puede ser mover a un gran consumidor a las proximidades del productor. Esto puede tener otras complicaciones.
• El sector del transporte no está listo. Con el sector del transporte utilizando alrededor del 20% del suministro energético, la mayor parte de la energía se gasta en superar la gravedad y la fricción. Los coches eléctricos con frenado regenerativo parecen ser el mejor candidato para la recuperación de energía. Sistemas de viento en barcos están en desarrollo. Muy poco trabajo en la industria de las líneas aéreas se conoce en este campo.

• Uso eficiente de la energía
• Conservación de la energía
• Reciclaje de energía
• DWEER
• Lista de proyectos de almacenamiento energético
• Recompresión mecánica de vapor
• Análisis de las pilas
• Desechos a energía

• Recuperación de energía de la combustión de residuos sólidos municipales -EPA
• 26 Proyectos financiados: Métodos de recuperación energética estudiados con subvenciones de pregrado ASHRAE
• Recuperación de calor en la industria