Departamento de Medio Ambiente y Energía

Área de Energías Renovables

Cogeneración Termosolar

Ricardo Beltran
Dr. Ricardo Beltrán
Tel. +52 (614) 439 1155
ricardo.beltran@cimav.edu.mx


Especialistas de esta línea de investigación buscan mejorar, diseñar y construir tecnologías que permitan reducir el consumo de combustibles fósiles mediante el aprovechamiento de energías renovables, principalmente la solar, además de la aplicación de técnicas de uso eficiente de energía.

Entre los temas desarrollados por este grupo de especialistas se incluyen la generación de energía eléctrica a partir de diversos tipos de fuente de calor, el aprovechamiento de la energía térmica para procesamiento de alimentos y la activación de sistemas de climatización de interiores, ya sea para calefacción o enfriamiento, ambas a partir del calor producido por la energía solar.

Entre las aplicaciones para procesos de alimentos, los investigadores del Cimav diseñaron y construyeron un horno para la producción comercial de chile chipotle para exportación logrando reducir con este proceso más del 95% del consumo de leña.

El horno permite una reducción significativa del impacto ambiental sustituyendo parte de los insumos con energía solar. Esta tecnología fue desarrollada y transferida al sector productivo mediante un escalamiento a nivel industrial para una capacidad de producción de 4.3 toneladas de chile chipotle.

stirling

El grupo de investigadores del Cimav lleva a cabo otros proyectos en desarrollo relacionados con la generación de energía eléctrica mediante el diseño, construcción y prueba de motores Stirling, así como sistemas de ciclo Rankine Orgánico, los cuales operan con colectores solares a temperaturas de 800 °C y 80 °C respectivamente. Por el momento, la aplicación de los equipos está dirigida al sector doméstico, esto es con una capacidad de suministro eléctrico de 1000 W (1.3 hp) aproximadamente, sin embargo su uso y aplicación en otros sectores es fácilmente adaptable debido a la simplicidad de instalación y operación.

Además, los especialistas del Departamento de Medio Ambiente y Energía están desarrollando una tecnología que funciona para satisfacer las necesidades de enfriamiento y calefacción en invernaderos. Este sistema de enfriamiento evaporativo con desecante se activa con el calor producido por la energía solar.

Con este proyecto se busca reducir el costo de operación para climatización y aumentar la producción de los cultivos al mantenerlos en condiciones óptimas de temperatura, humedad y bióxido de carbono (CO2).

Entre las aportaciones que tienen los proyectos de investigación, además de las contribuciones académicas, se encuentran seleccionar, mejorar y reducir el costo de las tecnologías emergentes a fin de ofrecer alternativas de solución a problemáticas energéticas del sector productivo.

Con esto se busca que la investigación sea asimilada y aplicada en los sectores en los que la integración de energías renovables resulte económicamente más factible. Como consecuencia de cada proyecto, se incrementa la formación de recursos humanos en los niveles de pre y posgrado, en temas vanguardia, mismos que generalmente están dirigidos a usuarios específicos, ya sean empresarios o productores.

Los principales objetivos de esta línea de investigación son:

  • Desarrollar las tecnologías que permitan aprovechar los recursos renovables, para satisfacer los requerimientos energéticos, en consideración de las capacidades técnicas disponibles y de las oportunidades económicas del país.
  • Formar capital humano capaz de seleccionar, asimilar y mejorar las tecnologías que se desarrollan en el ámbito internacional; adaptándolas a las necesidades de la región y/o del usuario.
  • Impulsar la sustentabilidad energética mediante el diseño, fabricación, operación y mantenimiento de paquetes tecnológicos, productos y servicios que brinden la oportunidad de generar empleos y actividades económicas basadas en la aplicación de conocimiento de frontera.

Entre las tecnologías para el aprovechamiento de la energía solar, se encuentran los paneles fotovoltaicos, los cuales permiten transformar directamente en energía eléctrica una fracción de la luz solar que captan. Y aunque la comercialización de paneles y sistemas fotovoltaicos es una alternativa rentable y atractiva en algunos casos; la decisión de optar en mayor medida por la investigación en aplicaciones de la energía solar térmica, es decir aprovechar el calor producido por la energía solar; radica en la oportunidad de aprovechar la infraestructura técnica y humana desarrollada por los sectores metal-mecánica, construcción, aeronáutica y electrónica. Esto permite que la investigación y desarrollo de paquetes tecnológicos para la producción de frio, calor o energía eléctrica, sean transferidos y asimilados con mayor rapidez por los sectores productivos, para generar empleos mejor remunerados.

Como parte de los avances de los trabajos de investigación tanto institucionales como de vinculación con el sector productivo, se ha solicitado la protección de la propiedad industrial a través de cuatro patentes: dos de ellas para el motor y dos para el horno.

La primera patente, que se desarrolló en colaboración con la Universidad Autónoma de Baja California, es con respecto al motor Stirling solar y la segunda en cuanto al dispositivo de control que le permite producir energía eléctrica con calidad para su interconexión a la red eléctrica.

En el horno se protegió su diseño y funcionamiento para producción de chile chipotle con capacidad industrial. Mientras que la cuarta solicitud de patente protege el sistema de ventilación que permite reducir el tiempo de producción además de integrar la energía solar para reducir el consumo de combustibles.

Beneficios al medio ambiente

Los proyectos generados en esta línea de investigación buscan ofrecer alternativas de solución, atractivas y rentables para el abastecimiento de energía y consumo de agua de una manera sustentable, que permitan mejorar la competitividad y reducir el consumo de combustibles fósiles, la emisión de gases de efecto invernadero y la degradación de los mantos freáticos.


Líneas de Investigación
  1. Refrigeración magnética.
  2. Desarrollo de equipos para secado en frio (freeze drying) mediante integración energética interna.
  3. Concentrador solar de foco puntual.
  4. Sistema de almacenamiento de energía térmica de alta temperatura
  5. Colector solar integrado en el sistema constructivo de la vivienda.
  6. Diseño de motores Stirling para alta eficiencia.
  7. Herramientas para toma de decisiones basadas en sistemas de información geográfica para la planeación de aplicaciones de energía renovable.

Grupo Termosolar