Generador eléctrico con motor de vapor
Estoy pensando en fabricarme un motor de vapor para generar
corriente alterna y dar corriente eléctrica a una casa rural de 300m2 en
Francia de un amigo (donde a diferencia de aquí el autoconsumo es libre).
Había pensado utilizar como combustible “pellets” con un
poder calorífico de
4,9 KWh/Kg (o al menos eso es lo que dicen).
Como la demanda eléctrica de la casa no va a ser constante,
para no desperdiciar la energía eléctrica generada por el invento, había
pensado en instalar acumuladores (baterias). Aunque también podría conectarlo a
red y venderla (algo que no acaba de gustarle del todo debido a que en un
futuro no sabe como pueden cambiar las leyes y no quiere depender de nadie).
Se podría comprar una turbina (un turbo de motor de camión quizás
podría valer, como turbina). Calentaría con pellets una caldera llena de agua
para generar el vapor que va hacer mover la turbina. La turbina puede acoplarse
a un generador de corriente alterna (se puede comprar de segunda mano con una
potencia de 5,5KW). El vapor una vez pasa a través de la turbina se haria
llegar por una tubería a un intercambiador, de modo que a la caldera le
volveria a llegar agua en su estado líquido. Además el agua utilizada en el
intercambiador se podría aprovechar para ayudar a calentar un depósito grande de
ACS.
La corriente generada por el alternador se podría convertir
a corriente continua y acumularse en las baterías (y de las baterías con un
convertidor de CC a 220V CA de unos 9000w salida, iría conectado a la línea de
la red de la casa).
También se podría aprovechar todo este sistema para que en
invierno no solamente me generara electricidad sino también calefacción.
Mi problema es que aunque soy un manitas no se por donde
empezar a realizar los cálculos necesarios para poder saber calcular las
dimensiones de la caldera, también hay que tener en cuenta que la velocidad de
la turbina deberá de ser constante (¿cómo consigo esto?) Aquí creo que debería
de tener muchos factores en cuenta como la potencia calorífica generada por la
caldera, la carga eléctrica absorbida por el alternador (habiendo acumuladores quizás
no tenga tanta importancia), etc.
El consumo medio eléctrico anual de esta casa es de 8500kwh.
Mi problema principal es que carezco de los conomientos matemáticos
y técnicos necesarios para diseñarlo y conocer con antelación las perdidas
totales del invento, el consumo anual en pellets que podría tener teniendo en
cuenta un consumo eléctrico anual de 8500 Kwh (si finalmente le añadimos
calefacción y ACS al invento tendremos que sumar más gasto)
Soy electricista y hace más de 14 años que no toco una
formula matemática y aunque he de reconocer que me gustaban y era bastante
bueno soy de los que olvidan las cosas fácilmente.
No creo que me haya explicado muy bien, no pasa nada me
suele pasar J
3 Respuestas
Me encanta. Eres un autentico emprendedor y te has explicado
perfectamente. Te haré algunas consideraciones para centrar el proyecto.
En primer lugar es que tiene que ser rentable, que la
electricidad generada te salga mas barata. Por eso me llama la atención que lo
plantees para Francia ya que la electricidad es mas cara en España y aquí seria
mas rentable. Supongo que será por las características de la casa (aislada y no
en un bloque de pisos).
En segundo lugar he andado mirando el valor calorifico de los pellets y puede que sea algo mas alto, de 5,23 kwh/kg, siempre referido al PCI (poder
calorífico inferior). Ojo con esto pues el poder calorífico superior es algo
que no se puede llegar a obtener.
Bien pero no pienses que por cada kg de pellets vas a obtener los 4, 9 kwh (o los 5,23) pues por medio están los rendimientos de los aparatos siendo los mas importante los rendimientos de la turbina y de la caldera y otros consumos necesarios como la bomba de agua.
La caldera suele andar alrededor del 90-92%, pero en la turbina baja y no sé a cuanto. Un 70% creo que puede ser muy alto. Y me refiero a una turbina de vapor, no a una turbina de camión reconvertida que por otra parte creo que no funcionará pues esta diseñada para gases calientes y no para vapor.
Lo importante es casar bien la caldera con la turbina, en las condiciones que el vapor sale de una y entra en la otra.
Bueno pues conocidos los rendimientos de estos equipos y el precio del kilo de los pellets podriamos ver si el precio resultante de la electricidad es inferior al del recibo de la luz.
Respecto a calderas, hechale un vistazo a este foro que hablan sobre las calderas de pellets a ver si te aclaran algo.
http://www.solarweb.net/forosolar/general-biomasa/17618-rentabilidad-economica-los-pellets.html
Otra cosa importante es la correcta regulación de velocidad del grupo turbina-generador pues en caso contrario los motores de la casa (lavadora, lavavajillas) sufren mucho y los equipos electrónicos puede que alguno no funcione aunque todo esto ya lo sabrás de sobra.
Respecto a conectarse y entregar energía habría que ver que condiciones fija la empresa distribuidora de electricidad, que serán condiciones de protecciones eléctricas y de regulación que seguro que de eso entiendes tu mas que yo. Y cuando cambien las condiciones de entrega de la energía, te das de baja y ya esta. Yo de todas formas me acercaria a ver qué te dicen pues aunque no te conectes te darán pistas de como tener ajustada la regulacion y las protecciones y luego haces lo que quieres.
Otro asunto es que no mires el consumo eléctrico anual sino el consumo punta pues si vas a funcionar aislado de la red, el sistema caldera-turbina-generador
tendrá que suministrar esa punta o sino tendrá tu amigo que andar jugando con
lo que conecta o no conecta. Por eso es importante definir desde el principio
si va a suministrar calefacción o no, pues sino la calefacción será de un consumo superior al resto de la casa y se lo va a comer todo.
De momento te dejo con estas ideas. Si quieres seguir con el tema no me cierres la pregunta pues voy a ver si encuentro algo que te sirva de guía sobre los calculos
Como complemento a lo anterior tengo que añadir que el rendimiento total en la obtención de electricidad, como mucho, con equipos bien ajustados, podría llegar a un 33-35%. Los rendimientos de los que he hablado antes se refieren a los rendimientos en los propios equipos, pero el rendimiento global es de este orden. Y pienso que mas bien caerá a un 28-30% dependiendo del grado de sobrecalentamiento con que el agua salga de la caldera, aunque me temo que esas calderas no den agua recalentada.
Te doy este dato para con los precios del kilo de pellets y el del kwh, ver si realmente es rentable esta transformación.
En primer lugar desearle que tenga un feliz año 2014 y que
todas sus necesidades e inquietudes queden cubiertas.
Muchas gracias por el cumplido J.
Todos estos datos que usted me ha facilitado me han sido muy
útiles para valorar si continuar con el proyecto. Un rendimiento global del 28%
no sería muy rentable para un lugar como Francia, donde como bien dices la
electricidad está a un precio muchísimo más barato y justo que aquí en España.
La casa donde vive mi amigo (es de alquiler, tiene una
paredes de piedra de 68 cm de ancho y además tiene aislamiento entre el pladur
interior (hace unos años que lo puso) así que el aislamiento es muy bueno.
De todas maneras la caldera de gasoil que tiene le consume
mucho, la utiliza para calentar el ACS y también para la calefacción en
invierno (que allí son muy fríos)
Si el dueño le da permiso (es muy probable, porque además son
amigos) tengo pensado transformar esa
vieja caldera de gasoil en una caldera de pellets. Y aunque no voy a dejarle
instalado el generador eléctrico con todo lo anteriormente dicho… sí que voy a
intentar hacerme con una turbina de vapor, un generador eléctrico y todo el
material necesario.
Si me dejan, probare este invento que he pensado para poder
quedarme con datos prácticos y entonces pensarme si hacerlo aquí en España
(aunque vivo en un piso, se lo puedo hacer al suegro de mi hermano que él tiene
una casa y gasta mucha electricidad) Y quién sabe si algún día llego a tener
una casita en el campo con mucho terreno (ese es mi sueño) poder tener este
sistema de autoconsumo seria genial.
El problema de todo esto es donde conseguir una turbina de
vapor… cosa que veo bastante difícil porque las únicas que conozco se utilizan
en las centrales termonucleares y estas me quedan muy grandes J
Muchísimas gracias por su gran ayuda.
Si lo consigo no dudare en volver a contactar con usted para
darle los resultados y explicarle como lo he conseguido. Espero que este año le
sea muchísimo mejor que el anterior
Un saludo,
David
No sé si ya has terminado tu proyecto.
Me encanta y yo de hecho quiero hacer algo parecido, por eso te doy una idea que yo he tenido: Existen unos hornos solares para cocinar. Yo he pensado adaptar esos hornos al depósito del agua que tiene que hervir, de esa forma te ahorras los pelets. Como de todas formas tienes que acumular la electricidad generada, no importa si por la noche no se genera electricidad.
Es una idea que se tiene que dar forma técnica, pero como idea ecológica y de ahorro de energía creo que puede servir. Un saludo a ti y a todos los que creen que hay energía más allá de las grandes energéticas
Yo no se mucho de electricidad pero si considero interesante fabricar un generador de energía que funcione con vapor y que cuente con un banco de baterías de carga profunda capaces de suministrar la energía que se requiera.
Tengo una casa de campo en la cual no hay red de energía eléctrica y ademas cuento con mucha leña para alimentar la caldera.
Si tu proyecto lo desarrollaste me gustaría conocer los resultados, para construir uno.