Pesquisadores desenvolvem micro

Apr 28, 2023

Os sistemas de microcombinação de calor e energia (mCHP) são uma solução inovadora para residências e edifícios com eficiência energética. Esses sistemas geram calor e eletricidade simultaneamente a partir de uma única fonte, como o gás natural, e podem reduzir significativamente os custos de energia e as emissões de carbono.

Agora, os pesquisadores do Oak Ridge National Laboratory, em colaboração com a Enginuity Power Systems, demonstraram que um protótipo mCHP alimentado por uma tecnologia inovadora de motor de pistão oposto internamente poderia atingir uma eficiência energética geral superior a 93%. Projetado para substituir um gerador de backup ou aquecedor de água quente a gás tradicional, o mCHP ecológico alterna entre gás natural, hidrogênio ou biogás e combina armazenamento de bateria e energia solar.

Os pesquisadores avaliaram um protótipo mCHP que usa um motor de pistão oposto de quatro tempos (OP4S). O motor OP4S pode funcionar com vários combustíveis, incluindo gás renovável (biogás), gás natural e propano, bem como hidrogênio, para gerar energia mecânica e calor residual na forma de refrigerante quente e gás de escape simultaneamente. O calor residual é recuperado e armazenado no tanque de água de 52 galões e pode ser usado como abastecimento regular de água quente e para aplicações de aquecimento de ambientes.

É ecologicamente correto e econômico porque o calor que seria desperdiçado é capturado e reutilizado para fornecer energia térmica em pequena escala para um edifício em um único processo. Isso permite uma maior eficiência em comparação com equipamentos convencionais que atendem a apenas uma função.

Durante a demonstração, o protótipo mCHP permitiu saídas de energia na faixa de 3,2 -7,4 kW com até 26,4% de eficiência de eletricidade CA e até 93,1% da eficiência geral de mCHP em modos de combustão estequiométricos. Além disso, a operação de 24 horas no modo estequiométrico não prejudicou o desempenho do mCHP, indicando o bom potencial de confiabilidade e durabilidade do protótipo.

O mCHP também foi executado em condições de modo de combustão pobre, o que permitiu uma melhoria de mais de 30% na eficiência de energia elétrica. A máxima eficiência AC do modo de combustão pobre alcançada foi de 35,2%, com a eficiência do motor se aproximando de 40%.

O protótipo mCHP pode alcançar correspondência flexível e de baixo custo de cargas térmicas e elétricas, reduzindo a complexidade de distribuição e instalação, juntamente com alta eficiência e sua capacidade de usar uma variedade de combustíveis, incluindo biogás e hidrogênio. Espera-se que a nova tecnologia promova a aceitação do mCHP e acelere a adoção do mCHP em pequenos edifícios residenciais e comerciais para comunidades remotas e carentes.

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