El Laboratorio Integrado de Aprovechamiento Energético Sustentable incluye los componentes de a) Caracterización de combustibles, b) Aprovechamiento integral de biomasa, c) Eficiencia energética en la conversión de biomasa, d) Integración de bioenergía a la red eléctrica, y e) Almacenamiento de energía. Este laboratorio se instalará físicamente en el Tecnológico de Monterrey, en Campus Monterrey. Además se instalará 1 componente de Aprovechamiento integral de biomasa en el Tecnológico Nacional en su sede Culiacán.
El diseño y puesta en marcha del Laboratorio Integrado de Aprovechamiento Energético Sustentable (LIAES) servirá como parte de los esfuerzos a realizar para cumplir el objetivo estipulado en esta propuesta de apoyar el fortalecimiento de la infraestructura para el desarrollo de las actividades de investigación científica aplicada y tecnológica en materia de sustentabilidad energética a realizar por el grupo de investigadores asociados. El LIAES también dará soporte y complementará los esfuerzos para la formación de las competencias requeridas para el talento humano a desarrollar.
La infraestructura propuesta para el LIAES estará soportada al integrar cinco líneas específicas de trabajo:
Caracterización de combustibles
Laboratorio para la caracterización de materiales para cuantificar su potencial de aprovechamiento energético. Incluye determinación de poder calorífico, análisis próximo y último, propiedades térmicas, cromatografía para identificación de componentes de combustibles líquidos.
Aprovechamiento integral de biomasa
Incluye la fabricación de biocombustibles bajo el concepto de bio-refinería. Un concepto fundamental es la integración de materia y energía (térmica y eléctrica) que es requerimiento para la eficiencia energética. Se contemplan bancos de gasificación, pirólisis, biodigestores y equipo de conversión gas-a-líquidos.
Eficiencia energética en la conversión de biomasa
Infraestructura para el uso de fuentes térmicas renovables para la generación sustentable de energía a partir de biomasa. Diseño de termotransportadores basado en nanofluídos, sistemas de intercambio de calor eficientes acoplados a la conversión de biomasa, equipamiento para la medición de coeficientes de transferencia de calor, síntesis química de nanopartículas, caracterización de nanopartículas.
Integración de bioenergía a la red eléctrica
Generación (sistemas de generación basados en bioenergéticos líquidos o gaseosos), integración de sistemas, sincronización inteligente.
Almacenamiento de Energía
El almacenamiento de energía es un tema fundamental para la integración de las renovables a la red eléctrica. En este laboratorio se exploran las diferencias tendencias en almacenamiento de energía asociadas al aprovechamiento de biomasa: celdas electroquímicas (baterías), almacenamiento térmico, almacenamiento químico.
Los proyectos que harán uso de esta infraestructura serán en primera instancia sobre el tema de biogás (Tecnológico Nacional de México-Culiacán y Tecnológico de Monterrey) y gasificación de materiales residuales (Tecnológico de Monterrey). De manera específica, el primero de ellos contempla la caracterización, optimización de los parámetros cinéticos y de diseño, y la puesta en marcha de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente que permita el aprovechamiento de los desechos orgánicos provenientes del ganado vacuno. El segundo de ellos se centra en la gasificación de coque de petróleo, residuos orgánicos municipales y biomasa residual (cáscara de nuez pecana). Desde el punto de vista del empleo de energía renovable como parte integral del procesamiento de la biomasa, se contempla un primer proyecto sobre el diseño óptimo de nanofluídos para la eficiencia energética donde la fuente de calor principal es energía termosolar. En lo general, la energía térmica de baja temperatura contiene un gran potencial para ser aprovechada y sin embargo se desecha por razones de practicidad y económicas. Este proyecto propone llevar a cabo estudios experimentales sistemáticos para comprender los efectos de las variables relevantes y llegar así a modelos teórico-empíricos que se conviertan en herramientas de optimización de la formulación de nanofluídos. Finalmente, en el tema de interconexión, el primer proyecto será sobre el diseño de convertidores de corriente de alta eficiencia.
