Grupo de Investigación y Desarrollo de Tecnologías en Aplicaciones Energéticas (TecEner)

El grupo acumula un importante esfuerzo de investigación en dos grandes ámbitos de actuación: el Hidrogeno Verde y la Energía eólica:

1.Optimización energética de tecnologías de hidrógeno y solar en aplicaciones de movilidad y edificación. Las aportaciones plantean por una parte desarrollar tecnologías de generación de hidrógeno verde a partir de energía fotovoltaica por electrólisis, y por otro, sistemas de gestión y consumo de hidrógeno como recurso energético en aplicaciones de integración de distintas tecnologías de pilas de combustible en edificación y movilidad.

El grupo de investigación lleva desde el año 2010 colaborando con el Grupo de el LIFTEC, centro mixto del CSIC y la Univ. de Zaragoza. Fruto de esa colaboración, hemos desarrollado juntos tres proyectos (referencias: ENE2012-38642-C02, DPI2015-69286-C3-1-R y RTI2018-096001-B-C31) financiados por el Plan Nacional de Energía a través de diferentes ministerios. Además, en el marco del primero de los proyectos referenciados se formó como doctor uno de los profesores de ese grupo de investigación. También ha sido muy fructífera la colaboración en cuanto a artículos científicos publicados (5). El Grupo de Fluidodinámica de Pilas de tipo PEM del LIFTEC es un grupo refrente nacional e internacional en el diseño y fabricación de pilas de combustible de hasta 5 kW de potencia eléctrica, así como sistemas que integran producción de hidrógeno con energías renovables (verde) y su uso en diversas aplicaciones tanto estacionarias como en el sector transporte. Cuenta además con instalaciones y equipos singulares que permiten optimizar el funcionamiento de estos dispositivos electroquímicos.

Las tareas del grupo se desarrollan sobre infraestructuras singulares de investigacio?n como los prototipos de casa de consumo casi nulo (nZEH) que participaron en el concurso internacional Solar Decathlon Europe 2010, SMLhouse y en la edición de 2012 con la SMLsystem https://solardecathlon.eu/sde-editions/ que dispone la Universidad CEU Cardenal Herrera en sus instalaciones del campus de Moncada. La SMLsystem se ha adaptado con tecnologías de hidrógeno además de las fotovoltaica y fototérmica. Está equipada con una instalación fotovoltaica de 4,6 kWp conectado a un banco de baterías por medio de un mppt. Este sistema de generación renovable alimenta los consumos de la vivienda y el excedente se utiliza para la producción de hidrógeno en un electrolizador polimérico PEM de 3,2 kW y un caudal nominal de 0,5 Nm3/h. Este hidrógeno sirve para alimentar una pila de combustible de 2 kW eléctricos, diseñada y fabricada en los laboratorios del LIFTEC-CSIC en el marco del proyecto financiado por en el plan nacional: INTEGRACION DE UNA PILA DE COMBUSTIBLE PEM DE ALTA TEMPERATURA EN LA GESTION ENERGETICA DE UNA EDIFICACION PROTOTIPO. Proyecto DPI2015-69286-C3-3-R. Esta pila de combustible es de tipo PEM de alta temperatura y se utiliza para dar electricidad y calor en una infraestructura de cogeneración basada en tanques de fluido aceite proyectada y construida por el grupo de investigación TecEner de la Universidad CEU Cardenal Herrera. Se dispone a su vez de un banco de ensayos de construcción propia en el marco del proyecto de investigación nacional “SISTEMA DE POTENCIA HIBRIDO FLEXIBLE CON PILAS DE COMBUSTIBLE PARA VEHICULOS ELECTRICOS Y FABRICACION AVANZADA DE PLATAFORMA ACUATICA ELECTRICA SUPERFICIAL NO TRIPULADA”. Proyecto RTI2018-096001-B-C33. Tiene capacidad de ensayo para pilas de combustible hasta 2,5 kW. Este equipo está dotado de reguladores másicos para medición de caudal de hidrógeno y oxígeno, así como de una conexión de nitrógeno para purgas. Las mediciones se realizan de forma modular y siempre mediante sistemas de arquitectura abierta.

2.Desarrollo de tecnologías de nuevos materiales para la energía eólica en aplicaciones de palas de aerogeneradores. La investigación desarrolla nuevas soluciones tecnológicas en el ámbito de la energía eólica. En concreto del uso de materiales compuestos y coatings en la fabricación de palas de aerogeneradores proponiendo mejoras del rendimiento productivo, de su eficiencia energética en entorno operativos ONSHORE y OFFSHORE, y de la maximización de costes de puesta en servicio y reparación de palas en campo.

El grupo de investigación ha participado en el Proyecto “Offshore Demonstration Blade” como partner en la DEMOWIND 2 ERA-NET COFUND ACTION JOINT CALL 2016: Delivering Cost Reduction in Offshore Wind. Financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, Mineco (Proyecto PCIN-2017-069) y Comisión Europea, H2020. Los costos de operación y mantenimiento representan casi una cuarta parte del LCOE (coste de la energía) total de una turbina eólica marina, y las operaciones y el mantenimiento del rotor, específicamente la erosión de las palas y la integridad estructural de las palas, representan una gran parte de estos costos. Por lo tanto, mejorar el rendimiento y la vida útil operativa de las palas de la turbina mediante el desarrollo de nuevos materiales tiene un impacto directo en la reducción del LCOE. El proyecto de dos años financiado por Demowind fue coordinado por ORE Catapult Development Services Ltd (ODSL, UK), e involucró a organizaciones líderes en innovación de turbinas eólicas como CENER, Bladena, TNO, Aerox, Siemens Gamesa Renewable Energy, Total Wind Dansk IngeniørService A / S (DIS), la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) y la Universidad Cardenal Herrera (CEU) en España.

Además, el grupo de investigación participó en el consorcio para la solicitud del proyecto H2020 “Reversible thermoset with embedded sensor for offshore wind energy – REMEDY” con diversas instituciones que mantiene colaboración estable:  TNO, CEU, UNIVERSITY OF BRISTOL, AEROX ADVANCED POLYMERS SL, OPTICS11 BV, Somni Corporation B.V., Rotorbit Muhendislik Yazilim Danismanlik Sanayi ve Ticaret Limited Sirketi, ITUNOVA TEKNOLOJI ANONIM SIRKETI, CENTRE TECHNIQUE INDUSTRIEL DE LA PLASTURGIE ET DES COMPOSITES, SE BLADES TECHNOLOGY BV.Fecha 2020, El proyecto se presentó por un valor de 6M€ a la convocatoria H2020-NMBP-ST-IND-2018-2020, (INDUSTRIAL SUSTAINABILITY). Topic: LC-NMBP-31-2020, Type of action: IA, Proposal number: SEP-210642765, Proposal acronym: REMEDY, pero fue rechazado en su fase final.

La investigación requiere de distintos laboratorios de caracterización de materiales poliméricos disponibles en la Universidad y de tecnologías de cálculo numérico para desarrollar las distintas herramientas computacionales requeridas. Estas capacidades de última generación y tecnología están vinculadas con la cátedra ESI–CEU International Chair “Real time control for the simulation of manufacturing processes” financiada por ESI-Group en la Universidad CEU Cardenal Herrera y de la que el grupo de investigación forma parte.

Actualmente el grupo de investigación desarrolla el IEA Wind Task on Erosion of Wind Turbine Blades desarrollado por la Agencia Internacional de la Energía www.ieawind.org. El propósito de proyecto de la IEA es mejorar la comprensión de los factores que impulsan la erosión, desarrollar conjuntos de datos y herramientas de modelos para mejorar la predicción de la probabilidad de erosión del borde de ataque, identificar daños en la etapa más temprana posible y avanzar en soluciones potenciales. El alcance del trabajo cubre varias áreas técnicas, reflejando el carácter multidisciplinario del desafío. Es un proyecto a 4 años, hasta 2024 y participan 29 empresas, institutos de investigación y universidades de diferentes equipos de investigación de USA, Europa y Japón.En este proyecto, Fernando Sánchez del CEU es el líder del paquete de trabajo 5 (Erosion Mechanics & Material Properties).

Por otra parte, el grupo de investigación también ha participado recientemente en la generación del Recommended Practice de DNV-GL que ha aglutinado a los más importantes fabricantes de aerogeneradores del mundo para la definicio?n del sistema para evaluar el grado de erosio?n de palas de aerogeneradores. Recommended practice — DNVGL-RP-0573. Edition December 2020 Evaluation of erosion and delamination for leading edge protection systems of rotor blades.