Nichos de empleo sostenible y emprendizaje innovador

Premios: Premio de investigación "Angela López Jiménez", 201

Energy and economic analysis feasibility of CO2 capture on a natural gas internal combustion engine

CO2 capture by amine scrubbing is a widely developed technology in its most advanced stage of evolution. However, it has never been used to capture CO2 from mobile sources. The present study performs an energy and economic analysis of an amine scrubbing CO2 capture storage (CCS) system, which takes for the amine regeneration process the waste heat from the exhaust gases of a turbocharged natural gas internal combustion engine (mobile source). The selected engine for the study is an M936G, widely used in freight and passenger transport. A primary and a tertiary amine were chosen for the simulations. In order to reduce volume and increase autonomy, captured CO2 is stored as a liquid, therefore, a specific installation is planned. The system is hybridised with an organic rankine cycle (ORC) to reduce the energy penalty on the CCS system. Results show that a CCS system operating with Monoethanolamine (MEA) at 30 wt% achieved a maximum CO2 capture rate of 66%, with a penalty over the power engine of only 10%. On the other hand, the economic analysis showed that the CCS system with MEA and without ORC is 31.8% cheaper than a hydrogen fuel cells bus and 26% cheaper than a battery-electric bus

Review on Carbon Capture in ICE Driven Transport

The transport sector powered by internal combustion engines (ICE) requires novel approaches to achieve near-zero CO2 emissions. In this direction, using CO2 capture and storage (CCS) systems onboard could be a good option. However, CO2 capture in mobile sources is currently challenging due to the operational and space requirements to install a CCS system onboard. This paper presents a systematic review of the CO2 capture in ICE driven transport to know the methods, techniques, and results of the different studies published so far. Subsequently, a case study of a CCS system working in an ICE is presented, where the energy and space needs are evaluated. The review reveals that the most suitable technique for CO2 capture is temperature swing adsorption (TSA). Moreover, the sorbents with better properties for this task are PPN-6-CH2-DETA and MOF-74-Mg. Finally, it shows that it is necessary to supply the energy demand of the CCS system and the option is to take advantage of the waste heat in the flue gas. The case study shows that it is possible to have a carbon capture rate above 68% without affecting engine performance. It was also found that the total volume required by the CCS system and fuel tank is 3.75 times smaller than buses operating with hydrogen fuel cells. According to the review and the case study, it is possible to run a CCS system in the maritime sector and road freight transport

A multi-criteria sustainability assessment for biodiesel and liquefied natural gas as alternative fuels in transport systems

The incorporation of clean-fuel technologies has become essential for the sustainability of the transportation sector. Natural gas technology, especially the use of liquefied natural gas (LNG), has become a possible alternative to diesel oil in freight transport because of its acceptable autonomy and low fuel prices. For the introduction of this alternative fuel, freight companies need tools that allow them to perform an integrated assessment of relevant aspects related to environment, economy and social responsibility. This paper introduces a multi-criteria based methodology that integrates the key factors involved in the transport system: vehicles, infrastructure and fuels, and consideration of the three pillars of sustainability, as well as the reliability of technology, legislation and market issues. In particular, a case study for the impact assessment of LNG in comparison to hydrotreated vegetable oil (HVO) and diesel oil as regular long-haul freight transport fuels in Spain was developed. The information for the comparison process was obtained from peer-reviewed articles and reports from international and Spanish institutions, while the primary data was obtained through semi-structured in-depth interviews to the different stakeholders. A weighted sustainability index for each alternative was developed to integrate the data obtained through the analytic hierarchy process. The results indicate that LNG trucks would be an attractive option compared to diesel oil and HVO, provided that decision-makers give significant weight to social and environmental criteria, and that the government guarantees a legislative security to maintain the low taxes on natural gas. Integration of stakeholders allows making the most appropriate decision according to the objectives of the company. The application of the proposed methodology shows consistent results, which should ensure the success of a long-term alternative in the dynamic market for transportation fuels

Liquefied natural gas: Could it be a reliable option for road freight transport in the EU?

Approximately one-quarter of the total greenhouse gases (GHG) emissions in Europe can be attributed to the transport sector, with petroleum-derived fuels dominating road transport. In the current environmental and economic context, the use of less polluting alternative fuels simultaneously providing security of supply and optimal energy storage is encouraged. Natural gas (NG) technology for transportation is mature and extended through the use of the compressed form in urban and light vehicles. The introduction of liquefied natural gas (LNG) could broaden the use of natural gas for longer distances due to its higher energy density. In addition, the use of LNG in heavy-duty vehicles reduces the GHG emissions per kilometer by up to 20% and eliminates almost 100% of the sulfur oxides and particulate matter while also reducing the noise in inner cities compared with the use of diesel trucks. This paper reviews the key environmental, technical and socioeconomic aspects of LNG deployment as alternative fuel for road freight transport. Although it is necessary to continue research to develop a reliable database to estimate the actual environmental impact of LNG, the main difficulties for its deployment are market-related. From this market perspective, the prospects for LNG introduction in the European scenario have also been analyzed. Ensuring price stability and reducing uncertainty for investments are keys. Steps taken to date for developing an open and transparent international NG market are paving the way. In addition, the installation of new LNG terminals would significantly contribute to the security of supply and meeting diversification targets. Finally, some projections for the LNG implementation in the Spanish road freight transport are introduced, concluding that the fuel switch in long-haul trucks could reduce GHG emissions by 12% and diesel fuel consumption by 42% in the long term

Instalación de trigeneración en un centro comercial con autosuficiencia energética generada a partir de la combustión de hidrógeno

En la búsqueda de nuevos modelos energéticos, el Hidrógeno, como vector energético, se perfila como una alternativa real poderosa, de futuro y presente. Durante el proyecto se resumirán y analizarán alguna de las posibilidades de este nuevo combustible. Para su estudio y comparativa se ha propuesto su utilización en una instalación convencional como las instalaciones de trigeneración. De esta forma se muestra uno de sus posibles usos principales, la combustión en motores de combustión interna de alta potencia, tecnología sobre la que se vislumbra gran potencial, pero a la que no se ha dado tanta difusión como a otras, como la pila de combustible. En un principio se estudiará un caso hipotético extremo, donde debe cubrirse toda la demanda energética del recinto a partir de hidrógeno obtenido con electricidad de renovables, sin conexión con otras fuentes, estudiando si esta opción es posible o no. Primeramente se recopila toda la información existente sobre estos nuevos motores, que en la actualidad no es demasiado extensa. A continuación se procederá a dimensionar, configurar y seleccionar una instalación de trigeneración a partir de motores de hidrógeno. Esta debe tener una instalación de generación de hidrógeno que suministre el combustible a los motores, dado que no hay red de distribución, por lo que también se dimensionará y mostrará su conexión. Finalmente se realizará un amplio análisis crítico de los resultados arrojados por el estudio, analizando posibles escenarios de utilización de esta tecnología en este tipo de instalaciones, comparándola con tecnologías que utilizan fuentes energéticas convencionales, así como mostrar su tendencia, sustitutos, puntos fuertes y débiles, etc

Hidrógeno: producción, almacenamiento y usos energéticos

La energía solar es la madre de todas las energías renovables. Todos los ciclos naturales se mueven con ella, y ese movimiento da origen a las diferentes energías renovables como la energía hidráulica, la eólica o la biomasa y otras. Aunque multiplicáramos por mil los consumos humanos actuales, la energía solar disponible no se agotaría. Es una cuestión de tecnología, economía y voluntad política. Si la energía solar mantiene la vida en este planeta, ¿por qué no va a poder mantener a los seres humanos también? El problema es que el ser humano ha hecho trampas con la naturaleza en el siglo XX y ha preferido quemar los combustibles fósiles que son energía solar acumulada durante millones de años, en vez de desarrollar tecnológicamente las necesidades crecientes de energía conforme se iban necesitando. Hemos creado un monstruo social que vive de las rentas, en vez de vivir de lo que se produce día a día. Necesitaremos quizás todo el siglo XXI para volver al Sol. Y será esto o no tendremos futuro como especie en la Tierra. En menos de 50 años habremos agotado todas las reservas o estas estarán en franco declive. La demanda de energía, agua y materiales no deja de crecer, a pesar de que hoy hemos quemado la energía fósil que ha sido necesaria para mover todo el siglo XX y la primera década del XXI. A pesar de la certeza de que queda menos, en vez de moderar el consumo, lo estamos acelerando. Como no hay agua suficiente, planteamos desalar consumiendo más energías fósiles, y la extracción de minerales y combustibles fósiles necesita cada vez más energía por unidad de material extraído ya que las mejores minas y pozos se han ido agotando. Y ello solo es una parte del problema; la otra son los cambios climáticos a los que nos estamos viendo sometidos por esos excesos. Solo volviendo al Sol hay esperanza. Un siglo de excesos en el despilfarro y la irresponsabilidad energéticas necesitará quizás más de un siglo de reparaciones. Y no es seguro que las reparaciones puedan surtir efecto. Algunas pérdidas serán irreversibles. Necesitamos el Sol para reparar el daño y cuanto antes mejor. Es claro que el siglo XX nos ha permitido acelerar el desarrollo tecnológico. Muchas cosas, quizás las más básicas como la electricidad o el transporte motorizado, no habrían sido posibles sin los combustibles fósiles; por ello, un punto de vista conciliador en la visión del hombre sobre el planeta sería que hemos tomado prestadas estas energías para acelerar el desarrollo, porque, contrariamente a lo que se cree, las energías renovables, y por ello tradicionales, requieren una tecnología mucho más avanzada que las energías convencionales. La oferta energética del Sol es variable, con la latitud, con la estación, con el día y la noche. Lo mismo pasa con el viento, la biomasa y todas las demás. Hay que aprender a almacenarla, ya que nuestra demanda no coincide con la oferta que el Sol directa o indirectamente nos provee. Tenemos que aprender a integrarlas, a hacer sistemas baratos y ubicuos. Hay que aprender a mejorar su eficacia. Ello requiere mucha investigación, toda aquella que en el siglo XX no se ha hecho, y una fabricación masiva que la convierta en económicamente alcanzable para todo el mundo. Cuanto más tarde se den estas condiciones, más difícil será gestionar los peligros medioambientales y sociales a los que el mundo se enfrenta en este siglo. Las guerras por los recursos escasos o las catástrofes medioambientales van a ser comunes en este siglo. Aunque parezca poco evidente hoy, invertir masivamente en energías renovables es la mejor manera de invertir en la paz y en un futuro sostenible de la Humanidad en el largo plazo. Para ello, es necesario tecnología, economía y liderazgo. Si hay alguna filosofía que subyace más profundamente en el espíritu de las personas que formamos CIRCE, es la creencia de que podemos contribuir a poner nuestro grano de arena en crear un mundo más sostenible. Investigamos para mejorar los sistemas energéticos, enseñamos para que el conocimiento se difunda y se multiplique, y contribuimos a crear líderes justamente aprendiendo a liderar proyectos, empresas e iniciativas sociales. Así que esta colección de libros que tú, lector, tienes en tus manos es producto de una idea, y es que queremos que seas una pieza clave para cambiar la sociedad que te ha tocado vivir. Te necesitamos como líder social, como empresario y como creador. Y estos libros te pasan el testig

Análisis multicriterio de motores de combustión interna alimentados por combustibles alternativos.

Partiendo de datos procedentes de fuentes secundarias, este estudio persigue los siguientes objetivos: • Analizar el comportamiento de los principales combustibles alternativos (hidrógeno, biodiesel, bioetanol, gas natural comprimido y gas natural licuado) en motores de combustión interna (MACI`s) en cuanto a sus emisiones (CO2, CO, NOX e hidrocarburos totales) y principales parámetros de funcionamiento (rendimiento y régimen de giro). • Identificar las modificaciones necesarias de los motores alternativos de combustión interna convencionales para el uso de combustibles alternativos. • Establecer métodos para normalizar los resultados obtenidos en pruebas bajo diferentes condiciones a una referencia común y para el cálculo de las variables no medidas. • Hacer una clasificación de los principales combustibles alternativos en función de diferentes criterios medioambientales y económicos. • Definir un único indicador que permita categorizar los combustibles según su idoneidad ante diferentes escenarios. El estudio se centra en MACI´s convencionales (tanto de encendido provocado, como de encendido por compresión) y de aspiración natural que en ocasiones han sido modificados para su adaptación a cada tipo de combustible alternativo. Por medio de 2 indicadores económicos y 4 indicadores medioambientales se analiza el comportamiento de un total de 30 carburantes, entre los que se incluyen combustibles puros, mezclas y combustibles duales, utilizando como herramienta visual un conjunto de diagramas radiales. Para 8 escenarios diferentes se implementa el método analítico-jerárquico (AHP) obteniendo un ranking de carburantes más adecuados para cada escenario

Evaluación del empleo involucrado a lo largo de la cadena de suministro de una instalación fotovoltaica

Este proyecto examina uno de los beneficios más importantes de las energías renovables, el empleo involucrado. Para ello se creará una metodología estándar capaz de realizar un informe riguroso incorporando los aspectos específicos de cada industria ante la inexistencia de monotemáticos en el empleo como éste. El presente estará referenciado para la energía fotovoltaica. Para poder cuantificar el empleo involucrado a lo largo de toda la cadena de suministro, se analiza en primer lugar la tecnología actual, las posibles variantes, la evolución del sector a través de las diferentes normativas y las ventajas asociadas a su uso. Diferentes métodos analíticos de fuentes primarias y secundarias se realizarán para dar un estudio exhaustivo a las empresas del sector, las horas-hombre de trabajo necesarias para cada actividad, las categorías ocupacionales más demandadas y la cualificación del personal involucrado. En último lugar se realizará una comparativa entre las diferentes fuentes de generación eléctrica y se desarrollará una aplicación capaz de calcular introduciendo 17 variables que afectan al proceso el número de personal involucrado en el sector fotovoltaico en la actualidad y en el futuro

Investment determinants in self-consumption facilities: characterization and qualitative analysis in Spain

Self-consumption energy facilities are presented as viable and sustainable solutions in the energy transition scenario in which many countries are immersed. However, they rely on dispersed and private investments in the territory. Given the uneven growth in the number of self-consumption facilities in Europe, the main objective of this study is to identify and measure the investment determinants in self-consumption facilities. To this end, the main influential incentives and barriers are identified through the aggregate analysis of the regulatory framework for self-consumption in several European countries, and the empirical characterization of Spanish facilities as a multiple case study, to define the common features of the investments made. The technical, economic, and financial characterization of real self-consumption facilities in climatic zones of southern Europe is a significant contribution of the present work. There are few samples of this type in the studies published to date, which have mainly been prepared from case studies or statistical data without identifying particular facilities. Cost-related variables have been identified as the most important variables in private investment decisions, and potential influential factors on these variables that could be regulated have been pointed out as relevant. It is also worth highlighting the elaboration of an analytical framework based on this conceptual approach, which has been proven to be useful to depict regulatory scenarios and to compare the positioning for the development of self-consumption systems in different countries. A model that transfers the influence of the determining factors to the deployment of self-consumption under specific regulatory scenarios has been developed and applied to the case of Spain. As a general reflection, to increase the adoption of this kind of technology and encourage consumers to make private investments, policies for renewable energy must consider self-consumption and microgeneration as the main axis, by increasing the availability of energy when necessary. For instance, the promotion of energy storage from these kinds of facilities could receive priority treatment, as well as rewarding the electricity surplus in the interests of security of supply in a period of energy transition towards a new, more sustainable model. Incentive schemes, aids to compensate for the additional costs resulting from the battery storage or easing restrictions in terms of contracted power would foreseeably increase the rates of adoption of the technology, favoring its faster development in terms of research and development and product innovation