Ingeniería energética y ambiental
Impulsados por el deseo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, se han logrado enormes avances en los últimos años en el desarrollo de nuevas tecnologías para la generación, almacenamiento y uso de energía. En muchos países industrializados, una parte considerable de la producción anual de electricidad ya se genera a partir de fuentes de energía renovables, y la tendencia va en aumento. No obstante, a nivel mundial, la generación de energía a partir de combustibles fósiles (carbón y gas natural) y energía nuclear no disminuirá en los próximos años, sino que seguirá creciendo.
Nuestra motivación: posibilitar la innovación
La electricidad renovable se genera a través de la energía eólica, la fotovoltaica o la biomasa, entre otras fuentes. El exceso de electricidad se almacena en celdas de batería o centrales hidroeléctricas de bombeo, o se convierte en hidrógeno verde – en muchos casos con la ayuda de materiales de VDM Metals. A esto se suma toda una gama de aplicaciones periféricas en las que las aleaciones de VDM Metals también ayudan a crear tecnologías respetuosas con el medio ambiente y el clima – en pilas de combustible, tratamiento de aguas residuales o desulfuración de gases de combustión. En la generación de energía convencional, los desafíos actuales son aumentar los niveles de eficiencia en las centrales eléctricas. En estos casos, las aleaciones de níquel y las aleaciones especiales suelen desempeñar también un papel decisivo.
Las siguientes aleaciones se utilizan típicamente en ingeniería energética y ambiental
VDM Alloy 31 Plus® (2.4692)
- VDM® Alloy 36 Powerline (1.3913)
VDM® Aleación 617 B (2.4663/UNS N06617)
VDM® Alloy 2120 MoN (2.4700/UNS N06058)
VDM® Crofer 22 H (1.4755/UNS S44537)
- VDM® Alloy 602 MCA
Sus contactos
Hidrógeno
El hidrógeno producido de manera climáticamente neutra es un elemento clave de la transición energética global, independientemente de si se utiliza como materia prima para aplicaciones industriales, como combustible para pilas de combustible o como material de partida para portadores de energía sintéticos. Sin embargo, el manejo del hidrógeno impone altas exigencias a los materiales de construcción metálicos. Por lo tanto, se necesitan materiales nuevos o mejorados, y deben caracterizarse exhaustivamente. Esto se debe a que el hidrógeno puede reducir la resistencia, la ductilidad y la vida útil de los metales tan pronto como se difunde en ellos. VDM Metals ya está apoyando conceptos tecnológicos innovadores para la producción, almacenamiento, transporte y uso del hidrógeno como portador de energía y como materia prima para combustibles respetuosos con el clima.
Níquel puro en forma de tira fabricado a partir de VDM® Nickel 201 se utiliza para producir cátodos para la electrólisis alcalina. Los materiales de alta temperatura que ya han sido probados y testados en aplicaciones convencionales (p. ej. VDM® Alloy 602 CA, VDM® Alloy 601, o VDM® Alloy 699 XA) se pueden utilizar en una amplia gama de aplicaciones; por ejemplo, ya se han utilizado en la producción de hidrógeno gris. Otra área de aplicación interesante para estos materiales sería en desplazamiento de gas de agua reacciones para producir gas sintetizado a partir de hidrógeno y dióxido de carbono. Este gas se puede utilizar luego para producir materias primas importantes para la industria química o combustibles sintéticos, por ejemplo, con la ayuda del proceso Fischer-Tropsch. VDM® Alloy 36 se destaca por su bajo coeficiente de expansión térmica y es adecuado para el transporte y almacenamiento de hidrógeno líquido.
Celdas de combustible/electrólisis
El hidrógeno es muy importante como portador de energía sostenible del futuro. La producción y el uso del hidrógeno juegan por tanto un papel crucial. VDM Metals también ofrece materiales adecuados para diversos procesos en esta área. Algunos materiales se utilizan para la electrólisis a alta temperatura: una celda de electrolizador de óxido sólido (SOEC) produce hidrógeno a partir de electricidad y agua – de una manera particularmente respetuosa con el clima utilizando electricidad generada de forma renovable. Una celda de combustible de óxido sólido (SOFC) funciona al revés, generando energía eléctrica a partir de hidrógeno y oxígeno atmosférico. Debido a su tamaño y una eficiencia de alrededor del 85%, la celda de combustible de óxido sólido es especialmente adecuada para suministrar energía descentralizada a edificios, comercios, empresas y fábricas. Puede operarse de forma flexible con hidrógeno, biogás o gas natural. Con VDM® Crofer 22 H and VDM® Crofer 22 APU, VDM Metals has developed suitable materials for both the fuel and electrolyzer cells that now serve as a global benchmark.
Concentrated Solar Power
Harnessing the power of the sun to generate electricity can be achieved in a number of ways. Photovoltaic panels are a widespread example. They are used in the private and commercial sectors to generate electricity. But there are other options, especially in regions with more than 3,000 hours of sunlight per year (such as southern Spain, North Africa, or California, USA), where solar thermal power plants are used. These power plants concentrate the sunlight with thousands of mirrors onto piping systems (solar receivers) in which the radiation is absorbed by a heat transfer medium – thermal oil, steam, or liquid salt. Through a heat exchanger, steam drives a steam turbine complete with generator to produce green electricity. CSP power plants can also take the form of solar towers. In this case, the mirrors are arranged around a tower with the absorber at the highest point. If a molten salt is used as a heat transfer medium in the pipe system, it can heat up to temperatures above 500°C. These high temperatures, combined with sometimes highly corrosive media, require the use of high-temperature materials such as VDM® Alloy N06230 or VDM® Alloy 625, among others.
Polycrystalline solar cells
Los materiales de VDM Metals no se utilizan en las propias células, sino en la producción de silicio policristalino, el material base para las células solares policristalinas. Aquí, el material base pasa por un complejo proceso de producción en el que la temperatura puede elevarse a más de 1,000 °C (1,832 °F). El diseño de los reactores correspondientes requiere cada vez más el uso de materiales de alta temperatura como VDM® Alloy N08120.
Generación de energía a partir de biomasa
La biomasa se puede utilizar en forma sólida, líquida y gaseosa para generar electricidad y calor y para producir biocombustibles. Genera menos CO2 emisiones que los combustibles fósiles como el carbón o el petróleo. El retorno de los sustancias contenidas en la biomasa a los ciclos de materiales hace que el procesamiento sea particularmente desafiante, lo que a su vez hace que sea difícil para las plantas en las que estos procesos tener lugar.
Por un lado, se produce gas en el proceso continuo que se puede utilizar para la generación de electricidad. Por otro lado, se recuperan recursos valiosos como el fósforo que pueden volver a incorporarse al ciclo de materiales. Las plantas requieren materiales robustos que sean resistentes al calor, la presión y la oxidación. VDM Metals ofrece materiales versátiles, lo que lo convierte en el socio preferido para el desarrollo y la expansión de las energías alternativas. Uno de los procesos implica el reciclaje de lodos de depuradora mediante el calentamiento de la masa húmeda para convertirla en agua supercrítica, que se descompone en gas de síntesis. Todos los ingredientes sólidos de los lodos de depuradora, como minerales, sales de metales pesados y fósforo, se recuperan mediante este proceso moderno, que también requiere materiales especiales de VDM Metals, incluido VDM® Alloy 602 MCA, ya que aquí se requieren temperaturas de más de 600 °C (1,122 °F) y presiones de hasta 250 bar.
Líneas eléctricas aéreas
La electricidad generada en los parques eólicos marinos a menudo debe ser transportada a distancias muy largas. Los mayores volúmenes de electricidad provocan que las líneas de alta tensión se calienten y se comben. Este efecto de combamiento se puede prevenir utilizando VDM® Alloy 36 Powerline. Este material de alto rendimiento proporciona una reducción cuádruple en la expansión térmica con una alta resistencia mecánica, de modo que el volumen de energía transmitida puede aumentar. En lo que respecta a la distribución de energía, esto significa: Como las líneas eléctricas aéreas tienen una mayor capacidad, la capacidad de la red eléctrica también aumenta.
Calor desde las profundidades: Energía geotérmica
La energía geotérmica, o calor geotérmico, es la energía térmica presente debajo de la superficie sólida de la tierra – cuanto más profundo se penetra en la tierra, más caliente se vuelve. Existe una variedad de procesos y aplicaciones para aprovechar la energía geotérmica disponible de forma natural.
Las plantas de energía geotérmica se están construyendo para utilizar esta energía y generar electricidad. En estas plantas, el agua caliente presurizada se bombea hacia arriba a través de tuberías desde capas profundas y cálidas llamadas acuíferos. Profundidades típicas: 3,000 a 5,000 m (~9,800 a 16,400 ft). Por cada 100 metros (328 ft) de profundidad, la temperatura aumenta aproximadamente 3 °C (37.4 °F). En la superficie, el agua transfiere su calor a un medio portador de calor, que se evapora y acciona una turbina y un generador. La composición de las capas rocosas y las altas temperaturas requieren materiales especiales para los largos sistemas de tuberías y bombas. Materiales de VDM Metals, como VDM® Alloy 625, están específicamente diseñados para este propósito.
Turbinas estacionarias
Las exigencias tecnológicas que se imponen a los materiales de alto rendimiento para turbinas estacionarias son comparables a las de los motores de aviones. También aquí, las propiedades especiales de las aleaciones de níquel son necesarias para garantizar un control seguro del proceso y la mayor eficiencia posible del equipo. VDM® Alloy 617, VDM® Alloy 75 and VDM® Alloy C-263 se utiliza en varios componentes de turbinas de gas estacionarias. Estos incluyen cámaras de combustión, anillos en bruto, componentes de sellado y piezas internas, además de la zona de transición entre la cámara de combustión y la turbina.
Desulfuración de gases de combustión para buques
Para cumplir con las regulaciones más estrictas de la Organización Marítima Internacional (OMI), los gases de escape limpios se han vuelto esenciales para las flotas de buques. Los sistemas de lavado de gases de combustión son una solución económica y respetuosa con el medio ambiente que elimina los óxidos de azufre de los gases de escape de los buques, ayudando a mantener el aire y el medio ambiente limpios.
Tratamiento de aguas residuales
Las mallas de alambre fabricadas en aleaciones de níquel-cobre o níquel-manganeso se utilizan como catalizadores en el tratamiento de aguas residuales y la eliminación de bacterias. Generan su efecto en los tratamientos superficiales realizados por los clientes o por sí solas a través de su composición aleada.
Energía nuclear
La energía nuclear a menudo se considera una tecnología de puente. La seguridad y la fiabilidad son los pilares de la generación de energía nuclear. VDM Metals ofrece conceptos de materiales adecuados para todos los aspectos de la producción de energía nuclear, desde la ingeniería de plantas y el reprocesamiento de elementos combustibles hasta el mantenimiento y la reparación. VDM® Alloy 690, VDM NeutroShield® y VDM FM 52i® son materiales utilizados típicamente en la construcción de centrales eléctricas y en el reprocesamiento. VDM Metals realiza extensas pruebas de precisión en cada producto según las especificaciones individuales del cliente para asegurar que posean las propiedades mecánicas y de corrosión requeridas, contribuyendo así a la producción segura y confiable de energía nuclear.
