Abeinsa

Introducción y Descripción General de la Innovaciónen Abeinsa

Abeinsa, grupo de ingeniería y construcción industrial de Abengoa, dedica un gran esfuerzo a la labor de I+D+i.

Así, en el terreno de la innovación, Abeinsa se centra especialmente en las áreas de energía e instalaciones, acometiendo proyectos tanto en España y Europa como en Iberoamérica, principalmente. Se pueden destacar las labores relativas al diseño y el desarrollo de plantas solares (especialmente aquellas que aprovechan la energía termosolar) y de producción de biocombustibles, así como las mejoras y avances en plantas convencionales, instalaciones ferroviarias, diseño de subestaciones y contenedores o el tendido de grandes líneas.

En el ámbito de la investigación y el desarrollo, Abeinsa agrupa su labor en tres grandes áreas:

  • Abeinsa Nuevas Tecnologías es el I+D+i enfocado al negocio que se realiza dentro de cada una de las empresas de Abeinsa, y está centrado en la actividad de las mismas. Las principales líneas que se acometen desde Abeinsa Nuevas Tecnologías son: captura y valorización de CO2, consultoría e investigación en eficiencia energética, avances en el vehículo eléctrico, energía oceánica y telecomunicaciones.
  • Abeinsa Nuevos Horizontes incluye aquellas sociedades, como Hynergreen (que desarrolla su actividad en el ámbito de las tecnologías del hidrógeno y de las pilas de combustible) o Zeroemissions (gestión de emisiones de CO2 y otros Gases de Efecto Invernadero), que están enfocadas a tecnologías específicas muy cercanas a la investigación y el desarrollo y que se gestionan y dirigen autónomamente.
  • Abengoa Research recoge toda la actividad en I+D+i altamente innovador y actúa como vivero de ideas para Abeinsa y para Abengoa, generando nuevos horizontes de futuro; trabaja en áreas tales como materiales, nanotecnología, mecánica de fluidos, mecánica de sólidos, estructuras, ingeniería térmica, ingeniería de procesos, biotecnología o redes eléctricas.

Para desempeñar la labor en el ámbito de la I+D+i, Abeinsa cuenta con la colaboración de numerosos centros de investigación y universidades, tanto en España como en el extranjero. La colaboración con estos centros y ámbitos académicos constituye un pilar fundamental para el desarrollo de las citadas líneas estratégicas.

 

Programas de I+D+i

A continuación se exponen algunos de los principales proyectos de I+D acometidos, total o parcialmente, a lo largo del año 2010 en cada una de las líneas estratégicas de Abeinsa.

Tecnologías del Hidrógeno y de las Pilas de Combustible

Esta línea estratégica, a su vez, se subdivide en dos: la producción, almacenamiento y uso de hidrógeno renovable; y el desarrollo de sistemas con pilas de combustible. Merece la pena destacar que, como es habitual, los principales hitos del periodo han sido patentados, a la par que se ha dado difusión, en congresos y artículos, a los logros científicos alcanzados.

Producción, Almacenamiento y Uso de Hidrógeno

El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro, un vector energético que ha de ser producido, pero que, a su vez, constituye una forma de almacenar la energía. En definitiva, un combustible que se puede producir a partir de los recursos de los que se disponga y emplear de la manera más conveniente.

En el ámbito de la producción de hidrógeno, los trabajos desarrollados por Hynergreen han venido de la mano del reformado de biocombustibles, bioetanol y biodiesel, en diferentes escalas y para distintas aplicaciones, de la electrolisis y del estudio de ciclos termoquímicos para el uso de la energía solar-térmica.

En el ámbito del almacenamiento, cabe destacar los trabajos con hidruros metálicos, borohidruros, nanoestructuras o hidrosilanos, que se han orientado tanto a aplicaciones portátiles como a uso en transporte o en el sector estacionario.

23 Hynergreen lideró el proyecto Hércules, que consistio en la instalación de una estación de hidrógeno y de una pila de combustible en un coche

Pilas de Combustible

Las pilas de combustibles son dispositivos electroquímicos que convierten directamente la energía química de la molécula de hidrógeno (o de moléculas que lo contengan) en energía eléctrica y térmica, con gran eficiencia y ventajas como la modularidad, la baja tasa de fallos o la robustez.

Hynergreen ha venido trabajando en 2010 en distintos proyectos con pilas de combustible; algunas de las aplicaciones más destacadas han ido orientadas al sector portátil (con unidades en el rango de los 20 W-100 W) o al transporte (con sistemas de producción de energía eléctrica para propulsión en el intervalo de los 50 kW-300 kW).

Destacan los desarrollos orientados a la adecuación y conversión de la potencia eléctrica de salida de las pilas de combustible o los nuevos trabajos sobre sistemas de control y redes de adquisición de datos para este tipo de tecnologías.

Fundamentalmente, los proyectos han sido desarrollados empleando la tecnología de pilas de combustible poliméricas (PEMFC), aunque se han efectuado trabajos también en el ámbito de la alta temperatura.

Gestión de Emisiones de CO2 y otros Gases de Efecto Invernadero

La división de nuevas tecnologías de Zeroemissions centra su actividad en el desarrollo de tecnologías de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero y en el estudio del impacto de dichas tecnologías en el medioambiente, mediante el desarrollo de proyectos de I+D+i. El programa de investigación de la división se engloba bajo el título: «Desarrollo de tecnologías y conocimiento en técnicas de reducción de emisiones y evaluación del impacto ambiental de las actividades humanas».

Dentro de este programa se encuentran los distintos proyectos de investigación, cuyas actividades en 2010 se describen a continuación.

Proyecto RNCO2

Estudio de nuevas plantas frigoríficas de compresión de vapor de elevada eficiencia energética que utilicen el refrigerante natural CO2 en sustitución de los refrigerantes de la familia de gases fluorados tipo HFC, consiguiendo la reducción de emisiones directas e indirectas en el campo de la refrigeración y la climatización. El proyecto se está realizando junto con la Universidad Politécnica de Valencia y la Universidad Jaime I de Castellón.

24 El coste real de la energía ha de tener en cuenta el coste asociado de las emisiones

Durante 2010 se ha desarrollado un análisis de los ciclos de vida de las distintas técnicas de refrigeración comparando los requisitos de producción de los equipos y gases refrigerantes, el consumo energético durante su vida útil y las emisiones asociadas a las fugas y el fin de la vida de los equipos y los gases.

Proyecto Abanilla

Monitorización de los gases producidos en el vertedero de Abanilla. Estudio de las técnicas utilizadas en la depuración del biogás y cálculo de las emisiones evitadas por el uso de dicho biogás de vertedero. El proyecto se realiza junto con Energía Sur de Europa, con la colaboración de AICIA.

Durante el año 2010 se ha procedido a la instalación de un equipo de monitorización de la composición y la cantidad del biogás producido en el vertedero de Abanilla, en Murcia. Mediante la monitorización continua se están calculando las emisiones de gases de efecto invernadero evitadas por el aprovechamiento energético del biogás y se está estudiando la capacidad de limpieza de los distintos filtros instalados antes de los motores.

Proyecto AEMEP

El objetivo del proyecto es la reducción, la monitorización y la verificación de la reducción de las emisiones totales de CO2 equivalentes procedentes de los purines de ganado, mediante la selección, instalación y optimización de un sistema de tratamiento de los residuos ganaderos que genere metano a partir de la digestión anaerobia de estos residuos mezclados con lodos de depuradora y una fracción orgánica de residuos urbanos y su posterior aprovechamiento energético en forma de calor o electricidad. El proyecto se está realizando junto con la Universidad de León y Cogersa.

Durante 2010 se ha desarrollado una metodología para el cálculo de las emisiones evitadas por la co-digestión de residuos, basándose en las metodologías y herramientas desarrolladas por Naciones Unidas.

Proyectos en Lanzamiento

Los proyectos ahora mismo en fase de lanzamiento en el área de técnicas de reducción de emisiones y evaluación del impacto ambiental de las actividades humanas son el proyecto Bioglicer, el proyecto Watersol y el proyecto Biocar.

Captura y valorización de CO2

A lo largo de 2010, se han logrado importantes avances relacionados con las iniciativas más relevantes en la línea de I+D en Captura y Valorización de CO2.

Carbonatación Mineral del CO2: Proyecto Wollastonita

La fijación de carbono mediante carbonatación mineral es una tecnología que imita la erosión natural de las rocas de calcio o magnesio que ha tenido lugar desde la creación de la Tierra.

En las reacciones de carbonatación, el CO2 reacciona con materiales (mayoritariamente silicatos) que contienen óxidos metálicos, formando carbonato y sílice. Entre estos minerales destacan el olivino, la serpentina y la wollastonita.

La ventaja principal de la fijación mineral es que los productos son carbonatos minerales que permanecen inalterables a lo largo del tiempo (millones de años), productos inertes para el medio ambiente e incluso reutilizables como materia prima en diversos procesos (por ejemplo, en la producción de cemento).

La carbonatación mineral, aún en fase de investigación, ha evolucionado tanto en las rutas seguidas como en los protocolos experimentales y los resultados obtenidos a escala de laboratorio y, con todas las reservas expresadas en diferentes publicaciones, en la actualidad se ve como la única alternativa a la fijación del CO2 sin riesgo de fugas de gases al cabo del tiempo, lo que elimina los procesos de control de fugas y monitorización post-almacenamiento.

El proyecto Wollastonita, que se inició a finales de 2009 y abarcará hasta 2011, se desarrolla en colaboración con la Universidad de Sevilla y está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y la Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa de la Junta de Andalucía.

Con este proyecto se está analizando la viabilidad técnica y económica de los procesos de carbonatación del CO2 mediante compuestos de sílice y calcio, como es el caso de la wollastonita, y también de identificar las especificaciones requeridas para el diseño de un sistema integrado de captura y secuestro de CO2 aplicado a una instalación industrial generadora de grandes cantidades de este gas (centrales eléctricas, plantas cementeras). Por otra parte, se están analizando las posibles aplicaciones de los productos que genera la carbonatación.

Tecnologías de Oxicombustión: Proyecto AvantO2

La oxicombustión es una nueva tecnología de generación de energía que consiste en quemar carbón o gas natural con oxígeno puro (en lugar de aire), produciendo por tanto una corriente de gases de salida compuesta principalmente por CO2 y vapor de agua.

Esta tecnología requiere un gran aporte de O2. Por citar una estimación, una planta de oxicombustión de 500 MW necesita un aporte de O2 de aproximadamente 10.000 t por día, lo que hoy en día únicamente es posible mediante la separación criogénica del aire. Sin embargo, el coste energético de esta tecnología resulta muy elevado, ya que, para una planta de 500 MW que operase durante 8.000 h, el consumo energético de la unidad de separación de aire representaría al año el 15 % de su producción eléctrica anual, penalizando en un 10 % la eficiencia global de la planta.

25 Abeinsa trabaja en el desarrollo de líquidos que absorban CO2

En el Proyecto AvantO2, realizado entre 2008 y finales de 2009 y subvencionado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, Inabensa contó con la experiencia del Instituto de Tecnología Química del CSIC en el desarrollo de nuevos materiales cerámicos conductores de iones para su aplicación en procesos de separación de oxígeno del aire.

Como resultado, se identificaron materiales prometedores para la producción eficaz de oxígeno y se ha lanzado una segunda fase del proyecto, cuyo objetivo fundamental es continuar con la investigación y la mejora de estos materiales, así como estudiar la mejor vía de integración de las membranas desarrolladas en una planta de oxicombustión.

Biofijación mediante Microorganismos Fotosintéticos: Proyecto Cenit SOST-CO2

Gracias a este se han logrado importantes avances en el ámbito de la fijación de CO2 mediante microorganismos fotosintéticos (microalgas y cianobacterias) con fines energéticos y como biomasa, con la selección de una estirpe prometedora y los avances en el conocimiento de las condiciones óptimas que proporcionan un mayor rendimiento en su cultivo.

Por otra parte, también se ha conseguido avanzar en el diseño y la síntesis de líquidos iónicos específicos para la absorción de CO2 como posible alternativa viable y competitiva con respecto a los absorbentes comerciales basados en aminas que existen actualmente.

Consultoría e Investigación en Eficiencia Energética

Reingeniería de Productos y Plantas; Evaluaciones Energéticas

Tradicionalmente, la eficiencia energética en los equipos o en las instalaciones no era un parámetro de diseño, debido sobre todo al bajo coste de la energía y a que se buscaba más una optimización de elementos individuales que la del conjunto.

Inabensa está rediseñando varios de sus productos, en los que analiza las posibles mejoras en rendimiento a lo largo de su vida útil. Se estudian conjuntamente todos los aspectos del diseño (mecánico, térmico, eléctrico) y de la fabricación, y se evalúa el comportamiento energético de todo el conjunto. Se estudia, por ejemplo, qué supone el utilizar un componente más eficiente (transformador, interruptor, variador de frecuencia), que puede ser más costoso inicialmente, pero que también supone incurrir en menos pérdidas y por lo tanto generar menos calor. Esto, a su vez, implica que el sistema de climatización, al existir una menor carga térmica, puede ser más pequeño, consumir menos y resultar más económico. Lo que se consigue con medidas como esta es rentabilizar en un periodo de tiempo muy pequeño su implantación, lo que implica asimismo ventajas medioambientales.

26 Las mejoras en el rendimiento ayudaron a reducir el consumo de energía primaria

Las evaluaciones energéticas no se limitan exclusivamente a los equipos, ya que también se están evaluando instalaciones completas: oficinas, plantas industriales y talleres y plantas energéticas.

Almacenamiento Eléctrico y Gestión Energética

Hasta hace pocos años, la energía eléctrica fluía de las grandes centrales hasta el consumidor siguiendo un camino unidireccional. Sin embargo, este concepto ha ido evolucionando gracias a la integración de las energías renovables y de la generación distribuida. No cabe duda de que el almacenamiento y la gestión serán aspectos claves para conseguir una red más eficiente, segura y sostenible. Dentro de esta área, Inabensa participa en el proyecto Sa2ve, Proyecto Singular Estratégico financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, en el que se está desarrollando tecnología de almacenamiento mediante volantes de inercia y aplicándola a diferentes sectores, como el ferroviario. En el subproyecto Ferro Sa2ve se utiliza la energía de frenada de un tren, se almacena en un volante de inercia y, cuando es necesitada por otro tren, durante una aceleración, por ejemplo, se devuelve a la catenaria. Inabensa ha diseñado y ejecutado la obra de acondicionamiento de la subestación eléctrica donde se están realizando los ensayos, así como la integración de los diversos elementos: volantes, convertidores electrónicos, sistemas de protección, sistema de calidad, etc.

En paralelo al almacenamiento, se estudia inyectar esa energía procedente de la frenada en la red eléctrica, convirtiendo de esta forma las subestaciones en bidireccionales.

Alternativas al Vehículo Eléctrico

En Abeinsa se apoya firmemente el compromiso de introducir medidas relacionadas con la movilidad sostenible. Este concepto nace de la preocupación por los problemas medioambientales y sociales ocasionados por la generalización, durante la segunda mitad del siglo XX, de un modelo de desplazamiento urbano basado en el transporte particular. Los inconvenientes de este modelo, entre los que destacan la contaminación del aire, el consumo excesivo de energía, los efectos sobre la salud de la población o la saturación de las vías de circulación, han hecho que Inabensa tome la voluntad de encontrar alternativas que ayuden a paliar los efectos negativos y de idear un nuevo modelo más sostenible. El transporte supone la cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero y el 36 % del consumo de energía en España.

Dado este compromiso, el Departamento de I+D de Inabensa ha lanzado una nueva línea de investigación, denominada Alternativas al Vehículo Eléctrico, con el objetivo de desarrollar proyectos de investigación que ayuden a crear nuevos modelos de negocio. Esta investigación está centrada en dos áreas:

  • Almacenamiento energético. En Inabensa I+D se tiene certeza de que la clave del éxito de la implantación de un nuevo modelo de transporte sostenible está en el almacenamiento de energía en baterías, y más concretamente en la autonomía que estas puedan llegar a aportar.
  • Distribución y gestión inteligente de la energía (Smart Metering & Smart Grid) y su integración con energías renovables. Se busca aquí complementar los esfuerzos de otras sociedades de Abengoa en este ámbito.

Energía Oceánica

Abengoa está comprometida con el desarrollo de tecnologías que permitan aprovechar los recursos energéticos de origen renovable, contribuyendo así al crecimiento económico del planeta de forma sostenible. Por ello, Abeinsa está involucrada en un proceso continuo de investigación que le permita alcanzar el objetivo marcado.

La línea de Energías Marinas del Departamento de I+D de Inabensa es un claro ejemplo de este compromiso. Uno de los recursos naturales con mayor potencial y menos explorado lo constituyen las energías oceánicas.

En Abeinsa se ha analizado este sector con el fin de definir la estrategia de negocio dentro de esta incipiente industria que le permita diversificar su ámbito de actuación.

Se han definido varias áreas de trabajo, que abarcan los principales puntos identificados para el desarrollo de la estrategia de negocio:

  • Energía undimotriz: aplicaciones para producción de electricidad a gran escala.
  • Nichos de mercado: aplicación para desalación de agua y otras pequeñas aplicaciones.
  • Negocios auxiliares.

27 El océano tiene un alto potencial energético aún por explotar

Este extenso proceso de análisis se ha llevado a cabo mediante la participación de Inabensa en proyectos de I+D a escala nacional y europea y a través de una exhaustiva vigilancia tecnologica del sector, que permiten a Abeinsa estar a la vanguardia del desarrollo tecnológico de una industria llamada a revolucionar el panorama energético mundial y la industria marítima.

Telecomunicaciones

Proyecto mIO!

Englobado dentro de los proyectos TIC en el área de la movilidad, el Proyecto mIO! está financiado, en el período 2008-2011, por el programa Cenit del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial). El objetivo del proyecto mIO! (Tecnologías para prestar servicios en movilidad en el futuro universo inteligente) es hacer realidad las tecnologías que permitan prestar servicios ubicuos en un entorno inteligente y adaptado a cada individuo y a su contexto, usando el terminal móvil como base de interacción tanto con servicios proporcionados por empresas como con microservicios creados y prestados por los propios usuarios en movilidad.

Para avanzar en hacer realidad el objetivo general del proyecto mIO! es necesario dar un salto tecnológico que vaya más allá del estado actual de la tecnología.

Este salto se traducirá en avances científicos y tecnológicos en áreas tan diversas como:

  • Las tecnologías de servicios en movilidad creados y prestados por las personas: modelos de descripción de servicios, plataformas móviles de ejecución de servicios, tecnologías semánticas, modelos avanzados de usabilidad e interfaces gráficas, API abiertas de operador, de terminal o de servicio, tecnologías avanzadas de búsqueda, tecnologías y protocolos de proximidad, etc.
  • Las tecnologías de interfaces de acceso: terminal móvil como interfaz avanzada de interacción con el usuario, nuevos algoritmos para que el terminal pueda soportar una mayor carga de trabajo, diseño de interfaces que permitan la visualización inmersiva, etc.
  • Las tecnologías de gestión del contexto y personalización: nuevos mecanismos que faciliten el modelado del conocimiento que se puede obtener del usuario, los servicios y los terminales.
  • Las tecnologías de servicios en movilidad creados y prestados por empresas: integración de las tecnologías de tarjetas inteligentes y las tecnologías de movilidad, integración de múltiples dispositivos inteligentes con características diferentes en un entorno de movilidad, etc.
  • Las tecnologías de Comunicación y Conectividad: definición de mecanismos de comunicación e intercambio de información entre el terminal móvil, el usuario y su entorno, técnicas de soporte de los frecuentes traspasos propios del nomadismo en un entorno con infraestructuras inteligentes, nuevas capacidades y modelos de despliegue de servicios mediante arquitecturas NGN e IMS, etc.
Proyecto Inredis

Dentro del área de los proyectos TIC para la inclusión y la vida independiente, Inredis está financiado por el programa Cenit del CDTI (Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial) en el período 2007-2010.

El objetivo principal del proyecto Inredis (INterfaces de RElación entre el entorno y las personas con DIScapacidad) es el desarrollo de tecnologías de base que permitan crear canales de comunicación e interacción entre las personas con algún tipo de necesidad especial y su entorno.

Los retos tecnológicos del proyecto Inredis son:

  • El análisis del entorno tecnológico y la identificación del estado del arte actual de las tecnologías emergentes aplicables a la interacción entre las personas con discapacidad y las aplicaciones y servicios de la sociedad de la información.
  • El análisis de las especificaciones técnicas, semánticas y organizativas que influyen en el desarrollo de un protocolo de comunicaciones para garantizar la interoperabilidad entre las tecnologías existentes.
  • El análisis de las principales tecnologías de interacción persona-máquina que pueden suponer un salto tecnológico en la relación entre las personas con discapacidad y la sociedad de la información (procesamiento del habla, psico-fisiología, procesamiento de imagen, procesamiento de texto, tecnología emocional, tecnologías hápticas y textil inteligente).
  • La investigación de los aspectos más innovadores de cada tecnología y la realización de controles y validación mediante una plataforma experimental.
  • La integración del protocolo de interoperabilidad desarrollado por el proyecto con los dispositivos de usuario y sus respectivas ayudas técnicas ubicuas.
  • La modelación de un sistema o dispositivo móvil capaz de comunicarse con distintos protocolos de comunicaciones y ser utilizado por personas con diversidad funcional de forma natural y segura.
  • La elaboración de un libro blanco sobre el diseño de tecnología accesible e interoperable.
Proyecto Iza

Englobado también en el área para la inclusión y la vida independiente, el Proyecto Iza (Sistema inteligente para la provisión de servicios en un entorno residencial para personas con discapacidad física o cognitiva) está financiado por el Subprograma Avanza I+D del MITyC (Ministerio de Industria, Turismo y Comercio) en el período 2008-2010.

Este proyecto tiene como objetivo principal el desarrollo de un sistema inteligente que ofrezca servicios ad hoc a los cuidadores de personas con discapacidad física o cognitiva que se encuentran en un centro residencial.

Los cuidadores, a través de una interfaz personalizada, podrán realizar un seguimiento en tiempo real de las actividades de sus usuarios/residentes, y les servirá para establecer pautas de comportamiento estándar, conocer desviaciones de los modelos preestablecidos y diagnosticar y poder corregir anticipadamente enfermedades con patrones de comportamiento conocidos, siempre con el objetivo de fomentar al máximo la calidad de vida y la autonomía personal de los residentes.

El proyecto proporciona una plataforma de servicios enfocados a la ayuda de personas con discapacidad física o cognitiva y sus cuidadores, sean estos familiares o personal de los centros residenciales. Proporciona un sistema personalizado en el que el usuario no necesita interaccionar de forma manual con ningún dispositivo. Es el entorno el que recopila la información y actúa en consecuencia.

Un avance técnico significativo respecto a las soluciones que se pueden encontrar en el mercado en la actualidad es la combinación de tecnologías emergentes, como ZigBee, Wi-Fi-M2M, PLC o UWB, para obtener un único elemento inteligente que funciona de forma autónoma.

El reto es, precisamente, la búsqueda de soluciones completas que ayuden a los cuidadores en la vida diaria de las personas con discapacidad física o psíquica.