Conceptos para el cultivo, producción y uso de aceites vegetales

Proyectos AUTARK 2000

Primer concepto híbrido de red aislada a escala mundial con energía 100% renovable

El objetivo empresarial de Autark 2000 es la concepción y la implementación de sistemas híbridos autárquicos  con 100% de energías renovables. Esto incluye también el suministro de aceites vegetales procedentes de estrategias de cultivo sostenibles. Finalmente, un enfoque integral también requiere una orientación hacia la tarea de cómo cerrar el ciclo completo, desde la producción sostenible de combustible, hasta su combustión en el motor y las emisiones resultantes, de manera tal que se puedan evitar los cambios negativos para la naturaleza y los seres humanos. En el marco de la investigación necesaria, Autark 2000 también otorga  tesis doctorales  y trabajos científicos (cf. Markus Brautsch, Promotion zum Thema „Eine vergleichende Gesamtenergiebilanz für Photovoltaik-Module und Pflanzenöl-Blockheizkraftwerke“, Erlangen 1997).

El objetivo de Autark 2000 fue implementar por primera vez hasta el año 2000 conceptos de abastecimiento energético autárquico en el sector móvil y estacionario utilizando 100%  energías renovables en refugios de alta montaña. En el refugio Coburger Hütte de la Asociación Alpina Alemana (Deutscher Alpenverein e.V., DAV), Autark diseñó, planificó e instaló en el año 2000 el primer sistema aislado a escala mundial, que generó electricidad a partir de energías 100% renovables. El punto de partida fue la cooperación con el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (ISE por su sigla en alemán), con sede en Friburgo, que utilizó los primeros sistemas fotovoltaicos aislados, alejados de la red,  con motores de gas como respaldo y cobertura de picos de demanda. La propuesta de Autark 2000 de sustituir el contenido de gas fósil por combustible renovable de aceite vegetal en motores técnicamente adaptados fue planificada y llevada a cabo por primera vez en 1992 por Peter Weber, responsable de refugios y recorridos de la DAV, el Prof. Dr. Jürgen Schmid (ISE), su equipo, y Autark 2000 en el refugio Coburger Hütte a una altitud de 2.000 m.

El principio Elsbett de motores especiales de inyección directa

La primera generación de motores especiales Elsbett específicamente desarrollados y aptos para el  aceite vegetal, utilizados en los refugios de montaña Coburger Hütte, Nürnberger Hütte y Glorer Hütte, demostró ser limitada en potencia y, debido a una cierta característica por ser prototipo, demasiado propensa a averías y demasiado onerosa en cuanto a inversión y mantenimiento.

El principio VWP de motores en serie adaptados

La segunda generación de motores fue desarrollada por Vereinigte Werkstätten für Pflanzenöltechnologie Dr. Gruber, Kaiser y Weigel GbR para ser utilizada en los Alpes. Debido a la utilización, por primera vez en el mundo, de un motor de producción en serie (Mercedes-Benz-OM-616) como base para modificaciones técnicas específicas en el circuito de combustible y en los procesos de inyección y combustión, el rendimiento y los costos existentes de inversión y mantenimiento, así como también la vida útil general se incrementaron considerablemente (Refugios Priener Hütte, Meiler Hütte).

Tercera generación de motores alimentados con aceite vegetal

Refugio Stüdl-Hütte de la Asoc. Alpina Alemana (DAV) (Großglockner, 2.801m) con planta de cogeneración con aceite vegetal, energía fotovoltaica y sistema de bateríasRecién la tercera generación de motores alimentados con aceite vegetal en refugios alpinos consiguió la sinergia que todos los actores esperaban, es decir, bajos costos de instalación y mantenimiento, mayor rendimiento y una vida útil más larga > 15.000 horas. El motor industrial en serie Kubota,  desarrollado por VWP Dr. Gruber, Kaiser, Weigel GbR  para aceite vegetal, se instaló por primera vez en 1997 como planta de cogeneración en zonas llanas (Ölmühle Reuß, Kloster Benediktbeuern, Universität Freising - Weihenstephan, TFZ, TFZ, Fa Brunner Ofenbau) y en zonas de alta montaña en conceptos híbridos con 100% de energía renovable en los refugios Stüdl Hütte (2.800 m) y Coburger Hütte (2.000 m)

Refugio Monte Rosa Hütte (Zermatt, 2.883m) del Club Alpino Suizo ( SAC) con suministro autárquico de energía con planta de cogeneración con aceite vegetal, energía fotovoltaica y banco de bateríasComo cuasimotor de producción en serie para sistemas híbridos de energía 100% renovable, las plantas de cogeneración con aceite vegetal y motor Kubota, que fueron desarrolladas por VWP Dr. Gruber, Kaiser, Weigel GbR, ya han sido instaladas en más de 60 emplazamientos alpinos, incluyendo las cabañas modelo de alta montaña: a 2.800 m s.n.m. Stüdl-Hütte (Asociación Alpina Alemana ─DAV por su sigla en alemán─, Großglockner)  y Monte-Rosa-Hütte (Club Alpino Suizo ─SAC por su sigla en alemán─, Zermatt, instaladas por KW Energietechnik). (Fuente: „Den Boden bereiten für die Energiewende“, S. 54-58. / Dr. Georg Gruber: „Reines Pflanzenöl als umweltfreundlicher und nachhaltiger Kraftstoff auf alpinen Schutzhütten“ Powerpoint-Vortrag zum 14. Internationalen Hüttenfachsymposium „Alpine Infrastruktur im Wandel“ des DAV 2014 in Benediktbeuern.)

Cabaña de investigación de Autark 2000 en Leutasch/hohe Munde

Tecnología híbrida en la cabaña de investigaciónLos conceptos y componentes técnicos de los primeros sistemas híbridos con energía 100% renovable en refugios alpinos cubren, en última instancia, los mismos requisitos y soluciones que son necesarios para el cambio de la matriz energética de países enteros. El objetivo de Autark 2000 es transferir la tecnología de cambio energético de los refugios de alta montaña a proyectos cada vez más grandes en zonas llanas. Con el fin de sincronizar la demanda intermitente de energía de un inmueble con el suministro de energía de las más diversas tecnologías de energía renovable, sin variaciones de frecuencia, Autark 2000 opera desde 2003 una cabaña de investigación autosuficiente a una altitud de 1.700 m, donde el desarrollo y las pruebas de prototipos se llevan a cabo bajo condiciones extremas.

Transferencia tecnológica de refugios alpinos de alta montaña a proyectos en zonas llanas

A principios de la década de 1990 prevalecía, por lo general, la idea  de que los aceites vegetales difícilmente evaporables no podían funcionar en motores de producción en serie adaptados. Las dudas también se referían al aceite vegetal combustible, al que se le negó su idoneidad para el uso diario. En este sentido, los primeros proyectos en refugios alpinos tuvieron una múltiple función pionera y de demostración, especialmente para zonas llanas. No había mejor lugar para estudiar los graves riesgos que el uso del diésel representaba para el suelo, el agua y el aire en los sensibles ecosistemas alpinos expuestos. Finalmente, el primer y oneroso concepto híbrido de energía 100% renovable sólo pudo concretarse después de que el refugio Coburger Hütte, en el Zugspitze, región cárstica, se viera amenazado con la prohibición de funcionamiento,  debido a que el agua potable en la comunidad de Ehrwald corría peligro debido al transporte de diésel y a pérdidas en el repostaje. Si bien el emplazamiento del proyecto piloto de alta montaña significó un gran desafío técnico, no quedaron dudas acerca de la funcionalidad y la idoneidad del combustible, después de que los proyectos piloto funcionaran con las más bajas temperaturas y con complejos requerimientos en la interacción de varias fuentes de energías renovables en la red aislada y sin el respaldo  de un cable de alimentación desde la zona llana.

El edificio del Reichstag energéticamente autosuficiente

Concepto energético del edificio del Reichstag alemán con planta de cogeneración para la producción de electricidad  y calor, con almacenamiento del acuífero debajo del edificio Los conceptos de energía 100% renovable de Autark 2000 en refugios alpinos de alta montaña fueron el modelo para el concepto energético del Reichstag alemán a unos 50 m s.n.m. Desde 1996, Autark 2000 fue consultora de la empresa ejecutora de ingeniería  Sir Norman Forster, Kaiser Bautechnik, y condujo a representantes del Parlamento Federal (Bundestag) y de las Comisiones Federales de la Construcción Este y Oeste (Bundesbaukommissionen Ost und West) a los refugios de referencia, que funcionaban energéticamente con plantas de cogeneración con aceite vegetal y energía fotovoltaica. El Reichstag alemán también debía ser un ejemplo en términos de energía y ─también por razones de seguridad─ ser autosuficiente. La demanda de electricidad y calor es proporcionada por una combinación de tecnología solar, ventilación mecánica, cogeneración con aceite vegetal y energía geotérmica, en tanto que el subsuelo se utiliza adicionalmente como almacenamiento térmico estacional de frío y calor a través de un así llamado acuífero (flujo de agua subterránea). El Reichstag alemán funciona actualmente con biodiésel.

Cero combustibles fósiles para las Islas Galápagos

Puerto Velasco Ibarra en Floreana/GalápagosA raíz de los derrames de combustible por accidentes de buques tanques que suministraban diésel a Galápagos, que provocaron la muerte de más de 10.000 iguanas y otras especies marinas, las Naciones Unidas conminaron a Ecuador en 2007 con la revocación de la designación de Patrimonio de la Humanidad si no promovía la conversión a fuentes de energía renovable en las Islas Galápagos. Con base en la iniciativa “Cero Combustibles Fósiles para las Islas Galápagos” anunciada por el gobierno ecuatoriano, Autark 2000 recibió el encargo del Servicio Alemán de Cooperación Social-Técnica  (DED) del Ministerio Federal Alemán de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ) para colaborar en la concepción de un estudio sobre suministro de energía eléctrica en Floreana y en las otras tres islas habitadas del archipiélago con energías exclusivamente renovables. Como propuestas de solución quedaron diferentes conceptos híbridos de energía fotovoltaica, eólica, almacenamiento en baterías y generadores alimentados con aceite vegetal de Jatropha. Las soluciones industriales no estaban listas para su aplicación (hidrógeno) o, en el caso de los biocombustibles, estaban estratégicamente concebidas en todo el mundo para mezclas con combustibles fósiles.

Desembarco de los dos generadores de VWP alimentados con aceite de Jatropha en Floreana/GalápagosEntre 2010 y 2015, VWP Gruber instaló y supervisó en la isla Floreana de Galápagos dos generadores de 69 kWel con motores flex-fuel para aceite de Jatropha, diésel y mezclas de combustible que, junto con un sistema fotovoltaico de 25kWpeak y un sistema de baterías de almacenamiento, formaron el primer sistema híbrido off-grid (aislado) del mundo, basado en energía 100% renovable. El concepto híbrido de energía 100% renovable en Floreana sirve como proyecto modelo para las otras tres islas habitadas de Galápagos, con un número significativamente mayor de habitantes y turistas y, por lo tanto, con una mayor demanda de electricidad.

Ejecución de pruebas de consumo y emisiones en cinco contenedores con equipos de generación para Isabela, en el banco de prueba de la empresa ABZ GeneratorenbauLa iniciativa “Cero Combustibles Fósiles para las Islas Galápagos” estableció que, recién después de muchos años de experiencia con el proyecto piloto en Floreana, se equiparía a la isla Isabela, mucho más grande que Floreana, con el mismo concepto híbrido de generadores alimentados con aceite de Jatropha, energía fotovoltaica y sistema de baterías. Autark 2000 recibió de Lahmeyer International GmbH, la empresa de ingeniería a cargo de la planificación del proyecto, un contrato de consultoría, que comenzó en 2009 y que se centra en el asesoramiento responsable sobre tecnología de motores alimentados con aceite vegetal, calidad y aprovisionamiento de dicho combustible. El pedido de entrega e instalación del sistema híbrido se remitió a Siemens AG. En marzo de 2018 se instalaron en Isabela cinco generadores Scania 325 KWel con tecnología de motores de DTS Design y VWP Gruber. El sistema híbrido acabado, con generadores alimentados con Jatropha, energía fotovoltaica y baterías de almacenamiento fue entregado al cliente ElecGalapagos en septiembre de 2018.

Youtube-Vídeo Galápagos de DW Global 3000

Producción sostenible de aceite de Jatropha en Manabí/Ecuador

Proyecto piloto: Aceite de Jatropha de ManabíAl mismo tiempo, VWP Gruber dirigió, de 2011 a 2014, un proyecto de investigación y desarrollo en Manabí/Ecuador para la producción de aceite de Jatropha DIN 51605 como combustible de calidad para Galápagos, en una extractora de aceite descentralizada, propiedad de una cooperativa de producción de Jatropha con 3.000 pequeños agricultores.

Estrategia mundial de cultivo de Jatropha en zonas semiáridas

Zonas semiáridas en todo el mundo (Fuente: Köppen-Geiger climate classification)A partir de las experiencias positivas ganadas con el cultivo y el uso del aceite de Jatropha para el suministro energético de Galápagos, Autark 2000 está trabajando en una estrategia de cultivo a nivel mundial que persigue estrictos criterios de sostenibilidad. Hoy en día, el término "biocombustible" se asocia a menudo con aspectos negativos, tales como la deforestación de la selva tropical, el acaparamiento de tierras y el conflicto “combustible o alimento”. El cultivo de materias primas no comestibles como la Jatropha Curcas para la producción de biocombustibles, en tierras que no se utilizan para la producción de alimentos, ofrece una contrapropuesta a lo mencionado anteriormente. La siguiente imagen muestra un mapa  en el que se registran zonas semiáridas de todo el mundo.

Para alcanzar una producción sostenible con efectos sociales y ecológicos positivos, el cultivo de Jatropha en áreas marginales de rendimiento es una solución apropiada. Esto puede crear, en una zona hasta ahora relegada para la agricultura, nuevos puestos de trabajo, ingresos y mejores condiciones de vida para los sectores desfavorecidos de la población en  zonas semiáridas. El desarrollo de la agricultura en estos países también puede contrarrestar la migración hacia los países más ricos. En 2017, German Watch Institute encargó a Autark 2000 llevar a cabo un estudio sobre el cultivo mundial de Jatropha en zonas semiáridas degradadas. El resultado de este estudio se utilizará como contribución a un estudio científico más amplio sobre la conversión del suministro energético mundial a energías 100% renovables hasta 2050.