Punto Sigma

Textura en 3D

Un equipo de investigación del Georgia Tech ha patentado un nuevo diseño de placa fotovoltaica con torres tridimensionales microscópicas.

Estas placas, a diferencia de las placas fotovoltaicas normales que son lisas, tienen una textura tridimensional, formada por torres. Estas estructuras tridimensionales hacen que la placa capture mejor la energía solar, hasta el punto que estas placas resultan un 300% más eficientes que las antiguas.

La idea detrás del éxito de este sistema es sencillo, pero ingenioso:

En una placa fotovoltaica lisa normal una parte importante de la luz rebota i no tiene oportunidad de ser usada para producir energía, así que la idea es cazarla cuando rebote y hacer que rebote tantas veces como sea posible contra la misma placa para aprovechar más la luz.

¿Cómo se consigue esto? Creando una textura irregular de torres de diferentes alturas (como si de edificios se tratara), de modo que la luz que rebota en unos se estrella contra la fachada de otros y la luz que se va colando en las “calles” ya no se escapa.

Con esta idea sencilla la placa en 3D aprovecha mucho mejor la luz que las placa lisa.

Además de esto, este tipo de placas, por su forma de capturar la luz no necesitan estar directamente enfocadas hacia el sol (en realidad cazan mejor la luz en ángulos oblicuos).

Estas nuevas células fotovoltaicas tridimensionales podrían relanzar la energía fotovoltaica como la mejor opción para dispositivos portátiles.

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Uno de los problemas más importantes con que se encuentra la industria a la hora de hacer objetos con metales resistentes a impactos son las dificultades para cortar y agujerear estos metales en la cadena de producción.

En concreto los problemas típicos se producen al realizar los cortes y los agujeros mediante laser, ya que estos cortes pueden provocar efectos colaterales (en forma de churruruscados) que implican un proceso de acabado posterior para evitar estos problemas.

Por el contrario tenemos que el procedimiento de corte de metales mediante campos electromagnéticos, produce cortes limpios y agujeros en mucho menos tiempo que el que requeriría un laser para efectuar el mismo trabajo y sin la necesidad de procesos de acabado posteriores.

Este nuevo sistema de corte se basa esencialmente en crear un enorme campo magnético, durante unos 200 milisegundos, de modo que creando un impacto de unos 3500 bar de presión que corta el metal.

Esto debería permitir en un futuro no muy lejano modificar los procesos de fabricación de los vehículos de modo que estos se puedan hacer con estructuras de metales mucho mas resistentes.

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En los últimos años han surgido varios proyectos de producción eólica mediante zeppelins, aunque no se han llevado acabo, los que los han pensado realmente han creado un sistema renovado aunque con algunos problemas bastante obvios ( ¿y si se escapa el zeppelin?).

El primer proyecto es la SuperTurbina de la empresa Selsam, se compone de diversos rotores a lo largo de una super cuerda que se extiende hacia el cielo. La idea es que un zeppelin la sostenga en el aire ya sea en áreas marinas o terrestres.

La mayoría de las turbinas eólicas se centran en incrementar el área de barrido de las palas o en mejorar la aerodinámica, pero esa no es la única forma, y la SuperTurbine, utiliza el recurso de la altura y también otros sistemas que Selsam muestra en su sitio web. Uno que ya tienen desarrollado es el rotor doble, un aerogenerador con dos turbinas y por ende dos juegos de palas, un sistema apto para el hogar.

Pero nos centramos en su concepto que puede llegar a tener un muybuenfuturo a gran escala. Esta superturbina puede tener un área de barrido pequeña en cada rotor, lo que la hace menos molesta a la vista y la convierte en un pequeño parque eólico colgante y flotante en el aire. Ya que al tener múltiples rotores, aprovechan mejor el viento y pueden producir una potencia mayor con un área individual de barrido pequeña, ya que en las zonas altas de la atmósfera no hay turbulencias previas en el viento y por tanto se aprovecha toda la fuerza efectuada por el viento.

El sistema está preparado para soportar tormentas, incluso, ya que pueden descender con facilidad a alturas menores, e incluso ser sumergidas sin problema.

Por ahora es tan sólo un concepto, pero que ya está siendo aplicado a escala menor, sin embargo falta mucho para que se pueda hacer en una escala enorme como la que se plantea con los zeppelins. Pero al menos ya se puede utilizar el sistema en los hogares, veremos si en el futuro pueden llevarlo a la escala industrial y comercial que sería necesaria para producir muchos megavatios.

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¿Seguro que muchos os habréis preguntado alguno vez como es que tenéis energía en el instante que la queréis?

Y como debíais imaginar , la respuesta no es sencilla.

Todo nuestro sistema se basa en unas estimaciones estudiadas durante años para predecer los hábitos de consumo, pero con eso no basta, no se pueden predecer eventos esporádicos que pueden hacer decrecer, o aún peor , incrementar de golpe el consumo. Por esa razón se utilizan las centrales hidroeléctricas y las centrales térmicas como “reguladoras”, las térmicas pueden reducir su generación o cerrarse relativamente rápido y las hidráulicas son bastante útiles en este sentido ya que tanto pueden generar y regular su generación como pueden consumir ( para subir agua a pantanos superiores en caso de ser centrales de bombeo).

Una de las razones por la cual se nos insiste tanto en reducir nuestro consumo eléctrico es que cada vez provocamos picos más grandes durante el día y por tanto se necesitan más energías variables, que en España solo pueden ser las térmicas ya que la hidráulica esta prácticamente al 100% de su capacidad de uso. Así pues ya tenéis otra buena razón para pensarlo dos veces antes de encender una luz.

Si queréis ver todo esto vosotros mismos podéis mirar esta estadística a tiempo real de Red Eléctrica Española donde hay el consumo, la generación de CO2 por hora, la estimación de consumo, etc… de España.

(La imagen té dirgira a la web)

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Recientes estudios presentados sobre la fijación de dióxido de carbono emitido por los combustibles fósiles en la Unión Europea, aportan una nueva visión bastante más mala respecto a lo que se creía.

En concreto, se calculaba que aproximadamente un 19% del dióxido de carbono emitido era absorbido por los bosques y praderas, pero los nuevos estudios revelan que el uso del suelo en Europa para la agricultura provoca la emisión de gases de efecto invernáculo de alta potencia que cancelan la fijación del carbono hasta un 2% del total emitido.

La conclusión es clara, debemos replantearnos la alimentación del ganado para que emitan menos metano (darles a las vacas cosas que les den menos gases) y no usar fertilizantes basado en nitratos (o racionalizar su uso).

Si queremos que los ecosistemas y los bosques europeos ayuden contra el cambio climático, debemos cambiar la gestión del suelo en la agricultura de forma inmediata.

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En Carnegie Institution han descubierto una nueva de solucionar el eterno problema del almacenamiento del hidrogeno (que es un buen combustible pero no es muy práctico de almacenar).

El método consiste en someter una mezcla de hidrogeno y xenón a muy altas presiones (entre 41.000 y 250.000 veces la presión a nivel del mar) para crear una estructura solida y estable a nivel molecular muy rica en hidrogeno.

Para hacerse una idea de cómo se forma esta estructura debemos pensar en los diamantes, porque aunque la forma no es la misma, la idea es parecida. Al parecer la mezcla de hidrogeno y xenón sometida a muy altas presiones se reorganiza (como en el caso de los diamantes) de un modo que sorprendentemente da lugar a un entramado de enlaces que son estables.

Si bien el xenón, que es un poco caro, no es una buena alternativa a nivel comercial, este descubrimiento abre nuevas vías para buscar otros elementos más ligeros que puedan formar estructuras con propiedades parecidas. Un paso más de cara a la mejora del almacenamiento de energía.

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Otra vez desde el MIT nos sorprenden con otro avance del futuro.

Todos somos mas o menos conscientes que la energía eléctrica, pese a ser muy útil en bombillas, televisores o ordenadores, tiene un problema inherente de eficiencia energética. En la escuela nos contaron que en las bombillas solo una pequeña fracción de la energía se transformaba en luz y una parte muy importante se perdida en forma de calor, esto vale para bombillas, trenes, centrales nucleares y teléfonos móviles.

Científicos de MIT que estudian cómo aprovechar la energía disipada en forma de calor para volver a transformarla en energía han dado algunos pasos muy interesantes.

Han confirmado el limite teórico de la recuperación de la energía disipada en forma de calor (predicho el sigo 19 y llamado Límite de Carnot) que viene a decirnos que no podremos transformar el calor en energía con una eficiencia total.

Han creado desde cero un nuevo sistema de recuperación de energía calorífica que promete una eficiencia superior a los sistemas que tenemos actualmente (especialmente con dispositivos de poca energía) y que podría llegar casi al 90% del Límite de Carnot.

El colofón de descubrimientos lo pone el profesor Gang Chen que ha reportado que en ciertas condiciones de proximidad con las fuentes de calor la eficiencia de la transferencia de energía crece en órdenes de magnitud respecto a lo predicho por la teoría.

Parece que estamos al borde de otra revolución en la eficiencia energética de los pequeños dispositivos y probablemente también de los grandes generadores.

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Una nueva energía alternativa nos llega de manos de una compañía noruega, la idea es como mínimo “original”. Se basa en generar energía eléctrica a partir de la mezcla de agua dulce y salada, sacando energía del proceso de osmosis.

Proceso de osmosis

En concreto esta empresa noruega ha conseguido crear una planta piloto que mueve una turbina con la energía creada al mezclar agua dulce con agua salada con una membrana permeable en medio, mediante osmosis (la osmosis es la tendencia del agua dulce a diluirse en el agua salada cuando las dos aguas están separadas por una membrana permeable).

La empresa ha calculado que sobre el 2015 sería posible producir este tipo de energía a gran escala y que hay un potencial de 1.600TWh al año, España consume unos 280TWh al año aproximadamente.

Está claro que esta tecnología no es ninguna panacea para solucionar a nivel global tal como se planea aquí, pero se me ocurren algunos otros sitios donde hay diferencias de salinidad y corrientes que podrían perfectamente ser “equivalentes” a las presiones osmóticas con una energía potencial realmente impresionante.

En concreto tenemos las “bombas” de agua de la corriente del golfo y la corriente misma, con una potencia equivalente a la osmosis en zonas enormes, eso si podría ser una diferencia significativa a nivel energético si fuese aprovechado.

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Maglev -> Magnetic levitation

El sistema de levitación magnética se fonamenta en el hecho que los polos magnéticos iguales se repelen. A partir de ahí se han ido desenvolupando nuevos sistemas, como el de los trenes bala en que con mucha energía se provoca un campo magnético que provoca el avance del tren.

Aún así estos sistemas no se han diversificado demasiado debido a que necesitan un importante infraestructura totalmente nueva y que su consumo eléctrico no es eficiente y no permite que el uso de estos trenes sea viable económicamente hablando.

httpv://www.youtube.com/watch?v=2ZQdIR53iWg

Pero ahora, una empresa China, Zhongke Hengyuan Energy Technology Co. Ltd., han desarrollado unos aerogeneradores que solucionan en gran medida el gran problema de la energía eólica, la fricción. Mediante imanes naturales de neodimio (de los más potentes) que reducen la fricción de forma que el aerogenerador pueda rotar incluso con vientos de 1,5 m/s ( 5,4 km/h ). Esta empresa ha anunciado que estos aerogeneradores podrían aprovechar las turbulencias provocadas por los coches al pasar por las autopistas, por ejemplo para iluminar la autopista.

Pero esta no es la primera vez que se habla de un proyecto sobre tecnología maglev,  la compañía Arizona MagLev Wind Turbine Technologies, hace no mucho hablo de un aerogenerador de grandes proporciones del cual se proyectaba su construcción para el 2012. Este aerogenerador si finalmente se construye y demuestra lo que sus diseñadores afirman puede suponer un cambio de era, ya que con sus teóricos 1.000 MW de potencia ( como una central nuclear ) , un coste teórico de unos 50 M€ ( aunque sabiendo lo que suele pasar muy probablemente serán unos 150 M€, que igualmente siguen muy lejos de los 1.500-2.500 M€ que puede costar una central nuclear) y una vida útil estimada de unos 200 años. Y se supone que podría rebajar el coste eléctrico a unos 10-20 €/MW , muy lejos de los 50-80 €/MW que pagamos actualmente. Os dejo un video para que veáis un poco el estilo  del proyecto:

httpv://www.youtube.com/watch?v=Y7Qs2gFlt-o

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Actualmente existe una demanda creciente de pilas ligeras, flexibles, ecológicas y que además sean baratas. Hasta ahora se estaban probando diversos polímeros conductores (plásticos), estos polímeros, en concreto el PPy, aunque prometedores, no eran suficientemente eficientes para pilas comerciales, hasta ahora.

Recientes avances técnicos han permitido ver que recubriendo el PPy con un sustrato de gran superficie (un papel hecho de una celulosa de algas en este caso) y controlando el espesor de PPy, se posible mejorar sustancialmente las propiedades de las pilas basadas en el PPy.

El secreto es la capa de recubrimientos, de un grosor manométrico y hecho apartir de unas algas que le hacen tener una superficie de contacto 100 veces mayor que el de la celulosa del papel normal.

Este avance podría permitir la inclusión de estas pilas flexibles, ligeras y baratas en todo tipo de ropas inteligentes, embalajes inteligentes, … el anywhere / anytime va a cobrar una nueva dimensión.

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