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Investigadores trabajan en producir electricidad con energía disponible en los estuarios.

estuarios

La mayoría de las tecnologías de energía renovable dependen del clima; los parques eólicos solo pueden operar cuando hay brisa, y las plantas de energía solar dependen de la luz solar, pero los estuarios proporcionan una nueva alternativa.

Los investigadores de EPFL están trabajando en un método para capturar una fuente de energía que está constantemente disponible en los estuarios de los ríos: el poder osmótico, también conocido como energía azul.

La ósmosis es un proceso natural mediante el cual las moléculas migran de una solución concentrada a una más diluida a través de una membrana semipermeable para equilibrar las concentraciones.

En los estuarios de los ríos, los iones de sal cargados eléctricamente pasan del agua salada al agua dulce del río. La idea es aprovechar este fenómeno para generar energía.

Investigadores del Laboratorio de Biología a Nanoescala (LBEN) de EPFL, dirigido por la profesora Aleksandra Radenovic en la Escuela de Ingeniería, han demostrado que la producción de energía mediante ósmosis se puede optimizar utilizando la luz.

Al reproducir las condiciones que ocurren en los estuarios, iluminaron un sistema que combina agua, sal y una membrana de solo tres átomos de espesor para generar más electricidad. Bajo el efecto de la luz, el sistema produce el doble de energía que en la oscuridad. Sus hallazgos han sido publicados en Joule .

En un artículo de 2016, un equipo de LBEN demostró por primera vez que las membranas 2D representaban una revolución potencial en la producción de energía osmótica. Pero en ese momento, el experimento no usaba condiciones reales (ver recuadro).

Iones pasando por un nanopore

La adición de luz significa que la tecnología se ha acercado un paso más a la aplicación en el mundo real.

El sistema involucra dos compartimientos llenos de líquido, en concentraciones de sal marcadamente diferentes, separadas por una membrana de disulfuro de molibdeno (MoS2).

En el medio de la membrana hay un nanoporo, un agujero pequeño de entre tres y diez nanómetros (una millonésima de milímetro) de diámetro.

Cada vez que un ion salino pasa a través del orificio de la solución de alta a baja concentración, un electrón se transfiere a un electrodo, que genera una corriente eléctrica.

El potencial de generación de energía del sistema depende de varios factores, entre ellos, la membrana en sí misma, que debe ser delgada para generar la máxima corriente.

El nanopore también tiene que ser selectivo para crear una diferencia de potencial (un voltaje) entre los dos líquidos, al igual que en una batería convencional.

El nanoporo permite que los iones cargados positivamente pasen, mientras que aleja a la mayoría de los cargados negativamente.

El sistema está finamente equilibrado. El nanoporo y la membrana tienen que estar muy cargados, y se necesitan múltiples nanoporos del mismo tamaño, lo que es un proceso técnicamente desafiante.

Aprovechando el poder de la luz solar.

Los investigadores resolvieron estos dos problemas al mismo tiempo mediante el uso de luz láser de baja intensidad.

La luz libera electrones incrustados y hace que se acumulen en la superficie de la membrana, lo que aumenta la carga superficial del material. Como resultado, el nanoporo es más selectivo y el flujo de corriente aumenta.

“En conjunto, estos dos efectos significan que no tenemos que preocuparnos tanto por el tamaño de los nanoporos”, explica Martina Lihter, investigadora de LBEN. “Es una buena noticia para la producción a gran escala de la tecnología, ya que los agujeros no tienen que ser perfectos y uniformes”.

Según los investigadores, se podría usar un sistema de espejos y lentes para dirigir esta luz hacia las membranas de los estuarios de los ríos.

Se utilizan sistemas similares en los colectores y concentradores solares, una tecnología ya ampliamente empleada en la energía fotovoltaica. “Esencialmente, el sistema podría generar energía osmótica día y noche”, explica Michael Graf, el autor principal del artículo. “La salida se duplicaría durante las horas de luz”.

Próximo paso

Los investigadores ahora continuarán su trabajo explorando posibilidades para aumentar la producción de la membrana, abordando una gama de desafíos, como la densidad óptima de poros. Todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que la tecnología se pueda utilizar para aplicaciones del mundo real.

Esta investigación, dirigida por LBEN, se lleva a cabo como parte de una colaboración entre dos laboratorios de EPFL (LANES y LBEN) e investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign.

En 2016, los investigadores de LBEN informaron que, por primera vez, habían producido un poder osmótico a través de membranas 2D que miden solo tres átomos de espesor. El experimento fue una demostración importante de que los nanomateriales pueden representar una revolución en este dominio, con una aplicación directa prevista para las energías renovables y pequeñas fuentes portátiles de energía.

En ese momento, para lograr una alta generación de energía, los investigadores tenían que operar en un ambiente alcalino, con altos niveles de pH que estaban lejos de los valores encontrados en los estuarios. Se requirió un alto pH para aumentar la carga superficial del MoS2 y mejorar la potencia de salida osmótica.

Esta vez, en lugar de utilizar tratamientos químicos, los investigadores descubrieron que la luz podría desempeñar ese papel, permitiéndoles operar en condiciones reales.

La Energía Renovable Preparándose para abastecer al Mundo en 2040

la energía renovable

La industria de la energía renovable está creciendo año tras año ya un ritmo que nunca antes se había visto. ¡Ahora se ha dicho que para 2040, las energías renovables serán el principal suministro de energía al mundo!

Se ha estimado que hasta un 30% de la energía provendrá de fuentes limpias, como la eólica, solar e hidráulica, junto con otras fuentes. Actualmente, el 10% suministrado por las energías renovables, se prevé que aumente dramáticamente.

La velocidad a la que ha crecido la industria supera con creces la de cualquier otro cambio histórico.

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la energía renovable

Este crecimiento se debe a la necesidad de una energía más limpia debido a los objetivos gubernamentales y ambientales.

Los costos de la energía eólica y solar también se han reducido gracias a las nuevas tecnologías y ahora son mucho más asequibles de producir que antes.

Uno de los principales renovables utilizados es el viento; El viento en alta mar y en tierra se utiliza en todo el mundo. En el Reino Unido, los parques eólicos marinos son extremadamente efectivos, y el uso de la energía eólica marina aumentará en 2030.

Actualmente, la energía eólica marina proporciona alrededor del 7% de la energía del Reino Unido, que se espera que aumente hasta un 30% en los próximos años.

Aunque el uso de la energía renovable está previsto que aumente, también lo es la demanda de energía. A medida que aumenta la demanda, también lo hará la demanda de petróleo y gas.

Si bien el plan definitivo es volver a utilizar el uso de combustibles fósiles para siempre, no parece probable que ocurra pronto.

BP dice que esperan que la demanda aumente en 2040 de 100 millones de barriles por día a 130 millones de barriles por día y se espera que las emisiones de carbono también aumenten, ¡hasta un 10%!

Sin embargo, también está ocurriendo un cambio positivo. El carbón se eliminará gradualmente a favor de la energía renovable para el año 2040, asumiendo como líder en la producción de energía.

Se espera que la introducción de más vehículos eléctricos reduzca las emisiones en el sector del transporte, que es de donde provienen muchas de las emisiones del mundo.

El gobierno ha respaldado un nuevo acuerdo que impulsará el desarrollo de la energía renovable, prometiendo subsidios para nuevos proyectos como la energía eólica marina, la energía solar flotante y las turbinas eólicas más grandes.

Las renovables continuarán avanzando y reemplazando los combustibles fósiles, pero no será una tarea fácil. La ministra de energía, Claire Perry, es positiva sobre el futuro de las energías renovables. Ella dijo:

“Este nuevo acuerdo sectorial provocará un aumento en la revolución de la energía eólica marina limpia y ecológica que está impulsando a los hogares y las empresas en todo el Reino Unido, llevando inversiones a las comunidades costeras y asegurando que mantengamos nuestra posición como líderes mundiales en este sector en crecimiento”.

Hay muchas otras formas en que el mundo podría reducir el uso de gas y petróleo. Ya no utilizar plásticos de un solo uso podría reducir significativamente la demanda de petróleo y gas, al igual que el uso de automóviles eléctricos.

la energía renovable

Se estima que el uso de automóviles eléctricos solo podría reducir el consumo de petróleo en 3,5 millones de barriles por día.

El cambio a VES es un proceso lento y la tecnología aún tiene un largo camino por recorrer, ya que el precio y la duración de la batería aún requieren trabajo.

John Sauven, director ejecutivo de Greenpeace Reino Unido, dijo:

“La energía renovable ahora presenta la mejor oportunidad para una descarbonización más barata, más limpia y más rápida. “La energía eólica y la solar deben triplicarse desde ahora hasta 2030, y la energía eólica marina es la futura columna vertebral del sistema energético del Reino Unido”

Baterías Carnot: Futura Energía renovable Alemana

baterías carnot

La nueva Conversión de carbón alemán a almacenamiento de energía de bomba de calor, específicamente a Baterías Carnot.

Alemania, como muchos otros países, tiene plantas de carbón utilizadas para producir energía en todo el país. Sin embargo, debido a las nuevas inversiones en energías renovables y la lucha contra el cambio climático, ahora se está investigando si estas plantas de carbón podrían utilizarse como activos de almacenamiento de energía. El centro aeroespacial alemán ha estado investigando esta posibilidad.

La idea consiste en utilizar un tanque de almacenamiento de sal fundida en lugar de la antigua caldera de carbón y el exceso de energía producido por las energías renovables se utilizará como calor para el tanque. Se piensa que las plantas de carbón aún en uso podrían salvar muchos empleos que de otra manera se perderían con su cierre.

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baterías carnot

Otra ventaja de estas plantas de almacenamiento sería su capacidad de decenas de gigavatios de energía adicional disponible para ser utilizado para alimentar el país. La red alemana bien puede ser alimentada más por fuentes renovables que cualquier otra cosa si estos cambios tienen lugar.

Pronto se llevará a cabo un proyecto piloto y los resultados serán cruciales para el desarrollo de proyectos más similares.

Solo un proyecto podría probar el éxito del uso de las plantas de carbón como almacenamiento renovable y se espera que pueda funcionar dentro de tres años. La tecnología utilizada se llama batería de Carnot.

Una batería de Carnot se utiliza para convertir la electricidad en calor. Se considera que es respetuoso con el medio ambiente y es bastante económico.

Las baterías de Carnot son una tecnología relativamente nueva en energías renovables. El calor se almacena en sal fundida o agua y se puede volver a convertir en electricidad cuando sea necesario, lo que la convierte en la solución ideal para el almacenamiento renovable.

Las baterías de Carnot han sido investigadas por DLR desde 2014, siendo el principal desafío hacer que el almacenamiento de sal y las baterías encajen dentro de la planta de carbón.

Muchas empresas de servicios públicos en Alemania han estado esperando un uso más prolongado de las centrales de carbón, sin embargo, ahora se les ha dado una fecha límite y muchas de ellas se han cerrado para 2023 e incluso se han planificado aún más para 2030.

Esta parece ser la opción sensata: reutilizar la infraestructura. y salvar muchos puestos de trabajo en la industria.

Si bien existe el desafío de adaptar la tecnología a la infraestructura existente, no se cree que el costo sea enorme. La energía se convierte en calor a una temperatura entre 90 ° C y 500 ° C usando una bomba de calor de alta temperatura, estas se llaman baterías Carnot y ofrecen un valor realmente bueno, ya que no se necesitarán muchos trabajos de construcción debido al uso del viejo Plantas de carbón para albergar las nuevas calderas y baterías.

Las conexiones de red ya están disponibles, lo que hace que los proyectos sean más baratos y más fáciles de reutilizar.

Mientras que Alemania espera usar las baterías Carnot, también esperan usarlas en armonía con las baterías de ión litio.

Esto significa que hay energía de respaldo disponible, las fuentes de energía renovables podrían usarse desde la red y cuando esta energía se reduce, por ejemplo, en los meses de invierno, las baterías de ión litio pueden proporcionar la energía adicional necesaria.

Algunas de las plantas de carbón podrían permanecer, con las calderas de carbón, así como las nuevas calderas de sal para el respaldo de emergencia si es necesario.

Johnathan Walters dijo:

“Va a perder los trabajos de lignito”, dijo, pero “va a guardar los trabajos de la planta de energía y va a salvar algunos de los activos físicos que de lo contrario serían cancelados”.

Hierro fundido para proyectos de energía renovable marina.

turbina eólica marina

¿Será conveniente utilizar el hierro fundido para proyectos de energía renovable marina?

El lastre ha sido implementado recientemente por varias instalaciones de energía renovable marina.

En particular, las estructuras basadas en la gravedad y las tecnologías de aerogeneradores flotantes requieren sistemas de amarre de alta calidad para restringir sus movimientos y facilitar la instalación y el mantenimiento.

El balastro de hierro fundido responde a todos estos requisitos y se puede implementar fácilmente en diferentes diseños con varias funciones.

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Aplicaciones de lastre en la industria de energía renovable marina

Lastre a base de gravedad

Las estructuras basadas en la gravedad son un tipo bastante común de cimientos de turbina de marea, mantenidos en su lugar por el lastre adicional.

Cuando estos cimientos están hechos de concreto, se necesita una estructura de soporte masivo que lleve a un alto costo material y logístico.

Por el contrario, el hierro fundido es mucho más denso, más fuerte y más duro que el concreto y da como resultado una solución rentable, mucho menos propensa a impactos y deformaciones.

El lastre de hierro fundido puede variar en forma y peso y puede alcanzar hasta 20 toneladas.

Un buen ejemplo es SABELLA, que se colocó en las fuertes corrientes de marea de las aguas del paso Fromveur, cerca de Ushant, en el norte de Francia, para producir energía al capturar el movimiento cinético de las mareas.

El fabricante francés de turbinas de marea eligió lastre de hierro fundido para estabilizar su solución debido a las siguientes ventajas:

  • Se puede colocar una base de lastre sin importar qué tipo de fondo marino, duro o blando.
  • No se necesitan investigaciones en profundidad del sitio geológico.
  • El diseño simple de la base de balasto no requiere un mantenimiento frecuente.
  • El hierro fundido garantiza una protección altamente confiable contra la erosión y otros daños del revestimiento.
  • La utilización de lastre de hierro fundido cuesta mucho menos que una cimentación perforada.
  • La instalación es mucho más segura ya que la base de lastre no se adapta a los operadores humanos y se puede caer rápidamente al fondo marino con una máquina de trabajo pesado.
  • El lastre de hierro fundido está hecho de acero reciclado.
  • El hierro fundido también se puede usar dentro de cimientos, lo que requiere un sistema de lastre estático.
  • El hierro fundido optimiza la eficiencia y los costos de los anclajes, especialmente los de las pilas de succión cuyo diámetro puede reducirse mediante la implementación de una cantidad específica de lastre de hierro fundido en su parte superior.

Cables submarinos

Dado que los cables se implementan en casi cualquier paso de un proyecto en alta mar, su protección es uno de los requisitos más importantes para la sostenibilidad del proyecto.

 

Una de las soluciones más efectivas y convenientes actualmente, son las carcasas protectoras hechas de hierro fundido.

 

Combinar los aspectos de protección, estabilización y restricción de doblez de las carcasas en un solo producto, ha sido una solución ofrecida por la fundición francesa FMGC.

El diseño hidrodinámico de las carcasas protectora y de balastro produce un aumento del radio de curvatura para acercarse al cable y al relieve submarino y garantiza una instalación más fácil y rápida, lo que provoca una disminución de los costos de instalación.

Las carcasas de hierro fundido se pueden utilizar en la protección y el lastre de la electricidad submarina, las transmisiones y los cables de telecomunicaciones, pero también en general para conductos submarinos.

El diseño específico y la elección del material de fundición contribuyen en este caso a una importante reducción de costos debido a:

  • La eliminación de la necesidad de otros sistemas de estabilización, como colchones de hormigón o volcado de rocas.
  • El cable garantiza protección y estabilización óptima gracias al mayor grosor de las carcasas en comparación con otras disponibles en el mercado.

La mayoría de los fabricantes estudian las propiedades mecánicas y el comportamiento del producto en condiciones operativas debido a la importancia que tienen las carcasas protectoras y el balastro.

El uso de hierro fundido para depósitos de lastre en alta mar garantiza la protección, estabilidad, resistencia y el mejor rendimiento posible del cable gracias a las propiedades mecánicas del material que pueden soportar la dureza de los ambientes marinos.

Pesas de grupo

Los pesos de grupos son otra solución de lastre hecha de hierro fundido y especialmente diseñada para compensar las fuerzas verticales contra el ancla y restringir los movimientos de una estructura flotante eólica marina o una plataforma flotante de petróleo y gas.

Tratar de que las turbinas flotantes se mantengan firmes en su lugar de forma confiable y rentable es un desafío común para el creciente sector de energías renovables.

Si el amarre en alta mar se diseña y fabrica de manera confiable, la instalación y el mantenimiento de todo el dispositivo se simplifican significativamente con componentes dedicados.

Las pesas de hierro fundido están disponibles en dos modelos:

  • La configuración “distribuida” es un conjunto de pesas agrupadas de tamaño mediano, en un segmento de las líneas de amarre cerca del punto de toma de contacto. Esta configuración permite la reducción de las longitudes de las líneas de amarre y, por lo tanto, los costos asociados, manteniendo una efectividad óptima.
  • La configuración “mutualizada” consiste en un peso de grupo, unido a un punto específico de la línea de anclaje. Esta configuración neutraliza el impacto del viento y las olas en la línea de anclaje y conduce a una reducción de las tensiones aplicadas en las líneas de amarre.

Gracias a su alta densidad, los pesos de hierro fundido aseguran una solución compacta que contribuye a la dinámica, efectividad del amarre y a la capacidad de los flotadores para manejar las solicitudes inducidas por su entorno (viento, olas …)

Sin embargo, los diseños de turbinas y los flotadores varían en tamaño y formas para poderse adaptar a funciones mejoradas, pero continúan siendo más costosa.

Floatgen, es líder europeo en la fabricación de contrapesos de hierro fundido. De hecho, son los primeros grupos de pesas en Francia que se han usado para la instalación de un aerogenerador flotante en alta mar y ha contribuido significativamente a los rendimientos flotantes a través de un sistema de amarre optimizado.

¿Por qué elegir hierro fundido?

Como se mencionó anteriormente, el hierro fundido presenta una serie de ventajas. El dimensionamiento correcto, eliminando cualquier tamaño excesivo y la alta densidad del material minimiza significativamente el costo de los proyectos.

Además, las soluciones de hierro fundido son totalmente reciclables al final del proyecto.

En tiempos de desafíos climáticos y debates en curso, el sector de las energías renovables marinas es uno de los segmentos industriales más prometedores y para prosperar, el mercado necesita soluciones innovadoras para superar los desafíos con mayor seguridad y mayor rendimiento a un costo razonable.

 

Energía Renovable: Consumo, generación, costos y participación internacional.

energía renovable

La energía renovable es una fuente de energía cuya renovación natural es lo suficientemente rápida para que puedan ser considerada inagotable en escala de tiempo humano (nunca se agotarán).

Ésta energía proviene de fenómenos naturales cíclicos o constantes inducidos por las estrellas: especialmente el Sol (por el calor y la luz), pero también la Luna (mareas) y la Tierra (energía geotérmica).

Otras energías renovables pueden ser la hidroeléctrica y la biomasa.

Su naturaleza renovable depende en parte de la velocidad a la que se consume la fuente y, por otro lado, de la velocidad a la que se regenera.

Las fuentes no renovables son combustibles fósiles como petróleo, combustible y gas cuyos depósitos pueden agotarse.

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Consumo y generación de la energía renovable.

La participación de la energía renovable en el consumo mundial final de energía para el año 2016 se estimó en 18.2% y se dividen de la siguiente manera:

Biomasa tradicional (madera, residuos agrícolas, etc.): 7.8%.

Energía Renovable Moderna: 10.4%, distribuidos:

  • 1% energía térmica renovable (biomasa, geotérmica, solar)
  • 7% de energía hidroeléctrica.
  • 7% para otras fuentes de electricidad renovables (eólica, solar, geotérmica, biomasa, biogás)
  • 9% para biocombustibles.

La participación de las energías renovables en relación a la generación de electricidad a fines de 2017 se estimó en 26.5%.

  • 4% de la energía hidroeléctrica.
  • 5,6% de la energía eólica.
  • 2,2% de la biomasa.
  • 1,9% de la energía fotovoltaica.
  • 0,4% de las diversas (geotérmica, termodinámica solar, energías marinas).

 

La civilización moderna es muy dependiente de la energía y especialmente de las no renovables, que, aunque desconozcamos cuando se agotarán tarde o temprano llegará el momento.

La energía renovable es una fuente de seguridad en los campos económico, social y ambiental y en el caso de que las energías renovables sustituyan a los combustibles fósiles, promueven la independencia energética.

Hacer la transición de utilizar energía no renovable a manejar recurso renovable genera esperanzas.

Y uno de los puntos positivos que traería ese cambio es minimizar los conflictos relacionados con los intereses energéticos, que es uno de los principales problemas entre naciones.

La mayoría de las energías disponibles dependen del clima y las condiciones geográficas; estudios científicos sugieren que sería posible satisfacer en 20 a 40 años todas las necesidades energéticas de fuentes renovables y más limpias, con las tecnologías actuales.

Las cuales ocupan el 0,4% de la superficie de la Tierra, a un costo más o menos comparable a la de los fósiles y la energía nuclear, pero con un esfuerzo de transformación de las redes de producción, almacenamiento y transporte.

Pero una de las principales y más importante es que requiere una fuerte voluntad política y social.

Si las energías renovables pueden tener un nivel bajo de cero emisiones de gases de efecto invernadero durante su operación, o una huella de carbono relativamente neutral también se debe tener en cuenta el ciclo de vida de los sistemas y los materiales que se utilizan.

Producto de los subsidios a las energías renovables y el peso y apoyo creciente que han obtenido, los estados están considerando reformas para mejorar la efectividad de los sistemas de soporte al aumentar su selectividad y tratar de integrar gradualmente la energía renovable en los mecanismos del mercado.

Ya en la actualidad, el panorama energético global está experimentando un cambio rápido y amplio impulsado por un crecimiento sin precedentes de fuentes renovables debido a la caída de los costos y avances en la tecnología.

Participación Internacional.

El desarrollo de las energías renovables ha sido un objetivo del desarrollo sostenible de la ONU.

El número de países con objetivos de energía renovable ha aumentado de 176 en 2016 a 179 en 2017, según el informe REN21 2018.

Además, se había cuadruplicado en 10 años, de 43 en 2005 a 164 en 2015 (contando con criterios más restrictivos), según un informe publicado por la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA).

Los países emergentes se están poniendo al día:

  • 131 de ellos han establecido metas
  • Una treintena de naciones sin objetivos se encuentran principalmente en África y Asia Central.
  • 151 países han establecido objetivos para la energía renovable eléctrica, pero sólo 47 de ellos en el campo de la calefacción y la refrigeración y 59 en el transporte.

Costos.

El aumento de la energía renovable se debe a la caída dramática de los costos de la energía renovable en todo el aspecto tecnológico.

Desde 2009, los costos de los módulos fotovoltaicos solares han disminuido en más del 80%.

La energía generada por la energía solar fotovoltaica disminuyó un 73% entre 2010 y 2017, según informe estadístico de IRENA.

Los costos eólicos en tierra también han bajado fuertemente.

El costo promedio ponderado global de la electricidad de la energía eólica terrestre se redujo un 22% entre 2010 y 2017, lo que la convierte en una de las fuentes de electricidad más competitivas disponibles en la actualidad.

Las disminuciones de costos no terminan ahí. Para 2020, el costo promedio de la generación de energía de todas las tecnologías de energía renovable disponibles en el mercado será competitivo con los combustibles fósiles.

 

La transformación energética global está puesta en marcha y se espera particularmente que la participación en la generación de energía  renovable continúe avanzando enormemente en los últimos años, ya que, hoy en día, representan más de un cuarto de la generación de energía global.

 

Disponibilidad de Energía Eólica en el mundo

disponibilidad de energía eólica

La disponibilidad de energía eólica puede medirse a través de inventarios de recursos realizados por los respectivos departamentos de energía en varios países.

Por ejemplo, en los Estados Unidos, el Departamento de Energía de EE. UU. Ha identificado a tres estados, a saber, Kansas, Dakota del Norte y Texas como fuentes ricas de energía eólica.

Si bien este inventario se lanzó hace más de 17 años, debe deducirse de los hechos que a estas alturas, considerando las tecnologías modernas disponibles, el potencial en estos estados puede haber aumentado aún más.

En aquel entonces, la energía eólica producida a partir de los tres estados podría satisfacer las necesidades de electricidad de todo el país.

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Disponibilidad de Energía Eólica en Europa

Europa, por otro lado, es el líder cuando se trata de la disponibilidad de energía eólica.

Según la Asociación Europea de Energía Eólica, la capacidad de producción de energía de Europa puede satisfacer las necesidades de electricidad de la mitad de la población cuando se acerca el año 2020.

Hay varios países en Europa que hacen una gran inversión monetaria en estos proyectos.

El Reino Unido invirtió más de $ 12 mil millones de dólares para financiar proyectos que suministrarán electricidad a una sexta parte de la población de su país.

Alemania y España también aumentaron sus proyectos de energía eólica y han estado recibiendo electricidad del viento más que los Estados Unidos

. Dinamarca obtiene el veinte por ciento de su electricidad del viento.

Este es también un esfuerzo investigado por Canadá.

También tienen organizaciones que analizan la capacidad de producción de energía de Canadá.

Estos grupos incluyen la Asociación Canadiense de Energía Eólica en Ottawa, Canadá, la Sociedad de Energía Solar de Canadá en Winnipeg y el Consejo Nacional de Investigación de Canadá.

Los proyectos que apoyan este tipo de energía, en particular los llamados proyectos de molinos de viento, se desarrollan a nivel mundial.

Los Estados Unidos, el Reino Unido y Canadá son los tres líderes en este esfuerzo.

Hay muchas razones por las que muchos países deciden explorar su disponibilidad. Por una vez, es barato y renovable.

Además, está libre de contaminación. También tiene una alta eficiencia de conversión de energía.

Sin embargo, es lamentable que haya algunas regiones en el mundo donde la disponibilidad de energía eólica es deficiente.

Sus velocidades de viento son poco confiables y pobres. Los países con una velocidad del viento anual inferior a 3 m por segundo no pueden mantener el sistema de energía eólica.

Por lo tanto, hay regiones en todo el mundo que no pueden explorar este potencial, ni pueden confiar en los molinos de viento y las turbinas eólicas para suministrar electricidad a sus hogares.

Por otro lado, las regiones con velocidades de viento anuales de más de 4.5 m por segundo son aquellas que tienen un gran potencial para los sistemas de energía eólica.

Estos proyectos que pueden asumir son prometedores para ser económicamente competitivos.

Las fuentes de Energía no Renovables ya no son efectivas

fuentes de energía

Las fuentes de energía no renovables no son efectivas y cuestan mucho más de lo que ofrecen en beneficios. 

La formación de combustibles fósiles es un proceso muy largo que se produce durante miles de años, y las reservas que quedan en la tierra se están agotando. 

Los países en desarrollo, incluidos China e India, requieren más energía y petróleo, y esto significa que las reservas de combustibles fósiles que quedarán pronto desaparecerán. 

Debido al tiempo que tarda la formación de combustibles fósiles en la tierra, no puede renovarse durante miles de años.

Hay muchas discusiones sobre los pros y los contras de la energía nuclear, y hay muchos críticos y defensores de esta forma de energía. 

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No importa qué tan seguras se manejen estas operaciones y salvo que ocurra un accidente nuclear, se crean desechos radioactivos que serán peligrosos durante cientos o incluso miles de años. 

Esto deja un legado tóxico para que las generaciones futuras lo limpien. La energía nuclear es muy arriesgada y puede tener consecuencias desastrosas cuando algo sale mal. 

Recordando incidentes pasados con fuentes de energía no renovables

Incidentes como Chernobyl y Three Mile Island han hecho que muchos desconfíen de permitir una planta de energía nuclear en cualquier lugar cerca de su ciudad. 

Cuando todos los pros y los contras se toman en consideración, cualquier cosa tan mortal como la energía nuclear probablemente no debería usarse. 

Esta energía tampoco es renovable, porque hay una cantidad limitada de uranio en la tierra,

Los combustibles fósiles se están agotando lentamente, y habrá que encontrar fuentes de energía alternativas que sean renovables para evitar una crisis energética y suministrar la energía necesaria. 

El petróleo crudo está lleno de hidrocarburos, y tanto la forma cruda como la refinada de esta sustancia contribuyen enormemente a la contaminación y aumenta el calentamiento global. 

Esta fuente de energía no es renovable, lo que significa que la gasolina y el diesel no serán fuentes de combustible por mucho más tiempo. 

Debido a que los combustibles fósiles no son renovables, no pueden ser reemplazados. 

La eliminación de estos recursos daña la tierra y los nuevos yacimientos petrolíferos son cada vez más difíciles de encontrar cada año. 

Cualquiera que entienda cómo los ingenieros petroleros encuentran nuevos campos petroleros saben la cantidad de tiempo extendida y la gran cantidad de dinero que requiere este proceso.

Cualquiera que sepa sobre la industria minera del carbón también sabe por qué el carbón tampoco es la respuesta a las necesidades energéticas futuras. 

Al igual que el petróleo crudo y el gas natural, el carbón es un mineral utilizado como combustible fósil que no es renovable y daña significativamente el medio ambiente. 

La minería de carbón ha cambiado mucho a lo largo de los años, pero la recuperación de este recurso aún causa un gran daño a la tierra a través de los métodos de extracción, así como las emisiones de gases de efecto invernadero.

 El carbón no es ilimitado, y eventualmente este combustible fósil también se agotará. 

Dado que el carbón es una fuente de energía no renovable, no es una solución viable para ninguna crisis energética futura.

Sin fuentes de energía alternativas, una grave crisis energética podría ocurrir a nivel mundial. 

Las reservas de combustibles fósiles no durarán mucho, especialmente a la tasa de consumo de petróleo y gas en todo el mundo.

Por esta razón las Energías renovables,son nuestra vía de escape hacia un planeta mas limpio y ecológico.

Nuestro planeta nos brinda gratuitamente energía del sol, de la tierra, del viento, del agua, aprovechemos estos recursos y hagamos la diferencia.

Formas de aprovechar el agua con energías renovables.

agua

Existen muchas formas de aprovechar el agua con energías renovables.

Es evidente que el mundo cada día requiere de mayores cantidades de agua potable para el consumo humano.

El recurso juega un papel importante en la economía mundial y aproximadamente el 70% del agua dulce utilizada por los humanos va a la agricultura.

Gran parte del comercio a larga distancia de productos básicos (como petróleo y gas natural) y productos manufacturados se transporta en barcos a través de mares, ríos, lagos y canales.

Por lo que se considera que es una fuente obligatoria para la supervivencia humana en el mundo.

De hecho, el Banco Mundial espera una brecha importante entre la oferta y la demanda para 2030.

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El aprovechamiento del recurso natural, que casi en su 100% de utilidad depende del bombeo de agua, requiere cantidades importantes de electricidad, lo que se traduce en facturas energéticas bastante elevadas.

Además, la mayor parte de esta electricidad proviene de combustibles fósiles y unas pocas a la hidroeléctrica.

A medida que los impactos del cambio climático empeoran, el uso de combustibles fósiles se enfrenta a una mayor investigación.

La energía renovable puede proporcionarte diversas formas de aprovechar el agua para resolver estos desafíos a través de enfoques diferentes:

 

Generación de energía en el tratamiento de aguas residuales:

El primer enfoque toma los residuos de las aguas residuales (aguas residuales) y los convierte en energía.

Esta energía puede alimentar las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, reduciendo o eliminando sus necesidades de electricidad.

En algunos casos, la instalación genera un excedente de energía que puede alimentar la red. Varias tecnologías emocionantes pueden facilitar esto.

Y abarcan desde la digestión anaerobia de aguas residuales para producir metano, la co-digestión con desechos orgánicos, hasta la pirólisis directa de las aguas residuales.

Si bien sigue siendo una fuente de poder relativamente sin explotar.

Actualmente existen muchas operaciones piloto y de escala completa en todo el mundo.

Incluso en los Estados Unidos, China, Medio Oriente y Europa. La investigación en esta área continúa.

Recientemente, los científicos pudieron usar bacterias especialmente elegidas que pueden procesar una amplia gama de los químicos que se encuentran en las aguas residuales, usándolas para generar hidrógeno en última instancia.

Agua en movimiento con energías renovables:

Alternativamente, los administradores de agua, ya sean irrigadores, desalinizadores o tratadores de aguas residuales, recurren cada vez más a las energías renovables para sus necesidades de electricidad.

Por ejemplo, la producción de energía solar alcanza su máximo en muchos de los mismos períodos de tiempo y lugares donde el agua es más alta.

Esto incluye el riego de verano para la agricultura y en los desiertos.

Muchas economías emergentes han comenzado a considerar la idea, esperando evitar la infraestructura eléctrica tradicional.

Las entidades encargadas de administrar el agua estiman el potencial de las energías renovables y de las formas de aprovechar el agua  para la producción de energía eléctrica.

Las turbinas eólicas han sido consideradas de gran utilidad durante mucho tiempo como bombas de agua.

Las nuevas versiones son tomadas para producir electricidad y aumentar su eficiencia en el bombeo de agua.

Otro prototipo reciente utiliza el diseño de la turbina eólica para recoger el agua del aire y bombearla a los tanques de almacenamiento.

Bombeo de agua sin electricidad:

Por último, mientras que la energía renovable puede proporcionar algunas soluciones, otras estrategias reducen o eliminan la necesidad de electricidad por completo.

Las bombas en espiral mueven el agua sin el uso de electricidad u otros combustibles:

Pueden irrigar los cultivos en áreas con acceso limitado al poder.

La rueda de aire esencialmente invierte los principios que impulsan una rueda de agua:

Puede generar electricidad en determinados ambientes marinos.

Actualmente, este tipo de tecnologías innovadoras se ha desarrollado en menor proporción en cuanto a la utilización de este recurso para la generación de energía.

Éstas formas de aprovechar el agua son algunas de las que se pueden emplear. Sin embargo, a medida que crece la demanda mundial, se espera que nuevas ideas y proyectos amplíen las capacidades de aprovechamiento del recurso de forma sustentable.

 

Energía Solar: Científicos inician una forma de convertirla en combustible

Energía Solar

La búsqueda de nuevas formas de aprovechar la Energía Solar ha dado un paso adelante después de que los investigadores dividen el agua en hidrógeno y oxígeno al alterar la maquinaria fotosintética de las plantas.

La fotosíntesis es el proceso que usan las plantas para convertir la luz solar en energía. El oxígeno se produce como subproducto de la fotosíntesis cuando el agua absorbida por las plantas se “divide”.

Es una de las reacciones más importantes en el planeta porque es la fuente de casi todo el oxígeno del mundo. El hidrógeno que se produce cuando se divide el agua podría ser una fuente verde e ilimitada de energía renovable.

 

Compartimos para ti nuestro episodio de PODCAST sobre el artículo.

 

Un nuevo estudio, dirigido por académicos en el St John’s College de la Universidad de Cambridge, utilizó la fotosíntesis semi artificial para explorar nuevas formas de producir y almacenar energía solar.

Utilizaron la luz solar natural para convertir el agua en hidrógeno y oxígeno utilizando una mezcla de componentes biológicos y tecnologías hechas por el hombre.

La investigación ahora podría utilizarse para revolucionar los sistemas utilizados para la producción de energía renovable.

Un nuevo artículo, describe cómo los académicos del Laboratorio Reisner en Cambridge desarrollaron su plataforma para lograr una división de agua impulsada por energía solar sin asistencia.

Su método también logró absorber más luz solar que la fotosíntesis natural.

Katarzyna Sokól, primera autora y estudiante de doctorado en el St John’s College, dijo: “La fotosíntesis natural no es eficiente porque ha evolucionado simplemente para sobrevivir, por lo que genera la cantidad mínima de energía necesaria: alrededor del 1-2 por ciento de lo que podría potencialmente convertir y almacenar “.

La fotosíntesis artificial ha existido durante décadas, pero aún no se ha utilizado con éxito para crear energía renovable porque se basa en el uso de catalizadores, que a menudo son costosos y tóxicos.

Esto significa que aún no se puede utilizar para ampliar los resultados a un nivel industrial.

La investigación de Cambridge es parte del campo emergente de la fotosíntesis semi artificial, cuyo objetivo es superar las limitaciones de la fotosíntesis totalmente artificial mediante el uso de enzimas para crear la reacción deseada.

Sokól y el equipo de investigadores no solo mejoraron la cantidad de energía producida y almacenada, sino que lograron reactivar un proceso en las algas que ha estado inactivo durante milenios.

Ella explicó: “La hidrogenasa es una enzima presente en las algas que es capaz de reducir los protones a hidrógeno.

Durante la evolución, este proceso se ha desactivado porque no era necesario para la supervivencia, pero logramos evitar la inactividad para lograr la reacción que queríamos. – dividir el agua en hidrógeno y oxígeno “.

Sokól espera que los hallazgos permitan el desarrollo de nuevos modelos de sistemas innovadores para la conversión de energía solar.

Ella agregó: “Es emocionante que podamos elegir selectivamente los procesos que queremos y lograr la reacción que deseamos, que es de naturaleza inaccesible. Esta podría ser una gran plataforma para desarrollar tecnologías solares.

El enfoque podría utilizarse para unir otras reacciones para vea qué se puede hacer, aprenda de estas reacciones y luego construya piezas sintéticas y más robustas de tecnología de energía solar “.

Este modelo es el primero en utilizar con éxito la hidrogenasa y el fotosistema II para crear una fotosíntesis semi-artificial dirigida exclusivamente por energía solar.

El Dr. Erwin Reisner, Jefe del Laboratorio Reisner, miembro del St John’s College de la Universidad de Cambridge y uno de los autores del artículo describió la investigación como un “hito”.

Explicó: “Este trabajo supera muchos desafíos difíciles asociados con la integración de componentes biológicos y orgánicos en materiales inorgánicos para el ensamblaje de dispositivos semi artificiales y abre una caja de herramientas para desarrollar futuros sistemas para la conversión de energía solar “.

Energía del Sol y del Espacio

Energía del sol y del espacio

El Proyecto de Recolectar Energía Del Sol y el Espacio es gracias a los científicos de la Universidad de Stanford que han demostrado por primera vez que el calor del sol y la frialdad del espacio exterior se pueden recolectar simultáneamente con un solo dispositivo.

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Su investigación, publicada el 8 de noviembre en la revista Joule , sugiere que los dispositivos para la recolección de la energía del sol y del espacio no competirán por el espacio terrestre y, de hecho, pueden ayudarse mutuamente a funcionar de manera más eficiente.

La energía renovable es cada vez más popular como una alternativa económica y eficiente a los combustibles fósiles, con las tablas de energía solar como el favorito mundial. Pero hay otra sobrecarga poderosa de fuente de energía que puede realizar la función opuesta: el espacio exterior.

“Se reconoce ampliamente que el sol es una fuente perfecta de calor que la naturaleza ofrece a los seres humanos en la Tierra”, dice Zhen Chen, el primer autor del estudio, quien fue investigador postdoctoral en Stanford en el grupo de fanáticos de Shanhui y actualmente es un profesor en la Universidad del sudeste de China. “Es menos conocido que la naturaleza también ofrece al ser humano el espacio exterior como un disipador de calor perfecto”.

Los objetos emiten calor como radiación infrarroja, una forma de luz invisible para el ojo humano.

La mayor parte de esta radiación se refleja de vuelta a la Tierra por las partículas en la atmósfera, pero parte de ella se escapa al espacio, permitiendo que las superficies que emiten suficiente radiación dentro del rango infrarrojo caigan por debajo de la temperatura de su entorno.

La tecnología de enfriamiento radiativo refleja grandes cantidades de luz infrarroja, proporcionando una alternativa de aire acondicionado que no emite gases de efecto invernadero.

También puede ayudar a mejorar la eficiencia de las células solares, lo que disminuye el calentamiento de las células solares, si solo las dos tecnologías pueden coexistir pacíficamente en un techo.

Chen y sus colegas desarrollaron un dispositivo que combina el enfriamiento por radiación con la tecnología de absorción solar. El dispositivo consiste en un absorbedor solar de germanio en la parte superior de un enfriador radiativo con nitruro de silicio, silicio y capas de aluminio encerradas en un vacío para minimizar la pérdida de calor no deseada.

Tanto el absorbente solar como la atmósfera son transparentes en el rango del infrarrojo medio de 8-13 micras, ofreciendo un canal para que la radiación infrarroja del refrigerador radiativo pase al espacio exterior.

El equipo demostró que el dispositivo combinado puede proporcionar simultáneamente 24 ° C en calefacción solar y 29 ° C en enfriamiento radiativo, con el absorbedor solar mejorando el rendimiento del enfriador radiativo al bloquear el calor del sol.

“En una azotea, imaginamos que una célula fotovoltaica puede suministrar electricidad, mientras que el enfriador radiativo puede enfriar la casa en los calurosos días de verano”, dice Chen. por esta razón es una opción muy importante el recolectar energía del sol y del espacio al mismo tiempo

Si bien esta tecnología parece prometedora, Chen cree que todavía hay mucho trabajo por hacer antes de que pueda ampliarse para uso comercial.

Si bien el vacío que envuelve el dispositivo podría ampliarse con relativa facilidad, la ventana transparente a los rayos infrarrojos hecha de seleniuro de zinc sigue siendo demasiado costosa, y el absorbente solar y el enfriador por radiación también podrían diseñarse con materiales de alto rendimiento más baratos.

Chen cree que también es importante probar el uso de células fotovoltaicas en lugar de un absorbedor solar, una idea que aún no se ha demostrado. Pero a pesar de todos estos desafíos prácticos, el equipo cree que esta investigación demuestra que la energía renovable tiene un potencial de techo aún mayor de lo que se pensaba.

la recolección de la energía del sol y del espacio sera un avance significativo, “Creo que esta tecnología podría revolucionar la tecnología actual de células solares”, dice Chen. “Si nuestro concepto se demuestra y se amplía, la futura célula solar tendrá dos funciones en una: electricidad y refrigeración”.

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