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La ciencia puede ayudar a las energías renovables a despegar
El tema de energía limpia nos rodea. La marca de moda estadounidense Tommy Hilfiger acaba de lanzar abrigos de energía solar que cargan la batería de tu móvil con un precio de 599 dólares. Recientemente ha tenigo lugar en Perú la vigésima Conferencia de la ONU sobre Cambio Climático (COP20 Lima/ CMP10) y teniendo en cuenta el complejo panorama legislativo para las energías renovables, los políticos han fracasado hasta ahora en lograr una clara señal de apoyo a las renovables. El mundo está lleno de gas barato, el precio del petróleo acaba de desplomarse al precio más bajo de los últimos cuatro años, las emisiones de CO2 siguen creciendo, por ello, las energías renovables necesitan urgentemente despegar y saltar del laboratorio a soluciones que se pueden ejecutar en la vida cotidiana, y que sean más baratas que el despliegue de los combustibles fósiles, algo que hoy en día ya es posible gracias a las economías de escala.
Para que las energías renovables pueden producir electricidad a unos pocos céntimos por kilovatio hora, se necesitan avances y se necesitan ya. Basta con darse cuenta de los impactos que importantes mejoras podrían tener, como paneles solares que puedan capturar la energía durante la noche, o soluciones de almacenamiento que tengan capacidad de competir con la gasolina en términos de densidad de energía y capacidad de liberar energía. Sólo entonces podremos desviarnos del ‘negocio como de costumbre’ en lo cual nos encontramos, y que está en camino de llevar la economía global a 45 giga-toneladas de emisiones en 2035.
Y luego, proporcionar electricidad a los casi 1.300 millones de personas que todavía no tienen ningún acceso a la electricidad, o para los 2.700 millones de personas que dependen del uso tradicional de la biomasa para cocinar puede repentinamente hacerse asequible. Afortunadamente, esto no es ciencia ficción. Las mejoras en eficiencia de la energía solar fotovoltaica en los últimos cuarenta años, por ejemplo han sido asombrosas. A día de hoy, las células de multiunión permiten una eficacia de conversión del 44,7%.
El rápido ascenso de la curva de eficiencia de una nueva clase de materiales como Perovskites es aún más emocionante, ya que absorben la luz mejor en todo el espectro solar visible y tienen una movilidad del transportador superior y longitudes de difusión más largos que aumentan la absorción de carga y permiten más producción de electricidad. En almacenamiento, nuevas combinaciones como las de litio y azufre tienen el potencial de aumentar drásticamente la densidad de energía en las baterías y reducir su coste – o casi: el almacenamiento debe ser mucho más barato y adaptado a los patrones de demanda de energía. No nos equivoquemos: Conseguir la transición energética correctamente es uno de los grandes desafíos de nuestro tiempo.
La energía es la madre de todos los mercados. Y los avances en la ciencia son la clave para avanzar notablemente: no hay sustituto para los inventores que necesitan crear la próxima generación de soluciones. Tenemos que apoyarnos en los notables avances en campos como la ciencia de los materiales y la nanotecnología, tecnología de la información, ingeniería y otras ciencias naturales, para solucionar el problema mucho más rápidamente, y acortar el ciclo de la innovación. Seamos sinceros; la energía solar fotovoltaica tardó más de cien años desde el primer descubrimiento del efecto fotovoltaico de Becquerel en 1839, hasta que Bell Lab desveló la primera célula solar de silicona utilizable en 1954; con una eficacia de seis por ciento.
Hoy, por desgracia ya no tenemos el tiempo de nuestro lado. La tarea es esta: dar con avances analógicos y haciendo que la transición energética sea real desde hoy mismo. Las personas están al centro de innovación. Si usted trabaja en algo que tiene el potencial de ser la próxima maquina a vapor o Internet, y puede ayudar a las renovables a despegar, el momento para dar un paso adelante es ahora. Vamos a traer una economía cien por cien de energía renovable a la vista.
Ciclo del Carbono (Efecto invernadero)
Mediante el proceso de fotosíntesis, el CO2 previamente generado en procesos de combustión, se descompone liberando oxígeno puro a la atmósfera y fijando el carbono en la materia vegetal. Todo el CO2 que se produce en la combustión de la biomasa ha sido previamente fijado por la planta, por lo que la utilización de este tipo de energía no produce incremento neto de este gas de efecto invernadero en la atmósfera. Este ciclo que se produce de forma natural recibe el nombre de ciclo del carbono y se define como las transformaciones químicas de compuestos que contienen carbono en los intercambios entre biosfera, atmósfera, hidrosfera y litosfera.
De este ciclo depende la producción de materia orgánica en la Tierra. El carbono es un componente esencial para todas las formas de vida del planeta, ya que interviene en la fotosíntesis bajo la forma de dióxido de carbono o de ácido carbónico. Además, forma parte del compuesto fundamental para la alimentación y respiración de los seres vivos: la glucosa. La reserva fundamental de carbono, en moléculas de CO2 que los seres vivos puedan asimilar, se encuentra en la atmósfera y la hidrosfera. Este gas está en la atmósfera en una concentración superior al 0,03% (300 ppm) y cada año aproximadamente un 5% de estas reservas de CO2 se consumen en los procesos de fotosíntesis. Esto implica que todo el dióxido de carbono se renueva en la atmósfera cada 20 años.
En el gráfico siguiente observamos la evolución de la concentración de CO2 en la atmósfera tomadas desde el Observatorio de Mauna Loa en Hawai, un estación de referencia ya que desde el año 1956 se encarga de monitorizar la concentración de gases en la atmósfera y muy especialmente realiza el seguimiento del dióxido de carbono. En estas últimas cinco décadas, la concentración se ha incrementado en 100 ppm (partes por millón), ya que a mediados de los años cincuenta del pasado siglo la concentración era algo mayor a 300 ppm.
A mediados de 2014 se alcanzó la cifra record de 400 ppm. La vuelta de CO2 a la atmósfera se produce cuando en la respiración, los seres vivos oxidan los alimentos. En el conjunto de la biosfera la mayor parte de la respiración la realizan las raíces de las distintas especies vegetales y los organismos que habitan en el suelo. De la misma forma que el CO2 es consumido por los organismos fotosintéticos, se reemplaza por medio de la respiración de los seres vivos, por la descomposición de la materia orgánica y como producto final de combustión de los combustibles fósiles, principalmente carbón, petróleo y gas natural.
Como conclusión podemos decir que en el ciclo del carbono participan tanto los seres vivos en su proceso natural de respiración y asimilación de alimentos, y otros fenómenos naturales como pueden ser los incendios. Además, los seres vivos acuáticos toman el CO2 del agua, siendo los océanos los grandes contenedores de carbono, ya que la solubilidad del dióxido de carbono en el agua es muy superior a la que tiene el aire.
La Ciuden enciende la caldera principal de la planta experimental de captura de CO2 con carbón autóctono
La Fundación Ciudad de la Energía encendió ayer la caldera que debe contribuir a convertir el carbón en una fuente de energía limpia. El Centro de Desarrollo de Tecnologías de Captura de CO2, ubicado en la localidad berciana de Cubillos del Sil, celebró lo que sus responsables calificaron como «el hito más importante» de su corta historia. En la madrugada de este miércoles se procedió a encender la caldera de lecho fluido circulante, una instalación única en su género, y fabricada expresamente para desarrollar estos experimentos. Fue el llamado «primer fuego», nombre técnico con el que los expertos califican operaciones de este tipo.
Como
no podía ser de otra forma, el encendido se llevó a cabo con antracita
obtenida en las minas del Bierzo. Es un hecho de carácter, «más que
nada, sentimental», según destacó José Ángel Azuara, director general de
la Ciudad de la Energía (Ciuden), «puesto que esta caldera permite
trabajar con todo tipo de carbones, hullas, lignitos, y hasta coque de
petróleo».
El
objetivo no es otro que desarrollar experimentos con esos combustibles,
a fin de conseguir definir una tecnología útil para que puedan seguir
siendo utilizados como fuentes de energía, pero se eviten las emisiones a
la atmósfera de gases de dióxido de carbón (CO2), que provocan el
llamado efecto invernadero en el planeta. A partir de este momento, se
iniciarán las pruebas.
La
caldera de lecho fluido circulante tiene una potencia de treinta
megawatios térmicos y capacidad para consumir unas tres toneladas de
carbón a la hora, generando temperaturas superiores a los 540 grados
centígrados. En los próximos meses, se sucederán los ensayos «cambiando
parámetros de temperaturas, presiones, flujos de aire y calidad de
carbones, hasta conseguir el modelo más eficiente y barato de capturar
los gases de CO2 y evitar su emisión al aire», indicó José Ángel Azuara,
quien destacó que el proyecto, financiado por el Gobierno de España y
la Unión Europea, cumple todas las prescripciones dictadas desde
Bruselas y sitúa al país a la vanguardia de las investigaciones sobre
captura de dióxido de carbono. De hecho, las tecnologías que se
desarrollen en el Bierzo permitirán reducir en un noventa por ciento las
emisiones de esos gases, con lo que se cumplirán los compromisos de la
lucha contra el cambio climático.
El
director general de la Ciuden renovó el objetivo de «un proyecto
internacional fuertemente ligado a los estamentos de la Comisión
Europea, porque somos una planta de referencia en captura y
almacenamiento y no hay otro proyecto en Europa en esta posición de
liderazgo. Hay que mantenerla».
El
centro de Cubillos del Sil, bautizado como «Es.CO2», es el resultado de
una inversión de 128’4 millones de euros y cuenta con dos calderas para
la investigación. A comienzos de 2012 se iniciarán los primeros
programas de ensayos en oxicombustión comprometidos con la Unión
Europea. El complemento de este laboratorio es el centro de
almacenamiento de esos gases que se desarrolla en la localidad burgalesa
de Hontomín.
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