EEUU podría terminar de la noche a la mañana con los combustibles fósiles con un poquito de torio

Si Barack Obama quisiese unir los recursos científicos y estratégicos de EEUU detrás de un nuevo proyecto Manhattan, lo razonable sería que intentase reinventar el paisaje energético global y poner fin a la dependencia de los combustibles fósiles en un plazo de 3 a 5 años.

Podríamos dejar de discutir sobre molinos de viento, energía mareomotriz o dependencias estratégicas del Kremlin. La historia avanzaría rápidamente.

Jugar con el status-quo no es una política muy habitual. La Agencia Internacional de la Energía dice que el mundo debe invertir 26 billones de dólares en los próximos 20 años para evitar un colapso energético. Las disputas pro el crudo ya son motivo de fricción entre China, India y Occidente.

No hay una apuesta clara en la física nuclear, pero el trabajo del Premio Nobel Carlo Rubbia del CERN sobre el uso del torio como una alternativa barata, limpia y segura al uranio en los reactores puede ser la bala mágica que todos estábamos esperando, aunque actualmente apenas mejora el potencial de la energía solar.

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Recuperar el calor perdido para multiplicar la eficiencia de las células solares

Científicos de la Universidad de Stanford aseguran haber dado un gran paso adelante en la búsqueda de un método para recuperar el calor perdido en las células solares.

El equipo de Stanford puede haber encontrado una manera de doblar o triplicar la eficiencia de la energía solar, en un potencial paso adelante que podría bajar el precio de la electricidad generada a partir del sol a un nivel competitivo con los combustibles fósiles.

El Departamento de Materiales de Stanford publicó en la revista Nature Materials ayer un artículo que asegura que los investigadores de allí han podido probar en un laboratorio que el calor que la pérdida de calor habitual en el proceso de generación solar puede ser evitada al mejorar los semiconductores.

Placas solares parabólicas. Wikipedia.
Placas solares parabólicas. Wikipedia.

Al recubrir los semiconductores con cesio, las placas solares parabólicas que funcionan a altas temperaturas pueden almacenar el calor no utilizado de la luz del sol y evitar ineficiencias que ocurren después de que la energía solar alcanza una determinada célula, explicó Nick Melosh, profesor de Stanford.

El rendimiento de los tradicionales paneles solares planos tiende a bajar cuando las temperaturas llegan a los 100 ºC, pero los paneles parabólicos podrían funcionar a una temperatura mucho mayor y almacenar el calor utilizando los semiconductores recubiertos de Cesio, comentó Melosh.

La tecnología -llamada “photon enhanced thermionic emission” o PETE- funcionaría mejor en concentradores solares como las placas parabólicas que pueden llegar a los 800 ºC. No funcionaría en los paneles planos tradicionales.

“La luz entraría inicialmente e incidiría en nuestro dispositivo PETE, con el que aprovecharíamos tanto la luz incidente como el calor que produce, y luego eliminaríamos el calor residual con los sistemas de conversión térmica existentes”, explicó Melosh. “Por lo tanto PETE tiene dos grandes ventajas en la producción de energía con respecto a la tecnología convencional”.

Melosh añadió que su equipo ha tenido varias ofertas de inversores que querían apoyar la idea, pero no se llegó a ningún acuerdo. Stanford posee la patente de la tecnología y los investigadores obtendrían un porcentaje si la universidad vende la idea.

Un obstáculo que probablemente aparecerá es la inestabilidad de algunos materiales a altas temperaturas. El material “que necesitamos utilizar no es muy estable a altas temperaturas”, dijo Melosh, asegurando que el equipo está trabajando para solucionar ese problema.

“Hemos demostrado el principio de funcionamiento; hemos realizado experimentos”, comentó. “Pero no estamos listos para lanzar un producto”.

Más información: http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat2814.html

Este artículo ha sido traducido de Scientific American y publicado bajo licencia CC by-sa

La primera planta solar que puede trabajar de noche

¿Cómo se puede obtener energía después de que el sol se ponga? Sencillo: guardar el calor del sol en sales fundidas.

La primera planta solar del mundo que emplea esa tecnología -una planta termal que concentra los rayos del sol con espejos en tubos largos y esbeltos rellenos con sal fundida- abrió el 14 de julio en Siracusa, Italia. Llamada Arquímedes -por el famoso científico de Siracusa Arquímedes quien supuestamente habría acuñado el término “Eureka” para el descubrimiento científico y se defendió de una flota romana utilizando espejos que concentrasen los rayos solares y quemasen los barcos invasores- la planta puede producir suficiente calor para general cinco megawatios de electricidad, de día o de noche, y puede almacenar suficiente energía como para seguir produciendo electricidad incluso de noche o cuando el cielo esté nublado.

Planta Aquímedes
Planta Arquímedes

Además del beneficio del almacenamiento, las sales fundidas también funcionan a una temperatura superior (unos 550 ºC), lo que les permite capturar más energía del sol -así como crear vapor para mover las turbinas de las plantas convencionales. Lo que quiere decir que esas plantas termales solares podrían sustituir a las de combustibles fósiles.

También es importante que las sales fundidas no se queman como los aceites que se usan como fluidos de trabajo en otras plantas energéticas solares que funcionan hoy día. Si Arquímedes tuviese una brecha, derramaría mucho fertilizante (las sales tienen muchos nitratos de potasio y sodio). Por supuesto, el punto de congelación de esas sales está en 220ºC, por lo que Arquímedes tendrá que capturar mucho calor para mantener las sales en esta líquido. Esa es la razón por la que el dueño de la planta está complementando los rayos del sol con un viejo quemador de gas natural.

Por supuesto, se necesitan 30.000 metros cuadrados de espejos parabólicos especiales y 5.400 metros de tuberías resistentes al calor para juntar los rayos del sol y hacerlos incidir sobre las sales, incluso en Siracusa. Todo esto hay que añadirlo al coste del edificio: 80 millones de dólares por poco más de 5 megawatios. Pero Italia no está sola en la búsqueda de estas plantas: las plantas eléctricas Andasol en España utilizan más de 28.000 toneladas métricas de estas sales para acumular energía de sus plantas solares convencionales y en EEUU la empresa SolarReserve planea desarrollar esta tecnología en sus “power towers” que pronto se construirán en el Desierto de Nevada.

Este artículo ha sido traducido de Scientific American y publicado bajo licencia CC by-sa

Sacar energía de los bichos para producir un nuevo combustible

La bacteria Geobacter podría ser la máquina generadora de combustible del futuro, produciendo butanol, compuesto rico en energía, por tan poco como 40 céntimos de euro el litro.

Un proyecto liderado por Derek Lovley y sus compañeros de la Universidad de Massachusetts busca este objetivo. Han recibido un millon de dólares del la Agencia de Proyectos Avanzados de Investigación del Departamento de Energía de EEUU (ARPA-E). Aun así, no fue el que más dinero se llevó, otros 37 proyectos recibieron 106 millones de dólares para sus investigaciones.

Geobacter

Geobacter. Scientific American

El proyecto Geobacter es parte de una nueva ola de experimentos sobre la generación de biofuel que alimentan de electricidad a pequeños bichos y consiguen valiosos “electrocombustibles” como producto.

Reemplazan una generación antigua de investigaciones en las que la energía de la fotosíntesis se procesaba en biofuels, bien de forma directa desde plantas como la caña de azúcar o de forma indirecta desde organismos como algas.

“Esto es tan nuevo que ni siquiera tiene nombre, pero podríamos llamarlo células de combustible inversas”, dijo Jeffrey Way, un científico de la Escuela de Medicina de Harvard. Hay un proyecto de la Universidad de Harvard que utiliza la bacteria Shewanella oneidensis y que consiguió 4 millones de dólares del Gobierno Federal. Espera generar el combustible a base de octanol.

Magia desde el tejado

“Con la fotosíntesis tradicional, hay muchos pasos que recorrer a lo largo del camino y necesitas tierras de cultivo”, dijo Lovley. “Esto lo puedes conseguir en un tejado”.

Y por eso, en un tejado de UMass, los investigadores cultivan bacterias en la superficie de un electrodo de grafito. Un panel solar cercano capta la energía y la envía al electrodo insertado en las bacterias.

Geobacter y Shewanella están creados de una forma única para conseguir que generen electricidad. La bacteria crea largos tubos proteínicos que salen de sus cuerpos. En medio de esos tubos están las moléculas proteínicas que conducen la electricidad desde dentro de las bacterias hacia afuera.

Cuando los investigadores analizan estos tubos para encontrar una manera de hacer que acepten electrones de los electrodos de grafito, la bacteria pasa a ser una pequeña célula de combustible. Una modificación genética para juntar el mecanismo fotoquímico con el organismo las hace absorber el dióxido de carbono para producir combustible como butanol u octanol.

Esta rama ingenieril está en la frontera de la biología sintética, un campo que tiene como objetivo crear nuevos sistemas biológicos desde el comienzo.

“Si esto suena a magia, es porque en cierto modo lo es”, dijo Way del instituto Wyss.

Es cierto, especialmente en comparación con la captura de energía fotosintética. Incluso en un día soleado, los pigmentos solares no capturan la luz de forma eficiente. Y por ello, en el proceso encimático de la fotosíntesis. se pierde mucha energía en forma de calor. La eficiencia de la captura es del 1%.

Destruir bacterias para crear electrocombustibles

Según Lovley, un panel solar es 100 veces más eficiente capturando la luz del Sol. Utilizando esta energía incidente, un sistema bateriano puede ser utilizado para convertir energía en “electrocombustibles”.

Los fondos de ARPA-E durarán tres años, lo que deja a los investigadores muy poco tiempo para sacar algo positivo de los proyectos antes de quedarse sin dinero, dijo Wyss.

Es parte de una iniciativa de DOE para estimular investigación puntera en nuevas fuentes de energía bajas en carbono. Los fondos fueron anunciados ayer por el vicepresidente de EEUU Joe Biden.

“Invirtiendo en nuestros mejores investigadores, no sólo continuaremos en el espíritu americano de innovación, si no que también ayudaremos a construir una America competitiva y una industria energética limpia que creará puestos de trabajo aquí en casa durante años”, dijo Biden en una nota de prensa.

Entre los otros proyectos que fueron financiados hay intentos de capturar el dióxido de carbono de plantas energéticas de carbón utilizando absorbentes especiales.

Otro se basa en el desarrollo de una nueva generación de baterías de ultra-baja densidad de bajo coste en un campo que está muy estancado. Unos 5 millones de dólares fueron para ReVolt Technology para sus baterías de zinc-aire, producidas en Portland.

Este artículo ha sido traducido de Scientific American y publicado bajo licencia CC by-sa

Cometas de altos vuelos llevan la energía eólica al cielo

No lejos de donde Orville y Wilbur Wright volaron su primer avión, en Kitty Hawk, Carolina del Norte, Rob Creighton y sus socios de una start-up llamada Windlift prueban un artilugio diseñado para capturar la energía del viento a grandes alturas y convertirla en electricidad para los usuarios que no tienen acceso a la red.

Los potenciales clientes van desde el ejército de EEUU a resorts vacacionales ecológicos en lugares remotos pasando por personas pobres del hemisferio sur desesperados por conseguir energía.

Creighton, un hombre de 36 años que creció en Minnesota, prueba sus máquinas en Outer Branks por la misma razón por la que lo hicieron los hermanos Wright: es una zona con muchísimo viento. Su empresa es una de varias –también está Makani Power (apoyada por Google), Joby Energy y KiteGen– trabajando en una parte no muy conocida de las energías renovables pero que podría dar mucho que hablar en el futuro. Están desarrollando varias tecnologías y estrategias de negocio, pero todas tienen una cosa en común, buscan incrementar la potencia y el rendimiento al alejarse del suelo (si quieres saber más, echa un vistazo a este PDF).

Winlift

Windlift

Conocí a Rob la semana pasada en una conferencia sobre energía y clima en el Centro de Empresas Sostenibles en la Universidad de Carolina del Norte. Según parece su obsesión sobre las cometas le viene desde su niñez, cuando disfrutaba bajando Boundary Waters en canoa y ponía una cometa en la embarcación para ir más rápido.

Su primer experimento para conseguir electricidad de una cometa no era mucho más sofisticado. Como estudiante de MBA de la Universidad de Wisconsin, juntó un par de columpios, roca salada, un palo de hockey y un ala de tres metros y generó energía mecánica, elevando 200 libras de sal. Windlift, con base en Durham, se aseguró el año pasado una concesión por un millón de dólares del ejército americano para investigar, desarrollar y probar prototipos de su Airborne Wind Energy (AWE).

“Están bastante interesados en nuestra tecnología”, dijo Creighton, “porque tienen grandes problemas para envíar combustible a algunos lugares”. Utilizar combustible diésel para dar potencia a instalaciones militares es algo que requiere mucho tiempo y líneas de suministro largas y complejas. “Quiero pensar que nuestro producto podría salvar vidas”.

Creighton nunca esperó convertirse en un contratista para el ejército. Se interesó por la creación de energía fuera de red tras pasar medio año en India como estudiante, donde se abrumó por la pobreza. “Siempre me ha fascinado el proceso de desarrollo”, me dijo. “¿De dónde viene la riqueza?”. Tenía claro que el desarrollo económico y la disponibilidad de energía iban unidos. Más tarde, investigó maneras de producir energía con el menor necesidad de recursos posible y minimizando el impacto ambiental. Esto le llevó al viento en el cielo.

Intentó, en primer lugar, vender la idea a ONGs que intentasen estimular el crecimiento económico en países pobres, pero es raro que den dinero al desarrollo de nuevas tecnologías. Lo siguiente que pensó fue las industrias del petróleo con pataformas petrolíferas. Se encontró con el Director de Halliburton en una reunión de alumnos en Wisconsin. Para comenzar una empresa, le dijo “tienes que ser agresivo y tienes que, quizá, hacer cosas no aceptadas socialmente y quizá hacer un poco el loco”.

El motor AWE Windlift incluye varios componentes clave, Robe explica: Una vela de 40 metros cuadrados que se mantiene unida a la Tierra por hilos muy resistentes de 150 metros, un mecanismo de potencia en el suelo que utiliza la tensión de los cables para funcionar como un freno regenerativo (como el Prius) que carga las baterías y controles electrónicos sofisticados que permiten hacer todo esto de forma automática. Dice que Windlift enviará un sistema que da picos de 12 kW al Laboratorio Nacional de Energías Renovables en Colorado a finales de año para hacer más pruebas.

“Sabemos que lo principal funciona”, dice Creighton. La cuestión es saber qué altitud podemos alcanzar a un precio razonable.

Windlift es una empresa pequeña con sólo tres empleados a tiempo completo. Algunos competidores tienen más. Makani tiene mucho dinero por sus lazos con Google. Joby Energy fue fundada por JoeBen Bevirt, un empresario que co-fundó Velocity11, una empresa de equipamiento de laboratorios y la vendió a Agilent. La Universidad de Delft en Holanda ha establecido un centro de estudio de los vientos a grandes altitudes.

El último año, la industria emergente se reunió por primera vez en la Conferencia de Potencia Eólica de Mucha Altitud en California. “Diferente gente tiene diferentes ideas y teorías”, dice Creighton, “pero hay mucho modelado computacional por hacer que nos va a ayudar a todos”.

Este artículo ha sido traducido de Green Biz y publicado bajo licencia CC by-sa

Robot que no se cansa alimentado por el calor del océano

¡Chúpate esa conejo de Duracell!: La NASA ha desarrollado un robot para el océano que es capaz de funcionar eternamente. Es el primero de su categoría que será alimentado completamente por energía renovable.

Este mes la agencia desveló que SOLO-TREC, una bolla rellena de cera alimentada exclusivamente por las diferencias de temperatura en el agua, se ha sumergido a 500 metros de profundidad en las aguas de la costa hawaiana tres veces al día desde noviembre del año pasado. El objeto reúne información sobre la temperatura y la salinidad para mejorar los estudios sobre las corrientes oceánicas.

SOLO-TREC extrae la energía térmica del océano cada vez que viaja desde las frías profundidades a la superficie templada. Los tubos de aceite de su armazón están rodeados por compartimentos rellenos con dos tipos diferentes de cera. Pasan de sólido a líquido cuando la temperatura del mar sube de 10 ºC y se expanden un 13 por ciento.

La cera expandida comprime el aceite de los tubos y lo lleva al interior de la boya, donde se almacena a alta presión. El aceite puede entonces ser envíado a un generador y cargar las baterías. Estas dan energía a las bombas que cogen o sueltan agua para que la boya pueda hundirse y salir a flote. La bolla también tiene un receptor GPS, sensores y un transmisor que envía información a los satelites cuando llega a la superficie.

“Cada bolla llena genera unos 200 watios durante 30 segundos”, aseguró Jack Jones, uno de los líderes del proyecto en el Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California.
Él y sus compañeros esperan fabricar muchos más como este para mejorar la monitorización actual de las características de los océanos, lo que ayudaría a predecir el tiempo y el clima.

Más robots que utilizan esta tecnología están siendo diseñados. Teledyne Webb Research en Falmouth, Massachussetts, crea robots similares, pero necesitan baterías para los componentes electrónicos.

La oficina americana de Investigación Naval ha pedido a los dos equipos ideas para robots que nunca necesiten cambio de baterías.

Este artículo ha sido traducido de New Scientist y publicado bajo licencia CC by-sa

Edit: Este artículo ha sido meneado. Ayudanos votándolo en menéame. Muchas gracias a DiosEsNegro 🙂

El sol es una amenaza para las redes eléctricas

Las redes eléctricas podrían ser destruídas por una tormenta solar, según advirtieron astrónomos hoy. Los científicos han construído un modelo detallado de la red eléctrica británica para comprobar sus efectos sobre lo que llaman meteorología del espacio.

Han descubierto que las mismas tormentas que producen auroras boreales de colores producen oleadas eléctricas que pueden causar apagones y destrozar transformadores en estaciones eléctricas y la red nacional.

El modelo, el más sofisticado jamás realizado, toma medidas del campo magnético de la Tierra desde todos los rincones del Reino Unido y los combina con hallazgos sobre la forma en la que las corrientes del espacio se mueven a través de diferentes áreas de la corteza terrestre.

Los datos mostraron que es una amenaza real para el Reino Unido más que para otros países más cercanos a los polos magnéticos terrestres.

El nuevo modelo fue realizado por un equipo de la Universidad de Lancaster y el British Geological Survey en Edinburgo. Los resultados han sido presentados hoy en la National Astronomy Meeting en Glasgow, organizado por la Royal Astronomical Society.

Esto viene tras advertencias similares lanzadas el año pasado por el 150 aniversario del mayor fogonazo solar jamás visto que estropearon el sistema telegráfico y causaron una aurora espectacular en 1859.

El doctor Jim Wild, un investigador de Lancaster, le dijo a Skymania News: “Necesitamos averiguar las consecuencias que un evento similar tendría hoy. Lo que ha cambiado es nuestra vulnerabilidad”. Añadió que “si los transformadores del mundo son destruídos, no puedes comprar unos nuevos automáticamente. La pérdida de electricidad provocará que no puedas purificar agua, tratar resudios, bombear aceite… no podrás refrigerar nada, las comunicaciones, navegaciones por satélite e internet no funcionarán. Todos los problemas tipo Armageddon vendrán”.

Torre eléctrica

Torre eléctrica. Wikipedia

Las academias nacionales americanas estimaron que una tormenta espacial que golpease EEUU podría costar entre 1 y 2 billones de dólares el primer año y el país necesitaría 4 años para recuperarse. Mientras tanto, los científicos británicos han desarrollado una nueva técnica para predecir cuándo una explosión meteorológica espacial solar golpearía la Tierra, Venus y Marte; según revelaron hoy.

Utilizando observaciones de los satélites solares de la NASA realizaron predicciones más precisas sobre el momento en que estas partículas altamente cargadas golpearían la parte superior de la atmósfera.

Estos eventos producirían una aurora espectacular pero pueden golpear satélites, centrales eléctricas y sistemas de comunicación.

Las nuevas previsiones las producen los científicos espaciales en la Unviersidad de Leicester examinando datos de una pareja de satélites llamada STEREO y una tercera llamada ACE que observan constantemente el Sol.

Combinan esta información sobre la velocidad y dirección de los vientos solares con datos de instrumentos abordo de naves espaciales europeas orbitando sobre Venus y marte para conseguir una mejor imagen de la meteorología espacial alrededor del sistema solar.

Este artículo ha sido traducido de Skymania y publicado bajo licencia CC by-sa