La energía osmótica, ¿solución de futuro?

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(*)Publicado el 17/07/2017 en directivosygerentes.es

Christopher Gorski, profesor de ingeniería de la Universidad Penn State y parte de este equipo, afirma que “el objetivo de esta tecnología era sacarle partido a las distintas concentraciones de sal de las dos masas de agua“.

Pero quizás no esperaban que los resultados fueran a ser los que fueran: y es que esta tecnología consigue producir una cantidad de energía que no logra ningún otro sistema.

La diferencia entre concentraciones de sal produce energía; por ello, desde hace tiempo las desembocaduras de los ríos son sitios ideales para instalar plantas energéticas. Sin embargo, las tecnologías que se habían desarrollado hasta ahora no estaban a la altura.

La ‘ósmosis por presión retardada’ es el sistema más potente que había hasta ahora: usa membranas semipermeables que aprovechan la concentración para generar electricidad.

El problema es que esas membranas se convertían rápidamente en nidos de bacterias, que acababan por bloquear los canales por donde pasaba el agua.

Consecuencia: su efectividad caía en picado.

En el otro sistema, la ‘electrodiálisis inversa’, no es el agua el que atraviesa la membrana, sino la sal disuelta. La estrategia consiste en intercalar varios canales de agua separados por membranas de este tipo para crear una especie de pila.

Las membranas no se bloquean y el sistema no pierde eficiencia, pero, en cambio, se produce muy poca energía.

El nuevo sistema de energía osmótica

Ahora, el equipo de la Penn State ha combinado esta última tecnología (la electrodiálisis inversa) con la ‘mezcla capacitativa’: un sistema que utiliza electrodos expuestos secuencialmente a flujos de agua con distintas concentraciones.

El resultado es una celda de flujo electroquímico que produce una cantidad energía sin precedentes y sin pérdidas de eficiencia.

La celda usa un sistema muy parecido al de la electrodiálisis inversa, pero que va cambiando (en cada ciclo) el tipo de agua que pasa por cada canal.

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De esta forma, se producen ambos efectos, que combinados producen mucha más energía de la que se esperaba antes de iniciar esta investigación.

Concretamente, 12,6 vatios por metro cuadrado de membrana, frente a los 2,9 de la electrodiálisis inversa y los 9,2 de la ósmosis por presión retardada (en pleno rendimiento).

Según sus estimaciones, esta diferencia de concentraciones tiene el potencial de generar el 40% de toda la demanda mundial de energía.

Aunque la fusión nuclear sería una revolución sin precedentes, la energía osmótica tiene muchas opciones de convertirse en la energía del futuro.

Aún lejos de hacerse realidad

Los resultados son muy esperanzadores, pero aún queda lo más complejo: llevarlo a entornos reales y ver cómo otros compuestos químicos, presentes en esos entornos, pueden afectar a las células electroquímicas.

Según afirma el propio investigador, Christopher Gorski, todavía hay necesidad de mejora: “la tecnología está a más de cinco años de que nadie vea las plantas piloto cerca de las playas“.

Según explica Gorski, se necesitarán hacer varias cosas para traducir la tecnología en centrales eléctricas reales. “Primero, necesitamos optimizar la química. Hay numerosos materiales que podrían ser utilizados, pero sólo un puñado que se han probado. A continuación, tenemos que considerar los costos de cada componente en el dispositivo en relación con su rendimiento“.

El mayor desafío es el alto costo de las membranas de intercambio iónico. Reducir estos costes es crítico para hacer esta tecnología competitiva en relación con otras tecnologías de energía renovable.

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Buenas perspectivas para la éolica-marina

Foto. REVE

Foto. REVE

 

A través de Energética XXI

KIC InnoEnergy, principal promotor de programas de innovación en energía sostenible, y BVG Associates presentaron el pasado 11 de junio un estudio que analiza el impacto de 46 innovaciones tecnológicas que se desarrollarán en los próximos 10 años.  El resultado de este primer informe identifica las oportunidades y desafíos tecnológicos en la generación de energía eólica marina.

El informe pretende ser el primero de una serie dedicada a las energías renovables, que tienen como objetivo desarrollar modelos de coste creíbles para estas tecnologías, a partir de un análisis exhaustivo de las principales innovaciones tecnológicas que se estima que se aplicarán a medio plazo, y utilizando una metodología consistente y robusta.

Se han seleccionado las 46 innovaciones tecnológicas que presentan un mayor potencial para lograr una reducción significativa del coste normalizado de la energía (levelised cost of energy, LCOE) como resultado de modificaciones en el diseño de los componentes, en los sistemas de control o en los procesos asociados. El informe establece una clara distinción entre las innovaciones tecnológicas y las innovaciones en la cadena de suministro, que son tratadas por separado de manera simplificada.  Existen otras innovaciones tecnológicas en desarrollo y es posible que algunas de las que se describen en el informe resulten desbancadas por otras.

Según Antoni Martínez, Chief Technology Officer de Energías Renovables de KIC InnoEnergy: “pensamos que el valor del informe radica en la credibilidad del modelo de costes desarrollado y en el impacto que las principales innovaciones que se desarrollarán en los próximos años tendrá en el coste de la energía eólica marina.  El trabajo ha contribuido a crear herramientas para tomar decisiones en la priorización de las inversiones en innovación tecnológica, y con las que se puede llevar a cabo un seguimiento efectivo de sus resultados”.

La conclusión principal del informe es que el impacto de la innovación tecnológica en la energía eólica marina (excluyendo transmisión, cadena de suministro y aspectos financieros) podría suponer una reducción del 27% en el LCOE.

El análisis muestra que alrededor del 60% del impacto total previsto de la tecnología se origina en ocho áreas de innovación, entre las que destaca el aumento del tamaño del aerogenerador, que pasará de 4 MW a 8 MW.  El hecho de poder contar con menos aerogeneradores para un parque eólico representa un ahorro significativo en los costes derivados de la cimentación e instalación de los mismos, así como en una reducción de los costes de explotación y mantenimiento.  Todos los aerogeneradores de nueva generación que se encuentran actualmente en desarrollo cuentan con rotores con un grado de optimización muy superior al de los empleados hasta la fecha, y por ello son capaces de generar una producción de energía más elevada, incluso si no se tiene en cuenta la mejora de su fiabilidad y su menor mantenimiento.  El impacto combinado de aerogeneradores de mayor tamaño, la optimización del rotor, la mejora aerodinámica y del sistema de control, así como el diseño de una nueva generación de trenes de potencia sobre el  LCOE está en el entorno del 13%.

Con la publicación de esta serie de análisis en diferentes tecnologías de generación de energías renovables, KIC InnoEnergy pretende contribuir a establecer indicadores con los que medir el impacto de cada innovación tecnológica en el coste de la energía, que ayuden a la toma de decisiones y que permitan hacer un seguimiento más eficiente del resultado de los proyectos de innovación. Por otro lado, también intenta ofrecer su aportación para resolver los actuales desafíos existentes a nivel europeo: reducir la dependencia energética, mitigar los efectos del cambio climático y contribuir a la reducción de los costes energéticos.

El proyecto ENERsip en el que participa el Grupo ISASTUR, prueba sus investigaciones en Israel

El proyecto ENERsip en el que el Grupo ISASTUR participa desde sus orígenes, ha dado un paso más en el avance de sus investigaciones orientadas a conseguir el ahorro de energía en viviendas particulares, edificios y hasta barrios enteros. Israel será el escenario en el que se pondrán en práctica tres proyectos piloto en otros tantos edificios de diversas zonas del país. La Israel Electric Corporation (IEC) colaborará con la implantación del proyecto.  La noticia ha sido recogida por “Energías Renovables”, la web especializada en los temas relacionados con la eficiencia energética y un referente en este sector de la información. ENERsip es una iniciativa que tiene el objetivo de averiguar cómo optimizar la utilización de las infraestructuras de consumo y la generación a nivel residencial para ahorrar electricidad.

El principal proyecto de ENERsip es crear un control adaptativo, dirigido a conseguir la energía personalizable y con vocación de servicio. Un sistema de control de energía activa y proactiva, de coordinación, comunicaciones, control, informática y construcción en tiempo real de la generación y el consumo correspondiente en los edificios residenciales, comerciales y en los barrios.

Para hacerlo, ENERsip prestará apoyo a:

-Monitoreo de patrones de uso en los hogares,

-El control de la generación de energía en los edificios verdes,

-Proporcionar asesoramiento a los usuarios sobre cómo optimizar el uso,

-La integración en los barrios de la demanda y la producción,

-Proporcionar mecanismos para la integración con otras redes de energía,

-El desarrollo de una arquitectura de control global y el enfoque en el servicio abierto orientado a la plataforma, la implementación de SOA y tecnología de servicios web proporcionan un mecanismo novedoso para la eficiencia energética de los edificios hacia la demanda del usuario final, los nuevos modelos de negocio local de energía y servicios de empresas de servicios públicos . El resultado de la adopción de la plataforma ENERsip permitirá establecer nuevos patrones de comportamiento en la sociedad en general y reducir la dependencia económica de la energía intensa.

En este vídeo puede verse una explicación gráfica y muy pedagógica de lo que es el proyecto ENERsip.

Energías Renovables

La web Energías Renovables se hace eco de la noticia y señala que los científicos y tecnólogos que participan en el proyecto ENERsip, un consorcio compuesto por una decena de socios de cinco países europeos liderado por la empresa española Tecnalia, han diseñado, desarrollado y validado una plataforma TIC –denominada plataforma ENERsip– que, según informa la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), “permite reducir el consumo eléctrico a nivel residencial en torno a un 30%, integrando además instalaciones de micro-generación basadas en energías renovables como instalaciones solares fotovoltaicas instaladas en los tejados de las viviendas”. Asimismo, esta plataforma permite monitorizar los electrodomésticos mediante redes de sensores y actuadores para controlarlos de manera remota a través de aplicaciones web”. Los investigadores –informa UC3M– “han comprobado el funcionamiento del sistema en diversas simulaciones informáticas y han validado la plataforma en un proyecto piloto en tres edificios en diferentes puntos geográficos de Israel”.

La clave para conseguir el ahorro de electricidad radicaría en dos estrategias, según la UC3M: reducir el consumo eléctrico en los hogares (en torno a un 15 ó 20%) y ajustar el consumo y la generación eléctrica en los distritos (un 15 ó 20%, aproximadamente). El sistema proporciona a los usuarios información sobre sus consumos, permitiendo identificar los electrodomésticos que más gastan, y sugiere posibles soluciones, intentando modificar ciertos comportamientos y fomentando buenas prácticas que permitan reducir la factura eléctrica. Y, por otro lado, el sistema diseñado lleva a cabo acciones automáticas que permiten ajustar en la medida de lo posible el consumo de los domicilios dentro de un distrito con la generación procedente de fuentes de energía renovable dentro del mismo, reduciendo flujos energéticos y, en consecuencia, pérdidas y costes”.

El consorcio ENERsip (véase su sitio en la red), compuesto por una decena de socios de cinco países europeos, está liderado por la compañía española Tecnalia y cuenta con la participación de diversas empresas punteras en su campo, como Amplia Soluciones (España), Honeywell (República Checa), IEC (Israel Electric Corporation, Israel), ISA (Intelligent Sensing Anywhere, Portugal), ISASTUR(Ingeniería y Suministros de Asturias SA, España), MSIL (Motorola Solutions Israel Ltd, Israel), así como de centros de investigación como el ISR-UC (Institute of Systems and Robotics-University of Coimbra, Portugal), la UC3M (Universidad Carlos III de Madrid, España) y VITO (Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek, Bélgica).