Empresa de servicios energéticos | Zaragoza

miércoles, 16 de mayo de 2012

Célula solar con un 43.5% de eficiencia

En la carrera por conseguir energía del sol de la manera más eficiente y barata, nos vamos encontrando con todo tipo de células solares. Generalmente son noticias bastante esperanzadoras, porque nos invitan a pensar que la paridad de red está aún más cerca. Recientemente hemos sabido que la compañía Sharp ha conseguido una célula solar con una eficiencia del 43.5% (confirmada por el Instituto Fraunhofer de Energía Solar), superando su propia marca anterior de noviembre del 2011 (36.9%). Este registro se ha alcanzado con una sofisticada célula que incorpora una lente para concentrar la luz del sol.

Los compuestos de células solares normalmente utilizan capas para la foto-absorción que están hechas con dos o más elementos, como el indio y el galio. En este caso se ha empleado una tecnología de Sharp que consigue una estructura de apilamiento eficiente, creando una célula solar con una foto-absorción de triple capa, siendo la capa inferior de InGaAs (arseniuro de indio y galio). El incremento de la eficiencia se consiguió aprovechando la capacidad de esta célula para convertir eficientemente la luz solar en electricidad, y en una optimización del espacio entre los electrodos, minimizando la resistencia eléctrica de la célula.

Recordemos que los paneles fotovoltaicos (con células basadas en silicio) que actualmente están disponibles en el mercado, tienen una eficiencia comprendida entre el 15% y el 20%. Por ahora, la tecnología de Sharp solo se utiliza en satélites espaciales, pero la compañía está dispuesta a llevarla a la comercialización para un uso más general.

Fuente: Sharp

sábado, 14 de abril de 2012

Un futuro mejor es posible

Observar hoy la curva de demanda de energía del país nos trae una excelente noticia, siendo la mayor parte de la energía que hemos consumido de fuentes independientes de los combustibles fósiles. En concreto, la producción de la energía de origen eólico ha alcanzado el 40-45% de la demanda, un 30% de centrales nucleares, y un 20% de otras fuentes de energía en régimen especial. Solo un 10% de la energía ha provenido de combustibles fósiles, 5% de carbón y 5% de centrales de gas (ciclo combinado). Como resultado, las emisiones de CO2 ha sido de 3000-4000 ton/h, la tercera parte de un domingo "normal". Las fuentes de energía han generado incluso excedentes para la exportación de energía, y para la acumulación de agua en centrales hidráulicas.

Estos resultados se deben al esfuerzo invertido en los últimos años por conseguir fuentes de energía limpias, baratas, y respetuosas con el medio ambiente. Combinadas con políticas de reducción de energía y una conciencia de cuidado por el medio ambiente, es posible el abastecimiento eléctrico de la sociedad con contaminación cero.

viernes, 16 de marzo de 2012

El agotamiento de las reservas minerales

En 2008, la ingeniera química Alicia Valero estudió el capital mineral de la Tierra para su tesis doctoral (disponible aqui) realizada en el Centro de Investigación de Energías Renovables (CIRCE) de la Universidad de Zaragoza. Sus estudios sobre el agotamiento de las reservas minerales se publicaron de forma resumida en un artículo premiado en el Comité Científico Internacional de la 5ª conferencia sobre Desarrollo Sostenible en Energía, Agua y Medio Ambiente celebrada en Dubrovnik (Croacia). A. Valero afirma que durante el siglo XXI agotaremos las más importantes reservas minerales del planeta a menos que se promueva rigurosamente el reciclado de metales y otros minerales estratégicos y se gestione de manera transparante el capital mineral de la Tierra.

En realidad los materiales no desaparecen al ser utilizados. Por ejemplo, el aluminio de una lata no desaparece al convertirse en un residuo. No existe escasez de materiales, sino escasez de materias concentradas. Una mina es una ocurrencia muy infrecuente en la inmensidad de la corteza terrestre (una anomalía geoquímica). Al extraer materiales se disminuye su concentración, y la energía necesaria para extraer la siguiente tonelada aumenta exponencialmente, así como el impacto medioambiental asociado. Lo mismo ocurre al dispersar los materiales en forma de residuos, lo que puede solucionarse poniendo todas las latas del ejemplo, como ya comentamos en el artículo del reciclaje.

De acuerdo a las estimaciones de la autora, se habría agotado ya el 92% de las reservas de mercurio, el 79% de plata, el 75% de oro, el 75% de arsénico... En cuanto a los minerales más utilizados, la tasa de agotamiento del hierro sería del 28% y la del aluminio del 15%, en cambio la del cobre superaría el 50%.

Con el aluminio, el hierro y el cobre, la ingeniera química aplicó también el modelo de Hubbert para, al igual que se ha estimado con el petróleo u otros minerales energéticos, calcular cuándo se alcanzaría el pico de producción, a partir del cual comenzaría a descender.

El resultado que encontró es que, si bien este pico ya habría sido alcanzado por el petróleo en 2008 y llegaría para el gas natural en 2023 y para el carbón en 2060, en el caso del cobre esto ocurriría en 2024, en el del aluminio en 2057 y en el del hierro en 2068.

A los ritmos actuales de consumo de materias primas, aunque se descubriera el doble de lo que hoy se conoce como recursos explotables de la Tierra, los picos de consumo sólo se desplazarían unos treinta años en promedio. Aunque el problema se desplace una o dos generaciones, eso no es nada incluso en la escala temporal del ser humano.

Adicionalmente, la demanda mundial de tierras raras para la microelectrónica, fosfatos para la agricultura, metales para la construcción de infraestructuras, etc. está creciendo exponencialmente. Además la escala de las demandas choca con la de la oferta tecnológica. Por ejemplo, no existe platino o tierras raras suficientes como para almacenar el hidrógeno que moviera una posible sociedad basada en él, ni litio suficiente como para almacenar una pequeña parte de toda la energía eléctrica mundial que hoy se consume. Convertir la roca desnuda en una inmensa mina siempre será tecnológicamente posible pero el coste económico, energético y medioambiental lo hacen y lo harán inviable. Remover las selvas, las montañas, los océanos y los paisajes para buscar las últimas toneladas de minerales estratégicos, como hoy se hace con el oro, con los diamantes o con el coltán, no son el mejor futuro planetario que nos debería aguardar.

Como conclusión final la autora remarca la necesidad de instituciones mundiales que den transparencia y promuevan la gestión racional de los recursos minerales planetarios. El estudio remarca la importancia del reciclaje, y de una conciencia global de todos los ciudadanos del planeta en la necesidad de abordar el problema medio ambiental de una forma responsable, con un compromiso de reducir el consumo energético y de materiales de la sociedad.

viernes, 24 de febrero de 2012

Importancia del reciclaje

La sociedad y los procesos productivos generan, inevitablemente, residuos. Una política sostenible de residuos debe perseguir siempre su minimización. El mejor residuo será siempre aquel que nunca llega a producirse. Sin embargo, en el mejor caso en la menor cantidad posible, ciertos materiales acabarán convirtiéndose en residuos. En este caso cobra vital importancia la reutilización y el reciclaje, que suponen una recuperación de las materias primas y su reintroducción en los procesos productivos.

El reciclaje es un proceso por el cual los materiales de desecho son sometidos a tratamientos que permiten su transformación en nuevas materias primas o productos. Entre los beneficios ambientales de reciclar pueden citarse:

  • Supone un ahorro de materias primas, algunas de las cuales son escasas, o sólo pueden obtenerse mediante procesos extractivos muy costosos y contaminantes.
  • El reciclaje, permite ahorrar energía y reducir la contaminación, tanto en la fase de extracción como de fabricación.
  • Reciclar permite preservar los recursos naturales como el agua, la madera y los minerales.
  • Reciclar supone disminuir el volumen final de residuos que van a parar al vertedero, lo cuál debería ser siempre la última opción.

Pero, ¿cuál es la importancia ecológica del reciclaje? ¿Su efecto se hace notar realmente en el medio ambiente? ¿Es un invento de las grandes compañias para ganar más dinero? La respuesta es clara, el reciclaje es totalmente imprescindible en una sociedad moderna y sostenible. Por ejemplo:

  • Cada tonelada de papel recuperado contiene tanta fibra celulósica como 4 m3 de madera, lo mismo que unos 14-16 árboles.
  • 3.000 botellas de vidrio recicladas suponen una tonelada de residuos que no van al vertedero, y se ahorran 1,2 toneladas de materia prima y el 40% de la energía de fabricación.
  • Por cada dos toneladas de plástico reciclado se ahorra una de petróleo.
  • Reciclar el acero contenido en la hojalata permite reducir hasta en un 86% la contaminación atmosférica producida en el proceso de extracción y fabricación del mismo.
  • Por cada tonelada de aluminio reciclado se evita extraer cuatro toneladas de bauxita, el mineral a partir del cual se obtiene el aluminio y cuya extracción resulta costosa y muy contaminante.

martes, 7 de febrero de 2012

La mentira del hidrógeno

Como decíamos en esta entrada el fin del petróleo la era del petróleo es una realidad. Con ello, un buen número de fabricantes han propuesto distintas tecnologías para cubrir esta carencia, que es especialmente acusada en el sector automovilístico. Una de estas tecnologías, de la que mucho se ha venido a hablar (pero pocas cosas claras se dicen), es el hidrógeno. Pero,

¿Cuales son las verdades y mentiras del hidrógeno?

El hidrógeno es un elemento químico representado por el símbolo H. En condiciones normales de presión y temperatura, es un gas diatómico (H2) incoloro, inodoro, insípido, no metálico. El hidrógeno es altamente inflamable, debido a su enorme tendencia para combinarse con oxígeno para formar agua (H2O), motivo por el cuál el hidrógeno es casi inexistente en la atmósfera, existiendo la mayor parte en forma de agua.

La idea es emplear esta energía química para realizar un trabajo. Una célula de combustible es un dispositivo de conversión de energía electro químico. Es decir, es un generador que combina hidrógeno y oxígeno para obtener energía eléctrica. El único subproducto de esta reacción energía y agua, por lo que aparentemente es la panacea de la generación de energía.

La gran mentira del hidrógeno es considerarlo una fuente de energía. Esto no es correcto, dado que como hemos comentado el hidrógeno no existe en la Tierra en forma natural. Por el contrario es un vector energético, es decir, una forma de almacenar energía, igual que una batería eléctrica. Por tanto no evita que tengamos que generar esa energía mediante combustibles fósiles, energía nuclear, o energías renovables. El problema de la generación de energía sigue ahí, acrecentado por tener que abastecer al parque de vehículos mundial. El hidrógeno no soluciona el problema, no aporta nada nuevo al tapete de juego.

Por si no fuera suficiente, el problema es aún más grave. Supongamos que obtenemos hidrógeno por descomposición de agua, mediante una fuente energética. Este hidrógeno, lo combinamos en un vehículo para generar energía. En virtud de lo que nos dictan las leyes de la termodinamica, la energía obtenida es inferior siempre a la empleada para la descomposición del agua en hidrógeno. En definitiva, hemos perdido energía. ¿Cuanta? Pues aproximadamente el 50% en la carga, y 50% en la descarga, es decir, un 75% de la energía. Es mucho más eficiente empler la electricidad directamente en un motor eléctrico. Por otro lado, también puede obtenerse el hidrógeno de combustibles fósiles pero, una vez más, es más eficiente realizar la combustión directamente. El hidrógeno se convierte así en un paso innecesario que aumenta la ineficiencia global del sistema.

Dado que ha quedado claro que no es una fuente de energía, ¿como se comporta como forma de almacenar energía?

  • Las baterías de litio disponen de un rendimiento global de ciclo de 90%. Esto significa que para emplear 6 kWh, sería necesario emplear 6,6 kWh, frente a los 25kWh necesarios usando hidrógeno como almacenamiento.
  • El hidrógeno, en comparación con los hidrocarburos (como la gasolina o el propano), es mucho más difícil de almacenar. Su baja densidad hace que requiere de un tanque más grande y pesado para ser almacenado para almacenar la misma cantidad de energía. La sencillez molecular del hidrógeno hace que sea capaz de atravesar la mayoría de los materiales por mecanismo de difusión.
  • Incrementar la presión mejora el volumen por densidad haciendo los tanques más pequeños pero, en cualquier caso, más pesados que sus equivalentes en de hidrocarburos. Además obtener hidrógeno comprimido requiere energía para usar el compresor, lo que implica disipada en el ciclo.
  • Alternativamente el hidrógeno puede almacenarse de forma líquida. Sin embargo el hidrógeno líquido requiere almacenamiento criogénico y éste hierve alrededor de los –252.882 °C. Por lo tanto su licuefacción requiere una gran disipación de energía porque requiere un alto aporte energético para enfriarlo a esa temperatura. Los tanques también deben estar bien aislados para prevenir evaporación. Los tanques con aislante térmico suelen ser caros y delicados. Asumiendo que todo eso sea resuelto el problema de la densidad sigue. El hidrógeno líquido tiene peor densidad por volumen que los combustibles de hidrocarburo de aproximadamente 4 a 1. Estos son los principales puntos sobre el problema de densidad del hidrógeno puro: Hay alrededor de 64% mas hidrógeno en un litro de gasolina (116 gramos) que en un litro de hidrógeno liquido puro (71 gramos). El carbón en la gasolina también contribuye a la combustión de energía.
  • La mejor forma de almacenar hidrógeno sea, posiblemente, capturada por algún tipo de material. Se está investigando en estos aspectos.

Por lo tanto, es obvio que el hidrógeno no es la panacea que nos pintan. Por el contrario es simplemente una tecnología más, que deberá desarrollarse durante futuros años, pero que no podrá sustituir fácilmente las ventajas del petróleo.

Para finalizar, unas citas de expertos en el tema.

"Llevo más de treinta años fabricando motores, y le puedo asegurar que los motores de hidrógeno son económicamente inviables." Dieter Zetsche presidente de Mercedes(doctorado en ingeniería eléctrica y elegido en 2006 por Time Magazine como uno de los 100 hombres más influyentes del planeta)
"El hidrógeno no es un combustible natural. Hay que producirlo, y hasta la fecha es muy costoso. No resultará viable en un plazo previsible, y energéticamente es un desastre, porque producir el hidrógeno cuesta más energía de la que luego da." José María López, subdirector del Instituto de Investigación del Automóvil de la Universidad Politécnica de Madrid
"Sólo del 20% al 25% de la energía utilizada como fuente para sintetizar hidrógeno a partir de compuestos naturales puede recuperarse después para su uso final en células de combustible. Como las leyes de la física no pueden cambiarse con políticas o inversiones, la economía del hidrógeno nunca tendrá sentido." Ulf Bossel, European Fuel Cell Forum

lunes, 30 de enero de 2012

De Homo consumus a Homo responsabilus

Hoy compartimos con vosotros un vídeo titulado "De Homo consumus a Homo responsabilus". Este vídeo tiene un carácter divulgativo sobre costumbres responsables con el medio ambiente, y está especialmente destinado al público infantil.

Desde Laborener compartimos todo lo que se muestra en el vídeo, además de dar nuestro apoyo a este tipo de propuestas que permiten exponer y acercar al público las claves para un desarrollo sostenible, y de forma especial a aquellos destinados a los niños y jóvenes.

El vídeo está disponible en este enlace.

miércoles, 18 de enero de 2012

¿Gas natural, gas propano o electricidad?

Una pregunta habitual que se realiza habitualmente es que fuente de energía es mejor para climatizar los edificios. Por mejor entendemos tanto la más económica como la que sea menos contaminante.

¿Gas propano? ¿Gas natural? ¿Electricidad?

Existen varios sitios de Internet donde se aborda este tema y las conclusiones son, en muchas ocasiones, equivocadas. Igualmente la opinión general tiende a mezclar conceptos. Parte del motivo de esta confusión se debe a las distintas unidades con las que se tarifa lo que, unido a la diferencia de precios, hace difícil que sea evidente a simple vista que sistema es más económico.

También se escucha decir, en ocasiones, que un "calor" es peor que otro, o que a uno le cuesta calentar más que a otro. Esto, por supuesto, es incorrecto, puesto que la sensación de confort o la velocidad con la que se calienta un edificio depende exclusivamente del sistema de climatización y de la potencia del mismo, y no así de la fuente de energía empleada.