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Energia y Sostenibilidad

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    Actualizado: hace 1 hora 1 min

    Se celebra la edición nº 21 de la Conferencia Europea de Biomasa

    Mar, 06/11/2013 - 02:00

    Durante los días 3-6 junio de 2013 se ha celebrado en Copenhague (Dinamarca) la “21st European Biomass Conference and Exhibition-Setting the course for a biobased economy”, como continuación de los eventos que la Comisión Europea auspicia desde el año 1980 para la promoción y el desarrollo industrial de la biomasa.

     Autora: Paloma Manzanares  -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT

     A lo largo de más de 30 años, la European Biomass Conference and Exhibition (EU BC&E) ha combinado un simposio científico de alto nivel con una exposición industrial en el ámbito de la biomasa. Esta conferencia se sitúa en los primeros puestos de los eventos mundiales del sector. Esta edición está apoyada por diversas organizaciones internacionales, tales como, entre otras, la Comisión Europea, la UNESCO, el Ministerio de Asuntos Exteriores de Dinamarca, la DEA (Danish Energy Agency), el WCRE (World Council for Renewable Energy) y la asociación EUBIA (European Biomass Industry Association).

    Durante la Conferencia se han discutido temas de interés para los mercados de la biomasa en áreas técnicas y de negocio, que abarcan desde la evolución de recursos hasta el desarrollo de políticas, aprovechando experiencias destacadas en Europa y el mundo. El evento ha tenido como objetivo potenciar un intercambio internacional de experiencias en políticas, investigación y desarrollo, fabricación e instalación, así como llegar a ser un escaparate de las últimas tecnologías. Además, la conferencia ha ampliado su alcance al tema de la bioeconomía, un sector con una estrecha conexión con la bioenergía, donde Dinamarca se ha convertido en un país líder.

    El programa científico se ha dividido en cinco grandes áreas temáticas: i) recursos de biomasa, ii) I+D en tecnologías de conversión de biomasa para la producción de calor, electricidad y productos químicos, iii) I+D en procesos para combustibles sólidos, líquidos y gaseosos a partir de biomasa, iv) demostración industrial y conceptos de mercado, v) políticas, mercados y sostenibilidad de biomasa. Se han presentado más de 800 contribuciones divididas entre ponencias de apertura, sesiones orales y sesiones tipo póster.

    La Unidad de Biocarburantes de Ciemat, que participa regularmente en las ediciones de este simposio, en esta ocasión ha presentado el trabajo de investigación titulado: “Characterization of oligomers from olive tree pruning by high performance anion exchange chromatography, electrospray-mass spectrometry and enzymatic treatment”. Este trabajo se ha realizado el marco de un proyecto de investigación financiado por el MINECO para el desarrollo de procesos avanzados de fraccionamiento y conversión biológica para la obtención de energía y productos químicos a partir de poda de olivo.

    Producción de grafeno mediante rutas electroquímicas

    Vie, 06/07/2013 - 02:00

    Las propiedades únicas del grafeno le convierten en un material prometedor en diversos campos, lo que ha llevado por ejemplo a la Unión europea al inicio de un programa de I+D muy ambicioso.1 Estudios recientes de su síntesis mediante diferentes métodos han permitido avanzar en el problema crucial de su agregación, que está inducida por las fuertes interacciones π-π entre capas y por fuerzas tipo van der Waals. El desarrollo de métodos sintéticos de grafeno para aplicaciones a gran escala es otro de los grandes caballos de batalla, y las rutas electroquímicas son unas de las más prometedoras para alcanzar los objetivos deseables.

     Autora: [Suheda ISIKLI – IMDEA Energía]

    La producción sostenible de energía, incluyendo su producción, almacenamiento, gestión y consumo, están siendo objeto de una creciente atención debido al impacto negativo del consumo de combustibles fósiles. De entre todas las tecnologías necesarias para una mayor implementación de las renovables la más crítica es probablemente la de su almacenamiento, ya que las tecnologías actuales no alcanzan los requisitos deseables.

    En concreto, las tecnologías electroquímicas como las baterías o los supercondensadores necesitan combinar una mayor densidad de energía y una alta densidad de potencia. Las líneas de investigación más importante para ello buscan mejorar los materiales de electrodo y los electrolitos. Y entre los materiales de electrodo el grafeno es uno de los más prometedores.

    El grafeno es una monocapa de carbones sp2 ordenados hexagonalmente. Tiene una alta conductividad eléctrica intrínseca, una excelente conductividad térmica, una alta área superficial específica, una gran transmitancia óptica y una alta dureza mecánica. 2 Sin embargo, las propiedades dependen fuertemente del método de síntesis usado.

    Los métodos químicos sintéticos que se han propuesto hasta la actualidad para la producción del grafeno a partir de grafito producen en la mayoría de los casos defectos superficiales que deterioran las propiedades eléctricas del grafeno, además de usar procesos que no son medioambientalmente benignos. Por su parte, los métodos electroquímicos posibilitan una producción potencialmente más rápida, controlable y barata, pero han sido comparativamente poco estudiados des de la primera exfoliación electroquímica del grafito reportada por Liu et al. 3 

    En ese primer estudio se usó un método directo y sencillo para producir grafenos a partir de grafito en mezclas de líquido iónico (IL)/agua en las que los radicales hidroxilo y oxígeno producidos por oxidación anódica del agua empiezan la oxidación del grafito en sus escalones, facilitando a su vez la intercalación de aniones procedentes del líquido iónico. La alta constante dieléctrica del IL impide las interacciones de van der Waals entre capas que inducen el agrupamiento de grafenos y dan lugar a grafenos con propiedades eléctricas sin deteriorar.4 Estudios más recientes han obtenido grafeno por exfoliación electroquímica de grafito pirolítico altamente orientado (HOPG) en medio acuoso ácido,5 permitiendo vislumbrar una reducción drástica de costes en estos procesos.

    Esquema 1. Ilustración del proceso de exfoliación del graffito en mezclas de líquido iónico y agua.4

    El grafeno ya se ha usado como material de electrode en supercondensadores y baterías de ión litio, y ha mostrado una alta capacitancia específica, densidad de potencia y de energía, y larga ciclabilidad, además de una alta conductividad eléctrica,6 lo que le sitúa como un material muy prometedor para el desarrollo de dispositivos de almacenamiento electroquímico de energía de prestaciones mejoradas, por lo que la pregunta a responder en este momento es si se puede desarrollar un método de síntesis del grafeno que pueda escalarse para su aplicación industrial. Considerando las ventajas de la ruta sintética electroquímica es de esperar que reciba una mayor atención en los esfuerzos para responder afirmativamente a esta pregunta.

     

    Referencias

    1.        http://www.graphene-flagship.eu/GF/index.php

    2.        C. Xu, B. Xu, Y. Gu, Z. Xiong, J. Sun, and X. S. Zhao, Energy & Environmental Science, 2013, 1388–1414.

    3.        J. C. N. Liu, F. Luo, H.Wu, Y. Liu, C. Zhang, Advanced Functional Materials, 2008, 1518.

    4.        J. Lu, J. Yang, J. Wang, A. Lim, S. Wang, and K. P. Loh, ACS Nano, 2009, 3, 2367–2375.

    5.        C.-Y. Su, A.-Y. Lu, Y. Xu, F.-R. Chen, A. N. Khlobystov, and L.-J. Li, ACS nano, 2011, 5, 2332–9.

    6.        H. Zhang, X. Zhang, X. Sun, D. Zhang, H. Lin, C. Wang, H. Wang, and Y. Ma, ChemSusChem, 2013. DOI: 10.1002/cssc.201200904

     

    Empleo de materias primas alternativas para la obtención de combustibles limpios

    Mar, 06/04/2013 - 02:00

    Autor: Juan José Espada-URJC

    El progresivo agotamiento de los recursos fósiles junto con la creciente preocupación sobre el cambio climático, ha llevado en los últimos años a la búsqueda de combustibles más limpios. En este sentido los biocombustibles pueden ser una alternativa ya que su uso puede contribuir a la reducción de impactos medioambientales relacionados con las emisiones de CO2, aspecto muy importante en el sector del transporte. Dentro de los biocombustibles se pueden distinguir los obtenidos a partir de cultivos tradicionales,siendo los más importantes el biodiesel y el bioetanol. El biodiesel comercializado en la actualidad se obtiene a partir de aceites vegetales de soja, de palma etc.; mientras que las materias primas para obtener bioetanol son principalmente la caña de azúcar y el maíz. Ambos biocombustibles presentan como principal inconveniente su competencia con el mercado alimentario debido a las materias primas de las que se obtienen.

    Además, el uso de este tipo de biocombustibles está en entredicho por la masiva deforestación de vastas zonas tropicales debido a la extensión incontrolada de áreas para el cultivo de las materias primas. Por último, existen diferentes estudios donde se cuestiona que el uso de estos biocombustibles reduzca drásticamente las emisiones de CO2 debido a la utilización masiva de maquinaria agrícola y de fertilizantes. Como consecuencia de estos inconvenientes las investigaciones en este campo se centran en la búsqueda de biocombustibles obtenidos a partir de materias primas alternativas que no compitan con el mercado alimentario, y que su obtención sea medioambientalmente favorable.

    Existe una gran variedad de materias primas alternativas que potencialmente podrían ser empleadas para la producción de biocombustibles, pudiéndose agrupar en aceites de especies vegetales alternativas (por ejemplo jatropha curcas), aceites de microorganismos (microalgas y hongos), de origen lignocelulósico (paja) e incluso residuos (aceite de fritura). El problema de los aceites vegetales alternativos y de microorganismos es que su transformación en combustibles aptos para la automoción está en estudio, ya que poseen compuestos que, aunque minoritarios, pueden afectar de forma muy notable la calidad final del biocombustible. Las materias primas de origen lignocelulósico son las más abundantes y baratas, pero su compleja composición hace que sea difícil su conversión en combustibles líquidos aptos para su uso. Actualmente existen tres formas de llevar a cabo esa transformación: gasificación, pirolisis y licuefacción. Todas estas tecnologías presentan inconvenientes relacionados fundamentalmente con la eficacia energética y aspectos económicos. Por último las materias primas de origen residual como el aceite de fritura requieren un pretratamiento más o menos severo para obtener una calidad similar a la materia prima virgen. De esta forma se aprovecharía un residuo, lo que hace que su uso como materia prima para obtener biocombustible sea muy favorable desde un punto de vista medioambiental. Sin embargo, el uso de materias primas alternativas a las convencionales para obtener combustibles limpios aptos para su uso implica la modificación de procesos existentes o, en la mayoría de los casos, el desarrollo de nuevos procesos capaces de transformarlas en productos con especificaciones adecuadas y que, además, sean viables desde el punto de vista energético y económico.

    Científicos australianos han conseguido imprimir celdas solares

    Vie, 05/31/2013 - 06:02

    La impresora ha permitido a los investigadores del Consorcio Orgánico Solar Victoriano (VICOSC) imprimir las celdas fotovoltaicas orgánicas más grandes y flexibles jamás producidas.

     Autora:[Mª Belén Gómez Mancebo- CIEMAT]

    Las células solares modernas de este tipo son más versátiles que los paneles de silicio. Además, imprimir celdas solares de tal escala representa un gran paso para el equipo investigador, ya que en tan sólo tres años han pasado de sólo 2 centímetros a 30 centímetros de ancho o, lo que es lo mismo, del tamaño de una uña hasta el de una hoja de papel A3.

    El rendimiento obtenido por ahora está entre un dos y un cinco por ciento de eficiencia energética, y el objetivo es llegar al diez por ciento, el mínimo para que una célula se considere económicamente viable.

    Una de las grandes ventajas de la tecnología desarrollada es que se basa en técnicas existentes de impresión. Utilizando tintas semiconductoras, se pueden imprimir las celdas directamente sobre hojas de plástico flexible o acero. Además esta impresora tiene la capacidad de imprimir a una velocidad de hasta diez metros por minuto, lo cual significa que puede imprimir una celda cada dos segundos.

    Aunque la nueva impresora tiene un coste elevado, aproximadamente de unos 200.000 US$, los científicos implicados están de acuerdo en que abre un amplio rango de posibilidades para todo tipo de aplicaciones piloto como señalización, encendido de luces y otros elementos interactivos. Podrá utilizarse, por ejemplo, en los tejados, superficies de vidrio o incluso en dispositivos personales como los teléfonos móviles, las tablets o los ordenadores personales.

    Bioqueroseno, ¿realidad o ficción?

    Lun, 05/27/2013 - 02:00

    En los últimos años, se han realizado importantes esfuerzos para disminuir la fuerte dependencia del petróleo en el sector del transporte en carretera, incentivando el uso del biodiésel y del bioetanol. Sin embargo, ¿qué ocurre con el combustible de aviación?

     Autora: [Cristina Ochoa Hernández – Instituto IMDEA Energía]

    Los combustibles de origen fósil aún continúan siendo la principal fuente de energía a pesar de contribuir a las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, en el sector del transporte siguen suponiendo casi el 90% de la demanda de energía a nivel mundial. Para intentar reducir esta fuerte dependencia, la UE estableció que el 10% de la energía consumida en el transporte tuviera un origen renovable para el año 2020. Por ello, en los últimos años se ha promovido el desarrollo y el uso de los biocombustibles, en particular, del bioetanol, del biodiésel, y más recientemente, del hidrobiodiésel o green diesel. Sin embargo, el queroseno representa alrededor del 14% del consumo total en el sector del transporte, un porcentaje lo suficientemente elevado como para que merezca la pena intentar reemplazarlo parcialmente por un combustible de origen renovable (bioqueroseno).

     

    Figura 1.Consumo de energía en el sector del transporte por tipo de combustible en la UE-27 (Mton). Fuente: Eurostat

     

    En este sentido, la industria de la aviación prevé una mayor eficiencia en las turbinas así como el empleo de materiales más ligeros en su construcción que conlleven un descenso en el consumo de este combustible. Este hecho junto con el empleo de bioqueroseno son las estrategias planteadas para intentar cumplir con el objetivo marcado de reducir a la mitad las emisiones de CO2 del transporte aéreo para el año 2050.

    En España, Repsol e Iberia realizaron el primer vuelo en nuestro país con combustible renovable a finales del 2011. El carburante empleado fue una mezcla de un 25% de bioqueroseno, obtenido a partir del aceite de camelina, y el 75% restante fue queroseno procedente del petróleo. Esta planta oleaginosa no compite con los cultivos alimentarios, por lo que se considera como un biocombustible de 2ª generación. El proceso de producción consiste en someter al aceite extraído a un proceso de hidrotratamiento con hidrógeno, dando lugar a una mezcla parafínica de hidrocarburos, la cual debe ser sometida a un proceso de hidroisomerización. De esta manera, se consigue un combustible muy parecido al queroseno de origen fósil y que, mezclados hasta un 50% (bioqueroseno+queroseno), cumple con las especificaciones técnicas de este combustible, pudiendo ser usado tanto en las infraestructuras como en los aviones actuales.

    En la misma línea de actuación, y con el objetivo de producir combustibles de aviación sostenibles y probarlos en los sistemas logísticos existentes así como en operaciones de vuelo convencionales en Europa, surge el proyecto ITAKA (Iniciative Towards sustAinable Kerosene for Aviation) en 2012. Dicha iniciativa está formada por importantes empresas líderes en los sectores aeroespacial y de los combustibles, tales como SENASA, Camelina Company España, CLH, Neste Oil, Airbus, EADS…, y busca acelerar la comercialización de biocombustibles de aviación en Europa contribuyendo al programa de biocombustibles avanzados “Advanced Biofuels Flight Path”. Por este motivo, se contempla toda la cadena de producción del bioqueroseno, es decir, desde el cultivo de las plantas oleaginosas hasta su ensayo en aviones, pasando por la producción del biocombustible y su distribución. Además, se evaluará la sostenibilidad, la competitividad económica y la madurez de la tecnología, con el fin de identificar y abordar las barreras a la innovación y a la producción a gran escala. De hecho, uno de los mayores retos, y la primera etapa del mismo, es la producción de suficiente materia prima (aceite de camelina), para la producción del bioqueroseno necesario para acometer todo el proyecto (se estima que será necesario el suministro de unas 4.500 toneladas de dicho aceite).

    Aunque queda camino por recorrer para poder comercializar de manera generalizada este producto renovable, desde la IATA (International Air Transport Association) se espera que el bioqueroseno represente el 1% del total del combustible empleado para el 2015. Esperemos que, aunando esfuerzos, se puedan ir superando las dificultades tecnológicas y este biocombustible sea pronto una realidad.

    Fuentes: www.repsol.com; www.bioqueroseno.es; http://www.itaka-project.eu; http://www.camelinacompany.es

    Obstáculos que aún debe superar el hidrógeno para consolidarse como combustible habitual en motores

    Jue, 05/23/2013 - 02:00

    El empleo de hidrógeno como combustible en motores es ya una tecnología totalmente viable, robusta y con ventajas ambientales evidentes. ¿Por qué no se hace entonces un uso generalizado del mismo? La clave a esta pregunta parece encontrarse en la dificultad actual de asegurar un suministro adecuado del mismo a precios económicos.

    [Autora: Pilar Orihuela-INTA]

    El uso de hidrógeno como combustible en motores tiene dos ventajas evidentes. En primer lugar, el hidrógeno puede considerarse un combustible prácticamente limpio, ya que, exceptuando los óxidos de nitrógeno que pueden generarse a muy alta temperatura, las emisiones de CO y CO2 son despreciables. Y en segundo lugar, los motores de combustión son una tecnología ampliamente desarrollada y robusta. Adecuando las condiciones de operación del motor a las particularidades combustibles del hidrógeno, es posible obtener potencia mecánica o eléctrica con total fiabilidad.

    ¿Por qué no se hace entonces un uso generalizado del mismo?

    El presente artículo muestra algunos de los factores que dificultan la consolidación del hidrógeno como combustible en motores. La mayoría de estos factores son salvables con mayor o menor dificultad. Pero hay dos obstáculos fundamentales que impiden a día de hoy la implantación de una economía basada en el hidrógeno: (i) la dificultad de producir un hidrógeno barato y limpio, y (ii) la inexistencia de una red general de distribución para el mismo.

    • Infraestructura de producción, transporte y almacenamiento.

    A día de hoy, uno de los principales obstáculos que se encuentra la implantación de la llamada economía del hidrógeno es la inexistencia de una infraestructura de producción, transporte y almacenamiento de hidrógeno.

    El hecho de que no exista el hidrógeno tal cual en la naturaleza y que haya que fabricarlo, ya supone de por sí un inconveniente, ya que rivaliza con la disponibilidad y la abundancia de sus competidores, los combustibles fósiles. No obstante, se conocen a día de hoy varios métodos que permiten producir hidrógeno fácilmente, a un coste razonable, y sobre todo, con un mayor control de las emisiones.

    Las técnicas de reformado con vapor de gas natural o de gasificación del carbón, son técnicas relativamente probadas y baratas. Siempre añaden un sobrecoste al precio de adquisición del combustible de partida, pero el CO2 que inevitablemente se genera de la descomposición del hidrocarburo, es emitido de forma centralizada con lo que es más fácil de separar y gestionar. En el caso de gasificar biomasa, el proceso resulta aún mucho más limpio.

    La electrolisis se basa en la descomposición del agua por aplicación de una corriente eléctrica. Si el hidrógeno obtenido mediante esta técnica va a ser empleado a su vez para generación de electricidad, el proceso global es redundante y menos eficiente. Sin embargo, su empleo no carece de sentido dadas las ventajas que presenta el hidrógeno como vector energético en comparación con la electricidad y porque, además, el hidrógeno puede emplearse en otras aplicaciones finales, como por ejemplo la propulsión de vehículos. El hidrógeno producido por electrolisis es tan limpio como lo sea la electricidad empleada para su fabricación; si el origen de la electricidad empleada para el proceso es renovable, el hidrógeno se estará produciendo con muy bajas emisiones de gases de efecto invernadero.

    La descomposición termoquímica del agua consiste en aprovechar las elevadas temperaturas de los reactores nucleares o de los concentradores solares para producir hidrógeno de la descomposición del agua. Se trata de uno de los procesos de producción de hidrógeno más limpios que existen. Y en el caso concreto de emplear un reactor nuclear, dado que se está aprovechando un calor residual de la planta, el coste asociado a la producción del hidrógeno es muy bajo.

    También resultan muy limpios los procesos fotoelectroquímicos o fotobiológicos, los cuales consisten en producir hidrógeno por procesos metabólicos de bacterias o algas a partir de la luz solar. Sin embargo, estos procesos se encuentran aun en un estado de desarrollo más incipiente.

    Cada uno de estos métodos lleva asociada una huella del carbono. Para que el uso de hidrógeno en motores sea competitivo es necesario mejorar los métodos de producción de hidrógeno: reducir los costes y reducir las emisiones asociadas de gases de efecto invernadero. Para lograr implantar de lleno una economía basada en el hidrógeno es indispensable sustituir las actuales fuentes energéticas de producción del hidrógeno por otras de origen totalmente renovable.

    Otro de los obstáculos que dificultan el uso generalizado de hidrógeno en motores es su transporte y distribución. Como el hidrógeno tiene menos energía por unidad de volumen, los

    costes de distribución son más altos que los de la gasolina o el gasóleo. Actualmente, la mayor parte del hidrógeno se produce in-situ o cerca del punto de consumo, generalmente en grandes plantas industriales; y la distribución se hace por tubería o por transporte terrestre (en tanques presurizados, o licuado). Sin embargo, la consolidación del hidrógeno como combustible a nivel global, requeriría una red de transporte y distribución mucho más amplia.

    La distribución de hidrógeno por tuberías no resulta tecnológicamente muy compleja. El problema es que construir una red general de tuberías supone un desembolso inicial demasiado elevado. Una solución inicial podría ser producir el hidrógeno de forma regional o local. O también ir montando la infraestructura por fases, primero en núcleos donde se concentra mucho la demanda, y luego expandiéndola a otras áreas geográficas.

    Otra opción que se está barajando es aprovechar la infraestructura de distribución del gas natural, inyectando hidrógeno en los gasoductos y separándolo del gas natural en el punto de destino. Un gaseoducto es capaz de transportar hasta un 20% en volumen de hidrógeno sin modificaciones sustanciales.

    Una ventaja del hidrógeno es que puede mezclarse con gas natural en cualquier proporción para usarlo en los motores como combustible. Esto facilita la introducción del hidrógeno en el mercado a corto plazo, ya que la falta de una infraestructura de distribución puede ser compensada en parte con el uso de mezclas hidrógeno/gas natural.

    El almacenamiento en sí del hidrógeno no supone especial inconveniente más que en aquellas aplicaciones donde el espacio está limitado. Es el caso del almacenamiento a bordo de vehículos. El uso de hidrógeno para propulsión de vehículos se enfrenta al problema de la autonomía. La baja densidad energética del hidrógeno por unidad de volumen implica que hacen falta depósitos de combustible mucho más grandes para proporcionar la misma autonomía que los combustibles convencionales (gasolina o diesel). Las opciones hoy en día son transportarlo presurizado, o transportarlo licuado; pero ambas opciones dificultan el repostaje y además presentan problemas de seguridad que aún deben solventarse.

    Figura 1. Tanque de almacenamiento de hidrógeno licuado de Linde

    • Problemas asociados con la combustión.

    El hidrógeno como combustible presenta varias particularidades que lo diferencian considerablemente de otros combustibles.

    El primer problema que surge al emplear hidrógeno en un motor de combustión interna, especialmente en motores alternativos, es la disminución de la potencia. Por un lado, el contenido energético por unidad de volumen del hidrógeno es inferior al de otros combustibles; y por otro lado, su baja densidad reduce el espacio disponible en el cilindro o en la cámara de combustión para la entrada de aire. Con lo cual, el empleo de hidrógeno en un motor puede reducir su potencia hasta un 15%. Para evitar este problema, una solución es inyectar el hidrógeno comprimido o líquido.

    Otro aspecto negativo del hidrógeno es su baja energía de ignición, que hace que éste sea propenso a autoencenderse. Cuando se usa en motores alternativos, la mera presencia de puntos calientes puede provocar el encendido prematuro de la mezcla antes de aplicar la chispa, lo que produce efectos de choque (golpeteo) y reduce la vida del motor. Existen varias formas de evitar este problema. Una forma es inyectar el hidrógeno líquido, ya que su baja temperatura previene la preignición. Otra sería retrasar la inyección del hidrógeno en el cilindro, o diluir la mezcla con gases del escape. En cualquier caso, conviene evitar los puntos calientes, ya sea empleando válvulas de escape refrigeradas, motores multiválvula, o cualquier otro sistema.

    El hidrógeno también tiene una distancia de apagado muy pequeña lo que obliga a usar recubrimientos térmicos superficiales. La pequeña distancia de apagado, junto con la baja energía de ignición, favorecen además el retroceso de llama, por lo que el control de llama también se vuelve un aspecto importante en la combustión del hidrógeno.

    En las turbinas de gas, un importante parámetro a controlar a la hora de quemar hidrógeno es la temperatura máxima de llama. Para unas mismas condiciones de operación, la temperatura de combustión del hidrógeno puede ser unos 125 ºCmás elevada que la del gas natural. La temperatura de llama afecta de forma directa a la generación de óxidos de nitrógeno; a partir de 1500 ºC, la formación de NOx aumenta exponencialmente con la temperatura. Y además, la exposición continuada a determinados niveles térmicos también puede dañar los materiales de la turbina. El amplio rango de inflamabilidad del hidrógeno facilita el control térmico, ya que permite utilizar mezclas aire-combustible muy pobres para diluir la mezcla y reducir así la temperatura de llama. Además existen otras técnicas para el control de las emisiones, como la dilución con vapor o con nitrógeno.

    • Producción masiva.

    Por ser un combustible tan peculiar, la combustión de hidrógeno sólo es beneficiosa bajo ciertas condiciones de operación. En otras circunstancias, la combustión de hidrógeno presenta ciertos retos tecnológicos. Aun así, los motores de gasolina son fácilmente adaptables a la combustión de hidrógeno. Varios fabricantes como BMW, Ford, o Mazda, ya han demostrado la viabilidad de emplear hidrógeno como combustible para propulsión de vehículos, habiendo adaptado con

    éxito motores de gasolina a su uso con hidrógeno, y alcanzando ya eficiencias por encima del 40%.

    Figura 2. Mazda Premacy Hydrogen RE Hybrid, y BMW Hydrogen 7

    Para que estos vehículos propulsados con motores de combustión de hidrógeno sean competitivos sólo es necesario que comiencen a fabricarse de forma masiva, ya que tecnológicamente no presentan especial complejidad.

    El desarrollo de turbinas de gas alimentadas con hidrógeno no está tan avanzado pero también existen varios fabricantes como General Electric o Siemens que han adaptado algunos de sus modelos al uso de hidrógeno, obteniendo motores de suficiente fiabilidad y robustez.

    Figura 3. Turbina de gas 7FA de General Electric, capaz de quemar hidrógeno.

    • Seguridad y aceptación social.

    La seguridad en la implantación del hidrógeno como combustible es un tema que preocupa, sobre todo en su aplicación a vehículos. El hidrógeno es un gas incoloro e inodoro, difícilmente detectable por los sentidos humanos. Además, su amplio rango de inflamabilidad y su baja energía de ignición, favorecen la aparición de incendios. Los actuales sistemas de transporte y almacenamiento de hidrógeno ya disponen de estrictos medios de seguridad para controlar estos aspectos, sin embargo, aún existe cierto rechazo social hacia el hidrógeno. Para poder consolidar el hidrógeno como combustible es necesario favorecer la aceptación social del mismo, informando del estricto control de seguridad que existe, y educando en las importantes ventajas medioambientales de su uso.

    Récord en la concentración de CO2 en la atmosfera: 400 ppm

    Mar, 05/21/2013 - 02:00

    La concentración de CO2, uno de los principales responsables del efecto invernadero, ha alcanzado, el pasado 8 de Mayo, el nivel de 400 partes por millón,  cifra record de la era industrial. No existe unanimidad en cuanto al nivel de concentración de CO2 a partir del cual los efectos en el clima serán importantes. Algunos científicos argumentan que con esta cifra ya se ha sobrepasado el nivel en el cual se aceleran los impactos sobre el cambio climático mientras que otros lo cifran en 450 ppm, que implica un aumento de la temperatura media global de la tierra en2ºC, como límite que no se debe sobrepasar.

    Autor: [R. M. Navarro – Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC)]

    El nivel de concentración de CO2 de 400 ppm ya se había alcanzado puntualmente el año anterior en estaciones de medida del Ártico, pero las lecturas medias nunca habían alcanzado este nivel a lo largo de un día entero que es lo que ha sucedido ahora (Figura 1). Los nuevos datos de concentración de CO2 provienen de sensores situados en la cima del monte Mauna Loa, el volcán más alto de las islas Hawai, que ha sido durante años el punto de referencia en el estudio de la evolución de estas emisiones. Los sensores de Hawai llevan medio siglo tomando muestras de aire limpio y fresco que ha circulado en el océano Pacífico a miles de kilómetros de la costa y las grandes ciudades (Figura 2).

    Figura 1. Concentración de CO2 medida en el observatorio Mauna Loa durante la semana del 2 al 8 de Mayo (2013). Las medidas del día 8 sobrepasaron las 400 ppm

     

    Figura 2. Evolución de la concentración de CO2 medida en el observatorio Mauna Loa en los últimos 50 años

    Se estima que la última vez que la Tierra alcanzó estos niveles de concentración de dióxido de carbono en la atmósfera fue hace más de 2.5 millones de años (Plioceno), cuando la temperatura era3ºCmás alta, cuando no existía hielo en el Ártico, la sabana se extendía por lo que hoy es el desierto del Sahara y el nivel del mar era cinco metros más alto.

    La concentración atmosférica del dióxido de carbono aumenta y desciende en ciclos temporales durante el año (figura 2) con lo que su nivel volverá a situarse por debajo de las 400 ppm durante la primavera-verano ya que el crecimiento de las plantas en el hemisferio norte captura 10.000 millones de toneladas de carbono de la atmósfera en estas estaciones.  No obstante, los expertos alertan de que el descenso en la concentración será breve y de que cada vez se está más cerca el momento en que el que en ningún punto de la Tierra se registren menos de 400 ppm en cualquier estación del año.

    La elevada cifra de concentración de CO2 alcanzada simboliza un recordatorio serio de que los esfuerzos realizados hasta la fecha para  controlar las emisiones provocadas por la actividad humana no han dado fruto. En cualquier caso por el patrón de crecimiento que estamos siguiendo, las 450 ppm de concentración de CO2 se podrían alcanzar en las próximas décadas con resultados catastróficos para el clima lo que indica que se deben realizar esfuerzos adicionales para revertir dicho crecimiento.

    Aprovechamiento de biomasa lignocelulósica: proceso BIOFINE

    Vie, 05/17/2013 - 03:00

    El proceso Biofine, propiedad de Biofine Renewables (Waltham, Massachusetts, EE.UU.) una compañía de desarrollo de tecnología para procesos de biorrefinería, se presenta como una tecnología eficaz, desde el punto de vista económico y de emisiones de carbono, para la conversión de materia lignocelulósica renovable en productos químicos y combustibles tradicionalmente preparados a partir de combustibles fósiles. El proceso propuesto presenta un ciclo de vida del carbono con un ahorro próximo al 100% con respecto a la producción equivalente a partir de materias primas fósiles.

    Autor: [Gabriel Morales, Universidad Rey Juan Carlos]

    Proceso Biofine

    El proceso Biofine es un proceso de hidrólisis ácida para la conversión de celulosa en ácido levulínico, una molécula plataforma con docenas de usos potenciales conocidos. Como subproducto se obtiene ácido fórmico, pudiéndose obtener también furfural si la materia prima contiene hemicelulosa. Es un proceso termoquímico sencillo que permite la conversión de celulosa a partir de una amplia variedad de materias primas. Se trata de un proceso de hidrólisis, por lo que la presencia de agua (hasta un 50% en peso) en la materia prima no es un problema para la economía del sistema. Al tratarse de un sistema químico no necesita tiempos largos de reacción como los procesos enzimáticos o de fermentación biológica utilizados. De hecho, la reacción se produce en cuestión de minutos, reduciendo considerablemente la inversión y el tamaño de la instalación.

    Figura 1. Diagrama del proceso Biofine (www.mainebioproducts.com)

    Química del proceso:

    El proceso funciona mediante la “ruptura” de cualquier materia lignocelulósica de partida en presencia de un catalizador ácido mineral (p.ej. ácido sulfúrico) diluido en agua, y empleando una temperatura moderada con un diseño de reacción basado en un reactor dual que permite una elevada producción con un alto rendimiento. La fracción de celulosa es transformada en ácido levulínico y ácido fórmico, mientras que la fracción de hemicelulosa se descompone en furfural, que se puede aprovechar como tal o que puede convertirse a su vez en ácido levulínico. Cada uno de estos productos primarios presenta potencial como “plataforma” para la producción de otros productos de valor añadido. La lignina, junto con otros componentes inertes de la biomasa, se extrae en forma de alquitrán de alto contenido en carbono que puede valorizarse energéticamente o transformarse en otros productos (negro de humo, carbón activado, fibra de carbono, etc.).

    La tecnología se basa en un sistema de reacción continua de dos etapas que opera a las condiciones de temperatura, concentración de catalizador ácido y tiempo de residencia adecuados para obtener elevados rendimientos de ácido levulínico, ácido fórmico y furfural. Las condiciones de operación típicas son:

    Temperatura: de 190 a 220 ºC

    Concentración de ácido: de 1 a 5 % en peso

    Tiempo de residencia: 15 minutos (total de las dos etapas de reacción)

    Figura 2. Planta piloto del proceso Biofine (Old Town, Maine, EE.UU.)

     

    Ventajas tecnológicas

    Empleando solo calor y presión en un entorno químico cuidadosamente controlado, el proceso Biofine de conversión de lignocelulosa evita muchos de los problemas que afectan a otros procesos de conversión de biomasa. Los procesos de gasificación que convierten la biomasa en un gas y que a continuación transforman catalíticamente el gas en combustibles líquidos se pueden ver afectados por la variabilidad natural de la biomasa. Por otro lado, la conversión biológica afronta el reto de crear microorganismos que puedan digerir y soportar la variedad de materias primas y contaminantes naturales.

    Ventajas en la materia prima

    Una de las principales ventajas de este proceso es la flexibilidad en la materia prima. Se puede emplear cualquier tipo de biomasa con celulosa suficiente (o cualquier otro carbohidrato), incluyendo residuos forestales de bajo coste, astillas de árbol enteras, residuos agrícolas, restos de comida, papel reciclado, incluso residuos sólidos urbanos clasificados.

    Estrategia de desarrollo

    Los proyectos actualmente planteados emplearían biomasa forestal y residuos orgánicos para producir ácido levulínico, que se transformaría mediante reacción con etanol en levulinato de etilo, compuesto con excelentes propiedades como biocombustible. El ácido fórmico y el furfural se venderían a la industria química, y el alquitrán carbonoso se podría quemar en la propia instalación para generar vapor y energía para el proceso.

    Se contempla la construcción de una primera instalación de este tipo (biorrefinería) de gran capacidad para reducir los costes unitarios, lo que requerirá, en primer lugar, una salida comercial para el ácido levulínico producido. No obstante, el interés en este producto ha aumentado enormemente en los últimos años. El reto actual se encuentra en encontrar la financiación necesaria para la construcción de la primera instalación de este tipo, y por ello la empresa Biofine Renewables se ha centrado en minimizar tanto los costes de inversión como los riesgos técnicos.

     

    España cierra 2012 con un 8,5% de biocarburantes

    Lun, 05/13/2013 - 06:51

    La Comisión Nacional de la Energía (CNE) acaba de publicar el informe sobre certificación y comercialización de biocarburantes correspondiente a diciembre de 2012. Aparte de las mensuales, las cifras más relevantes adelantadas de 2012 son la participación con un 8,5 % de los biocarburantes en el transporte (el Gobierno la ha rebajado al 4,1 % para 2013) y el descenso generalizado de su venta: biodiésel (un 8 % menos) y bioetanol (un 11 % menos).

    Autora: [Felicia Sáez Angulo. Unidad Biocarburantes. Ciemat]

    Otra de las confirmaciones que ofrecen estos datos provisionales es el cumplimiento holgado de las obligaciones de incorporación de biocarburantes en el transporte en contenido energético, que para 2012 se habían establecido en 6,5 % en el general, 7 % en gasóleos de automoción y 4,1 % en gasolinas. Diciembre de 2012 concluyó con 9,5 %, 10,8 % y 3,8 %, respectivamente, lo que deja el cumplimiento de 2012 en un 8,5 %, 9,5 % y 4,1 %. Es decir, se cumplen los objetivos y los porcentajes se alejan de los nuevos aprobados por el Gobierno para el presente año: 4,1 % (general), 4,1 % (biodiésel en gasóleos) y 3,9% (etanol en gasolinas).

    Se mantiene el 900 % de incremento de ventas de hidrobiodiésel. Sigue destacando sobremanera en las cifras aportadas por la CNE el 872 % (886.495 m3) de subida de este biocarburante con respecto al vendido en 2011 (91.196 m3). Sin embargo, tanto el biodiésel (-8,39 %) como el bioetanol (-11,06 %) se mantuvieron a la baja durante el pasado año, pasando de 1.831.000 a 1.677.000 m3 en el primer caso y de 445.000 a 396.000 m3 en el segundo. Las cifras del hidrobiodiésel en 2012 duplican las del bioetanol.

    La información de la CNE también aporta datos sobre la producción nacional. En cuanto a los biocarburantes susceptibles de mezclar con gasóleos, alcanza su máximo en marzo (69.391 m3) y el último trimestre muestra una tendencia descendente hasta los 51.622 m3 de diciembre, “motivado por el fuerte descenso de la producción de hidrobiodiésel (1.504m3), compensado sólo parcialmente por el aumento de la de biodiésel (50.118 m3)”. Sobre las importaciones, el máximo se da en mayo (247.146 m3), “mostrando a partir de octubre una tendencia descendente que las sitúa en diciembre en los 127.208 m3, como consecuencia del fuerte descenso de las de hidrobiodiésel(39.010m3).

    En el caso del etanol, la producción nacional aparece con un ligero aumento en diciembre de 2012 hasta alcanzar el valor máximo de producción en todo el año (42.142 m3). Con respecto al balance exterior, la CNE afirma que “en diciembre aumentan las importaciones doblando casi la cifra del mes anterior (6.323 m3) y disminuyen, por el contrario, las exportaciones (19.109 m3)”. Por último, solo el 2,93 % del biodiésel y el 0,16 % del bioetanol expedido en las estaciones de servicios presentaban mezclas etiquetadas.

    Fuente: Boletín Energías Renovables [newsletter@energias-renovables.com]

    Inaugurada la mayor planta de aprovechamiento de energía solar del mundo

    Vie, 05/10/2013 - 03:00

    Autora: Gemma Gómez-Universidad Rey Juan Carlos

    Después de tres años de construcción, el pasado 17 de marzo fue inaugurada en Madinat Zayed, a unos 120 kilómetros al sureste de Abu Dhabi (Emiratos Árabes Unidos), Shams 1, la mayor planta de aprovechamiento de energía solar en todo el mundo. El coste del proyecto ha ascendido a unos 440 millones de euros y ha contado con la participación de la empresa española Abengoa (20 %), la emiratí Masdar (60 %) y la francesa Total (20 %), que también serán las encargadas de la operación y actividades de mantenimiento de la planta.

    La planta ocupa una superficie de 2,5 kilómetros cuadrados (comparable con la extensión de 285 campos de futbol) y consta de 258.048 espejos parabólicos agrupados en 768 colectores cilindroparabólicos. Tiene una capacidad de producción de 100 MW de energía limpia y se espera que sea capaz de abastecer las necesidades de más de 20.000 hogares.

    Shams-1 cuenta con la tecnología de última generación cilidroparabólica y cabe destacar, entre otras innovaciones, el sistema de refrigeración seca, la existencia de una caldera auxiliar de calentamiento y el empleo de una pequeña cantidad de gas natural para conseguir un aumento de su eficiencia durante el día y permitir la generación de electricidad por la noche.

    Los beneficios que conlleva la inauguración de esta planta solar son la introducción de energías renovables en Abu Dhabi y, desde el punto de vista medioambiental, evitar la emisión de 175.000 toneladas de CO2 al año.

    La inauguración de Shams 1 es un gran avance para la energía renovable en Oriente Medio. Como en el resto del mundo, la región se enfrenta al reto de satisfacer una creciente demanda de energía a la vez que trabaja para reducir su huella de carbono. Shams 1 constituye un importante hito demostrando que es posible suministrar energía renovable a gran escala de forma sostenible, asequible y segura”, declaró el consejero delegado de Masdar.

    Shams 1 es un ejemplo de cómo la colaboración de empresas puede conseguir soluciones energéticas limpias a gran escala que ayudan a satisfacer la creciente demanda de energía.

    Vista aérea de Shams 1, en Abu Dhabi, con una capacidad de 100 MW.

    Materias residuales para la producción de Biodiésel

    Mar, 05/07/2013 - 09:58

     

    Autor: José Iglesias-Universidad Rey Juan Carlos

    El biodiesel es probablemente, desde una perspectiva histórica, el biocarburante más antiguo que existe. El primer ejemplo del uso del biodiesel en motores de combustión interna fue llevado a cabo por el propio Rudolf Diesel, que empleó como combustible para las demostraciones de los primeros prototipos de su invención un aceite refinado de cacahuete. Así pues, lo que podría considerarse el primer ejemplo de uso de un biocarburante (biodiesel) de la historia se produjo hace ahora más de 100 años. Esta idea revolucionaria de Diesel, el uso de aceites vegetales como carburantes, se topó con una coyuntura económica muy desfavorable, puesto que el desarrollo de la industria petrolera en esos momentos, en fase de expansión exponencial, llenaba el mercado de destilados medios del petróleo a muy bajos precios. De este modo, el uso de biocarburantes en automoción no ha sido una prioridad hasta hace bien poco, que se ha renovado el interés por los métodos de fabricación y el uso de estos productos. Parte de este interés reside en un crudo petrolífero cada vez más escaso, costoso y de menor calidad, que obliga a procesos de refino y transformación cada vez más complejos, y que se traduce en un importante traslado de costes de fabricación hacia los productos finales, entre los que se encuentran los carburantes. Por otro lado, las normativas que fomentan, promueven y, en ocasiones, obligan al uso de biocarburantes, son también un importante incentivo para el estudio, la innovación y la investigación en el desarrollo de nuevos procesos, cada vez más eficientes y rentables, para la producción de biocarburantes.

    El biodiesel se obtiene convencionalmente a partir de la reacción de los triglicéridos presentes en materias primas oleaginosas con alcoholes de cadena corta, dando lugar a esteres alquílicos lineales con estructuras moleculares ciertamente parecidas a la del diesel obtenido a partir del petróleo. De forma habitual, las materias primas oleaginosas empleadas para la producción de biodiesel suelen ser aceites vegetales mientras que, como alcohol de cadena corta, el más empleado es el metanol, dando lugar por tanto a ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME, acrónimo de su denominación en inglés), que son los componentes fundamentales del biodiesel. Finalmente, el principal proceso de producción de biodiesel implantado a escala industrial hace uso de catalizadores homogéneos básicos, fundamentalmente sosa o potasa. Este método de producción, aunque es el más extendido, conlleva serias desventajas, siendo probablemente la más importante la necesidad de partir de un aceite de elevada calidad, con bajo índice de acidez e impurezas, para evitar la generación de productos indeseados y asegurar el buen progreso de la transformación química. Estas características demandadas para la materia prima hacen que, en muchas ocasiones, el aceite vegetal de partida para la fabricación de biodiesel sea en realidad un alimento, lo que ocasiona un grave problema de competencia entre dos sectores, el de la alimentación y el de los biocarburantes, por una misma materia prima, derivando en el incremento del precio de la misma.

    Como alternativa a las materias primas tradicionales empleadas en la fabricación de biodiésel, numerosos trabajos de investigación se han centrado en la búsqueda de otras fuentes de material oleaginoso que no tengan aplicación en el sector de la alimentación. En este sentido, las más interesantes son probablemente aquellas que surgen como residuo de una primera utilización, y por lo tanto el proceso de producción del biodiesel se convierte a su vez en un proceso de revalorización de un residuo.  Quizás la materia prima representativa de este grupo de materiales oleaginosos es el aceite usado de cocina, cuya composición química es esencialmente la misma que el aceite vegetal de partida, pero que no tiene aplicación en el sector de la alimentación humana y, por lo tanto, su transformación en biocombustible constituye un excelente destino final. Sin embargo, el aceite usado de cocina, aun siendo el más renombrado, no es la única fuente alternativa de material oleaginoso para la producción de biodiesel. Otras materias primas son grasas animales sin valor alimenticio, grasas amarillas y marrones entre otras muchas. Respecto de las grasas animales, diversas investigaciones han confirmado la posibilidad de producir biodiesel a partir de un gran número de ellas como aceites de pescado, pollo, grasas de cerdo y sebo de ternera. Las grasas amarillas y marrones son mezclas de aceites vegetales usados y grasas animales con diferentes grados de acidez, mucho mayor en el caso de las grasas marrones. Ambas se obtienen como residuos del procesado industrial de alimentos, y por tanto no se emplean en el sector de la alimentación humana. Aparte de estos materiales, existen otros muchos que contienen una importante cantidad de lípidos y que podrían constituir un buen aporte de material oleaginoso con el que producir biodiesel. Ejemplos de ello son los lodos de depuradora, que llegan a contener un 10% de lípidos en base seca, o los posos de café usados, que como semilla vegetal originalmente, llegan a contener hasta un 20% de lípidos en base seca.

    Respecto de la disponibilidad de todos estos materiales, muchas de estas sustancias se encuentran disponibles en una elevada cantidad. Sólo en Europa, 8,5 millones de toneladas de estos residuos oleaginosos se producen de forma anual, mientras que en Estados Unidos, la cantidad disponible es de 8,0 millones de toneladas anuales. La transformación de todos estos residuos, cuyo destino principal es el vertedero, en biodiesel, podría dar lugar a la duplicación de la producción europea de biodiesel, mientras que, en los Estados Unidos el incremento supondría cuadruplicar la producción actual de biodiésel.

    El biodiesel resultante del empleo de estos materiales residuales no difiere significativamente de aquel que se obtiene a partir de materias primas más convencionales, pero exige el empleo de tecnologías de producción más avanzadas que las actualmente en uso (pretratamientos, esquemas de procesado, catalizadores,…), por lo que el esfuerzo de desarrollo para poder utilizar estas materias primas residuales en la fabricación de biodiesel es aún importante. Por el contrario, el beneficio resultante de obtener biodiesel a partir de una materia prima residual, tanto desde un punto de vista económico como medioambiental, parece compensar los esfuerzos necesarios.

     

    La aeronave que funciona con energía solar “Solar Impulse” realiza su primer vuelo de prueba en EE.UU

    Mar, 04/23/2013 - 04:00

    “Solar Impulse”, el avión solar desarrollado desde 2005 en Suiza, realizó su primer vuelo en Estados Unidos este sábado, en una gira de entrenamiento para realizar su meta de dar la vuelta al mundo en 2015.

    Autor: [Miguel Sánchez Sánchez - CIEMAT]

    El ‘Solar Impulse’, gracias a 12.000 celdas fotovoltaicas distribuidas en sus alas que cargan las baterías del avión puede volar tanto de día como de noche, sin necesidad de utilizar combustibles fósiles. El avión tiene la envergadura de un Airbus A340 y tiene el peso de un automóvil utilitario, una combinación que permite alcanzar una velocidad de crucero de 70 kilómetros por hora. Lógicamente, el diseño del avión tiene sus limitaciones y el fuselaje del avión es bastante ligero, un aspecto que lo hace vulnerable a los cambios meteorológicos lo que podría suponer un problema para su gira mundial.

    Alrededor del 2% de las emisiones de carbono a nivel mundial proceden de la industria aeronáutica, es por ello que  la búsqueda de nuevas vías que permitan compatibilizar el transporte aéreo con el desarrollo sostenible se hace imprescindible. Los gestores del proyecto han realizado una gran cantidad de vuelos de prueba, la mayoría de ellas en Europa. Ahora, trasladándolo a Estados Unidos, sus gestores pretenden encontrar nuevos socios.

    Si bien el avión solar aún sigue siendo sólo un prototipo experimental, puede abrir el camino hacia aviones mucho más eficientes y, sobre todo, respetuosos con el medio ambiente. El Solar Impulse está diseñado para mostrar el potencial de la energía solar y nunca sustituirá a los vuelos comerciales impulsados por combustibles fósiles.

    Considerado el aeroplano solar más avanzado del mundo, el Solar Impulse despegó de Moffett Field en Mountain View, California, en la madrugada del 19 de abril, con las primeras luces del día, volando sobre la Bahía de San Francisco durante dos horas. Este vuelo de prueba es previo al inicio de un viaje que comenzará el 1 de mayo y que le llevará desde la Bahía de San Francisco hasta el aeropuerto de JFK de Nueva York, su destino final, a principios de Julio, con diversas escalas en Phoenix, Dallas y Washington, DC. Entre Dallas y Washington, el avión también se detendrá en una de estas ciudades Atlanta, Nashville o St. Louis. Cada etapa de vuelo durará entre 20 y 25 horas, con paradas de 10 días en cada ciudad.

    André Borschberg y Bertrand Piccard, cofundador y presidente del Solar Impulse, respectivamente, manifestaron después de este vuelo, que están cerca de ser capaces de poner en marcha los vuelos sin escalas, necesarias para dar la vuelta al mundo. Objetivo que mantienen para dentro de dos años.

    Ciclos termoquímicos basados en carbonatos alcalinos y óxidos metálicos para la producción de H2 y gas de síntesis

    Vie, 04/19/2013 - 11:24

    En los últimos años han comenzado a aparecer nuevos ciclos termoquímicos para producción de hidrógeno y gas de síntesis, basados en los procesos originales propuestos en los años 70 pero con modificaciones en los materiales, con el fin de aumentar la eficiencia, empleando sustancias  menos tóxicas y corrosivas que suponen una mejora medioambiental.

    Autora: [Alicia Bayón Sandoval– Instituto IMDEA Energía]

    La producción de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos  constituye una tecnología libre de emisiones contaminantes, y capaz de ser acoplada a los sistemas de concentración de energía solar, y que por tanto   puede considerarse como un almacenamiento de esta fuente de energía en forma de enlaces químicos.

    Dentro de los ciclos termoquímicos, los basados en óxidos metálicos están cobrando especial importancia en los últimos años. Estos procesos suponen el empleo de materiales los cuales son capaces de ser reducidos a temperaturas elevadas para, posteriormente, descomponer el agua (y el dióxido de carbono) y producir hidrógeno (o gas de síntesis, mezcla de H2 y CO)  según sea conveniente dependiendo del producto demandado. En esta etapa se lleva a cabo la oxidación del material correspondiente, que estaría disponible para iniciar un nuevo ciclo. En los ciclos de dos etapas, requieren de las elevadas temperaturas de reducción >1500ºC, las cuales se encuentran lejos de los valores de temperatura de trabajo de las plantas de concentración solar actuales y de los reactores nucleares (700-1000ºC).

    En este contexto, los investigadores del Instituto Tecnológico de California han propuesto una modificación de los materiales del ciclo termoquímico original de Na-Mn (NaOH-MnO), con el fin de facilitar la descomposición del agua en hidrógeno siguiendo el siguiente proceso:

    Figura 1: Esquema del ciclo termoquímico de Mn3O4/Na2CO3 [1]

    En el esquema se observa cómo en una primera etapa, el Mn3O4 reacciona con carbonato para producir el óxido mixto NaMnO2 y MnO (1), formado a partir de la disociación del Mn2+ presente en la espinela Mn3O4. Posteriormente, el MnO junto con el Na2CO3 restante reaccionan con el H2O para producir hidrógeno y NaMnO2 a 850ºC(2). En la siguiente etapa, el óxido mixto formado se descompone mediante la extracción del Na+ de la estructura, empleando H2O a 80ºC, (3), formando materiales libres de sodio como el carbonato de manganeso y Mn3O4 inicial. Finalmente estos materiales se calcinan a 850ºC para recuperar todo el óxido de partida (4) mientras que el carbonato de sodio extraído es recirculado a la etapa de producción de hidrógeno (1), previa etapa de evaporación del agua.

    Sobre este esquema inicial, los investigadores han estudiado varias modificaciones, como el empleo de carbonatos de potasio y litio (K2CO3 y Li2CO3), cuyas propiedades son similares a las del carbonato de sodio. En primer lugar se evaluó la producción de hidrógeno a partir de las distintas fuentes de carbonatos observándose que el carbonato de litio es el más activo de los tres compuestos para la formación de hidrógeno y que en la reacción con carbonato de potasio, el óxido de manganeso no fue capaz de oxidarse para producir hidrógeno. Sin embargo, el empleo del carbonato de litio en lugar del carbonato original, no supuso una ventaja añadida a la extracción iónica. En el óxido mixto LiMnO2, los iones Li+ no pueden intercambiarse por el H2O tan fácilmente como el sodio. Además en este estudio, se ha mejorado la eficacia de la extracción de sodio, mediante un burbujeo de CO2 en la suspensión del sólido NaMnO2.

    También se ha sustituido el óxido metálico Mn3O4 por varias espinelas Fe3O4 y Co3O4. Cuando se empleó la espinela de cobalto (Co3O4) no se observó producción de H2 debido a que no se producía la oxidación del Co2+ a Co3+. En el caso de la espinela de hierro (Fe3O4) la producción de hidrógeno fue más efectiva para el empleo de las tres fuentes de carbonato, que la espinela de manganeso. Sin embargo, la extracción de iónica fue similar para el NaFeO2, comparado con el óxido mixto NaMnO2, y menos efectiva con el LiFeO2. De estos resultados se puede concluir que, para los óxidos estudiados cuanto  mayor es la actividad en producción de hidrógeno el óxido mixto formado es más difícil de descomponer.).

    Además de la producción de hidrógeno, la descomposición conjunta de CO2 y H2O se llevó a cabo con los sistemas anteriormente planteados. Se determinó que para esta reacción, la espinela de hierro es más activa para la descomposición. Sin embargo, el sistema Mn3O4/Na2CO3 ofrece unos rangos de temperatura de trabajo mucho más adecuados para la ser acoplados con la energía solar concentrada (reducción a 850ºC del Mn2O3, frente a 1150ºC del Fe2O3), lo cual minimiza las pérdidas energéticas derivadas del calentamiento y enfriamiento de los reactivos, concluyéndose que este sistema es el más apropiado para su aplicación en las condiciones de trabajo actuales.

     

    [1] Biungjun X, Bhawe Y, Davis M. E. PNAS.  2012. DOI: 10.1073/pnas1206407109

    [2] Biungjun X, Bhawe Y, Davis M. E. Chem Mat.  2013. DOI: 10.1021/cm3038747

     

    Modelo de Aerogenerador instrumentado para ensayo en túnel

    Mar, 04/16/2013 - 04:00

    La problemática surgida para realizar estudios exhaustivos sobre distintos perfiles de pala en condiciones de funcionamiento poco analizadas como un amplio rango de números de Reynolds, de ángulos de ataque y de ángulos de calado, provoca la necesidad de realizar un prototipo demostrador capaz de adaptar su funcionamiento a distintos modos de operación.

    Autores: Borja Plaza Gallardo / Rafael Bardera Mora

    Actualmente, se observan distintas necesidades por parte de la industria en el diseño de aerogeneradores. Los nuevos diseños están orientados a conseguir mayor rendimiento energético, menores costes de energía anual producida y de implantación, reducción de cargas, aumento de fiabilidad…

    El estudio aerodinámico es esencial para lograr estos objetivos, por lo que la calidad del aerogenerador dependerá en gran medida de la capacidad predictiva de las herramientas que se utilizan para su diseño y análisis, siendo imprescindible resolver los problemas que plantea la física del problema y crear un modelo que responda a las expectativas de simulación numérica. Para ello es necesario disponer de datos experimentales que validen los modelos de cálculo.

    En el caso de los experimentos en campo, es necesario usar una instrumentación cara, que debe estar expuesta a la intemperie durante largos períodos de tiempo y en condiciones de ensayo no controladas. Los ensayos en túnel de viento presentan condiciones de trabajo bien definidas, elemento necesario para validar los modelos de cálculo. El problema es que apenas se dispone de datos experimentales que provengan de ensayos de aerogeneradores lo que no permite realizar estudios exhaustivos sobre distintos perfiles de pala en condiciones de funcionamiento poco analizadas como un amplio rango de números de Reynolds, de ángulos de ataque y de ángulos de calado.

    Para resolver esta problemática, el Intituto Nacional de Técnica Aeroespacial ha desarrollado un prototipo demostrador capaz de adaptar su funcionamiento a distintos modos de operación con el objeto de abaratar los costes de ensayos, ya que posibilita la prueba de palas con diversos perfiles y configuraciones para obtener sus coeficientes globales de trabajo.

    Los ensayos realizados sobre distintos perfiles permitirán una aproximación computacional y experimental que consiga validar las herramientas de cálculo y estudiar problemas particulares de investigación de alto nivel, como son la actuación de perfiles a bajo número de Reynolds y sus características a altos ángulos de ataque, los modelos de estimación de pérdidas en punta de pala y el efecto de aumento de la sustentación y retraso en la entrada en pérdida debido a la rotación. Esto evitará la dispersión que se produce en los resultados dependiendo del modelo utilizado.

    La validación de las herramientas de cálculo y la posibilidad de realizar ensayos de distintas configuraciones, permite, además, abordar uno de los grandes problemas de la industria de aerogeneradores de gran potencia en la actualidad, el escalado de palas para la optimización del diseño aerodinámico.

    En cuanto al equipo, el prototipo está compuesto de un buje de eje horizontal de0.12 mde diámetro preparado para funcionar con tres palas (tripala) con un diámetro total de rotor inferior a1,4 m. Además, está equipado con la instrumentación necesaria para la obtención de la curva característica y los coeficientes globales (coeficiente de par mecánico y coeficiente de potencia mecánica) para diferentes regímenes de giro del rotor y en función de la velocidad de la punta de la pala.

    El eje de aerogenerador está conectado a un motor eléctrico situado en el extremo opuesto al rotor. Este motor eléctrico junto con un sistema de control asociado, tienen como misión mantener constante el régimen de giro del aerogenerador durante los ensayos, siendo doble la función del motor, al actuar como motor o como freno, dependiendo de la energía extraída o comunicada del viento del túnel en cada momento. Cuando el motor impulsa el rotor total o parcialmente, tanto el par como la potencia serán negativos.

    El medidor de par y el encoder se encuentran intercalados en el eje del aerogenerador con objeto de proporcionar simultáneamente la medida de par mecánico y régimen de giro (rpm) en el eje del aerogenerador. El ensayo en vacío (sin palas ni viento en el túnel) permite determinar el par resistivo (rozamiento de rodamientos) con el objetivo de restar el valor obtenido a las medidas de par obtenidos durante el ensayo. El calado de las palas debe ser variable con el objetivo de probar distintas configuraciones de ángulo de pitch.

    El eje del rotor va alojado en el eje horizontal del aerogenerador, el cual está soportado por un mástil cilíndrico vertical que se apoya en una torre de celosía, la cual tiene una altura necesaria para elevar el eje del rotor a la altura del eje del túnel.

    Los ensayos realizados sobre el prototipo de aerogenerador instrumentado se realizan en el túnel de viento del INTA. Este túnel se caracteriza por ser de circuito cerrado con opción de cámara de ensayos abierta o cerrada, de sección rectangular de 2,8 x 1,9 m2. El flujo continuo de aire es impulsado hasta 50 m/s por un ventilador accionado por un motor eléctrico de 480 kW.

    Esta instalación permite realizar, además de los expuestos anteriormente, distintos ensayos  como la visualización del flujo en la superficie del perfil realizado mediante aceites (oil film) y pinturas fluorescentes que proporcionan información del patrón de flujo sobre dicha superficie (desprendimiento, burbujas,…); los ensayos de medidas de presión alrededor del perfil para determinar experimentalmente la distribución del coeficiente de presión Cp, sobre la superficie del perfil y calcular los coeficientes de sustentación, resistencia y momento; el método óptico de visualización de flujo PIV (Particle Image Velocimetry) para medir la velocidad a partir del desplazamiento en el tiempo de las partículas sembradas en el fluido estudiado; y la visualización mediante inyección de humo aguas arriba del rotor para obtener información cualitativa del flujo en la estela del rotor del aerogenerador cuando se encuentra inmerso en la corriente de viento del túnel.

     

    Figura. Visualización de la estela de rotor  mediante humo

    Figura. Visualización del flujo en la superficie del perfil

     

    Primeros pasos hacia la extracción de metano del fondo oceánico

    Vie, 04/12/2013 - 08:15

    Los hidratos de metano que tapizan el fondo de los océanos constituyen una reserva de energía fósil inexplorada, cuya magnitud es muy superior a las reservas probadas de gas natural en la corteza terrestre.  Recientemente una compañía de exploración submarina japonesa ha anunciado la puesta en marcha del concepto de la extracción y un modelo adecuado de plataforma para la extracción segura del metano atrapado estos hidratos.  Para muchos países que carecen de gas natural, carbón y petróleo, este recurso puede y debe aportar seguridad durante décadas a los respectivos sistemas energéticos.  

    [Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, Madrid] 

    Los hidratos de metano (clatratos) están formados por moléculas de metano atrapadas en una red de hielo. Cuando el hielo funde al poner el hidrato de metano a temperatura superior a0 ºCy presión ambiental, el gas metano es liberado.  Estos compuestos sólidos se encuentran tapizando el fondo oceánico donde la temperatura de la masa de agua se mantiene alrededor de2   ºCy la presión de la columna de agua es elevada (10 atmósferas por cada100 mde profundidad).

    Esta reserva energética extraordinaria, al menos un orden de magnitud superior a las reservas probadas de gas natural en la corteza terrestre, ha permanecido inexplorada hasta la actualidad dada la dificultad tecnológica que entraña la extracción de estos compuestos desde el fondo oceánico.  Recientemente la empresa japonesa Japan Oil, Gas and Metals National Corporation anunció la extracción de metano del fondo del mar en las proximidades de la isla de Honshu al sur de Japón.  Una vez que esta compañía ha demostrado la prueba del concepto de extracción, el paso siguiente es la instalación de un sistema piloto de extracción de10.000 metros cúbicosde metano al día y que seguirá progresando hasta tener la tecnología comercializada en un horizonte de cinco años. Enla Figura1 se muestra la plataforma utilizada por Japan Oil, Gas and Metal National Co. para la exploración de estos hidratos así como una imagen que muestra cómo se quema el metano en el momento que se libera cuando funde el hidrato.

    La extracción de hidratos de metano del fondo del océano no está exenta de ciertos riesgos debido al hecho de que estos sólidos son inestables. Una de las razones argumentadas para explicar la explosión de la plataforma de BP en el año 2010 en el golfo de Méjico ha sido la sublimación explosiva de un depósito de hidrato de metano. Un segundo riesgo de la extracción de estos hidratos en áreas próximas al litoral es la inducción de tsunamis localizados. A ello hay que añadir el potente efecto invernadero del metano gas no quemado que puede escapar a la atmósfera en el proceso de extracción transporte y almacenamiento. Ciertamente un determinado volumen de metano tiene un potencial de efecto invernadero equivalente a 22 volúmenes de dióxido de carbono.

    Figura 1. Izquierda plataforma usada en la exploración de hidratos de metano, Cortesía del METI, Japón. Derecha: muestra de hidrato de metano en la que se quema el metano en el instante que funde el hidrato. Cortesía de US DoE.

    No obstante, una vez que se minimicen estos riesgos, los hidratos de metano pueden y deben aportar seguridad durante décadas a los sistemas energéticos de muchos países que no disponen de combustibles fósiles y que dependen básicamente de las importaciones de carbón, gas natural y petróleo.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Jornada SOLGEMAC de divulgación tecnológica: “Tecnología en Receptores Volumétricos”

    Mar, 04/09/2013 - 08:38

    Autora: M. Álvarez de Lara, SSC-CIEMAT

    “España es líder en el desarrollo tecnológico en energía solar concentrada: empresas españolas son las que construyen las plantas más novedosas en el mundo y es un acierto celebrar estas jornadas en el CIEMAT, donde surgieron estas tecnologías”, con estas palabras abrió Ramón Gavela, Director General Adjunto y Director del Departamento de Energía del CIEMAT, la Jornada “Tecnología en Receptores Volumétricos”, celebrada el 4 de abril en el CIEMAT. Esta jornada se ha realizado en el marco del programa Aprovechamiento térmico de la energía solar de manera gestionable, eficiente y modular en sistemas de alta concentración (SOLGEMAC), financiado por la Comunidad de Madrid y el Fondo Social Europeo.

    Este proyecto tiene por objeto sentar las bases científicas y tecnológicas que permitan abordar el desarrollo de nuevos sistemas de aprovechamiento térmico y químico de la energía solar concentrada de una forma más eficiente, gestionable y modular, intentando mejorar alguno de estos tres aspectos de los sistemas termosolares: la modularidad, los sistemas de almacenamiento de energía y la integración de los esquemas: comparativa de opciones tecnológicas e integración de los diferentes dispositivos y sistemas de concentración, receptores y acumuladores. La modularidad en la generación lleva necesariamente asociada la obligatoriedad de utilización de sistemas más eficientes en el aprovechamiento de la radiación solar concentrada y, por tanto, se necesita seguir trabajando en el diseño de nuevos receptores y reactores capaces de operar con mayores flujos de radiación solar concentrada y temperatura. En este sentido, y a modo de resumen, lo que se requiere es incrementar el efecto volumétrico de los receptores.

    Durante la Jornada se hizo un repaso completo a todas las actividades de I+D+i relacionadas con el desarrollo de este tipo de receptores, desde una “Evolución histórica de los receptores volumétricos”, ponencia presentada por D. Antonio Ávila, investigador de la Plataforma Solar de Almería, PSA-CIEMAT, a la “La necesidad de I+D+i en la tecnología Solar de Concentración”, presentada por el Dr. Eduardo Zarza, responsable de la Unidad de Concentración Solar de la PSA-CIEMAT.  Asimismo, se celebraron varias charlas técnicas, todas ellas enmarcadas en el objetivo 2 del programa SOLGEMAC, receptores/reactores solares adaptados a grandes flujos y altas temperaturas. Las charlas fueron: “Receptores Volumétricos en el marco del proyecto SOLGEMAC”, a cargo de la Dra. Mónica Álvarez de Lara, coordinadora tarea 2 de SOLGEMAC, PSA-CIEMAT;  “Aspectos tecnológicos de los receptores volumétricos de aire presurizado”, presentada por el  Dr.-Ing. Marc Röger, DLR (German Aerospace Center, Centro Aeroespacial Alemán); “Opciones de la tecnología de receptor volumétrico abierto para su implantación comercial y líneas de investigación futuras”, cuyo ponente fue el Dr. Xavier García;  y por último, la titulada “Caracterización de receptores volumétricos: de W a MW, una realidad en el CIEMAT”, presentada por D. Jesús Fernández, PSA-CIEMAT.  Todas las presentaciones realizadas se encuentran disponibles en http://www.psa.es/webesp/index.php. Al final de esta página, en novedades, jornadas SOLGEMAC.

    Al final de la jornada, se contó con un tiempo de debate en la que los asistentes, tanto empresas del sector como centros de investigación, pudieron contrastar opiniones del estado actual de la tecnología y las necesidades de investigación e inversión. Una de las conclusiones principales extraídas fue que, con el esfuerzo sostenido de los centros de investigación y las empresas españolas, se espera que para el año 2020-2025 las tecnologías solares de concentración no necesitarán apoyo económico para se competitivas en el mercado libre.

     

    Prototipos de hornos solares para producción de hidrógeno mediante ciclos termoquímicos de dos etapas

    Jue, 04/04/2013 - 03:46

    [Autora: Carolina Herradón-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

    La producción termoquímica de H2 y O2 a partir de agua involucra una serie etapas endo- y exotérmicas, que convierten dicha materia prima en cantidades estequiométricas de H2 y O2 empleando el calor como única fuente de energía. Se trata de un proceso muy atractivo porque convierte directamente la energía térmica en energía química almacenable a temperaturas que, en función del ciclo termoquímico empleado, pueden ser alcanzadas por diferentes fuentes de energía (energía nuclear y energía solar principalmente) [1].

    Los ciclos termoquímicos para disociación de la molécula de agua se han estudiado desde los años 1960-1970, existiendo en la actualidad más de 2000, que se clasifican en función del compuesto químico con el que se inicia el ciclo [2,3].

    En los últimos años han cobrado significativa importancia los ciclos termoquímicos basados en óxidos metálicos que transcurren, generalmente, a través de dos etapas:

     

    La primera etapa, reacción (1), consiste en la reducción térmica del óxido metálico, denominada también etapa de activación, con la consecuente liberación de oxígeno. Normalmente es endotérmica y, dependiendo del óxido metálico utilizado, se requiere una temperatura determinada como, por ejemplo, 900 ºCpara el sistema Co3O4/CoO, 1200 ºC en el caso de los sistemas Fe2O3/Fe3O4, y de hasta 3700 ºC en el caso del TiO2.

    Durante la segunda etapa, reacción (2), se lleva a cabo la hidrólisis mediante la cual se produce H2 y se recupera el óxido metálico inicial. Es una reacción exotérmica que suele producirse a temperaturas inferiores a1000 ºC [4].

    Las temperaturas “moderadas” requeridas por los ciclos basados en óxidos de hierro (ferritas) hacen que sea muy atractivo para ser combinado con tecnologías de energía solar concentrada, obteniendo así una forma totalmente limpia y renovable de obtener hidrógeno. Por todo ello, en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) han sido diseñados, construidos y probados dos prototipos de horno solar, para la producción de hidrógeno a través de ciclos termoquímicos principalmente basados en óxidos de hierro. El primer reactor, mostrado en la Figura1.(a), consta de una única cámara monolítica y un soporte de canales de carburo de silicio (SiC) con forma de panal de abeja dentro de un reactor-receptor solar. Dicho soporte es recubierto con ferrita en polvo, en una configuración similar a la del convertidor catalítico de los tubos de escape en los coches. Con esta configuración se consigue llevar a cabo todo el proceso de producción de hidrógeno en un único receptor-reactor solar, se reduce significativamente la temperatura del proceso y se minimiza la recombinación de O2 e H2 fijando el oxígeno en el óxido metálico. La dificultad que presenta esta instalación es que, a elevadas temperaturas, el óxido de hierro no es químicamente inerte al SiC. Sin embargo, no está muy claro dónde y por qué puede afectar este componente al desarrollo de la reacción.

    Con el fin de disponer de un sistema semi-continuo con suministro continuo de hidrógeno, el DLR ha construido un segundo reactor que consta de dos canales separados con absorbedores en forma de panal de abeja en cada uno de ellos (Figura 1.(b)) [5]. De este modo, mientras en uno de los canales tiene lugar la reacción de disociación de la molécula de agua a unos800 ºC, en el otro canal el material está siendo regenerado a temperaturas de hasta1200 ºC. Los resultados experimentales obtenidos del reactor prototipo, así como las simulaciones realizadas con el modelo de reactor correspondiente, apoyan el desarrollo y verificación de una estrategia de proceso para la producción continua de hidrógeno a gran escala [6].

     Figura 1. Reactor solar con (a) único soporte de canales de SiC en disposición de panal de abeja  y (b) dos canales con absorbedores en forma de panal de abeja, construidos por DLR, Colonia, Alemania [6, 7].

    [1] Bingjun, X.; Yashodan, B., Mark, E.D.; Low-temperature, manganese oxide-based, thermochemical water splitting cycle; www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1206407109 (2012).

    [2] Montes, M.J.; Abánades, A.; Martínez-Val J.M.; Producción de hidrógeno a partir de energía solar. Centro de Ançalisis de Desarrollo Energético Sostenible FFII, grupo de termotecnia, ETSII-UPM, (2010).

    [3] Kodama, T.; Nobuyuki, G.; Thermochemical Cycles for High-Temperature Solar Hydrogen Production; Chemical reviews (2007)

    [4] Charvin, P.; Abanades, S.; Lemort, F.; Flamant,G.; Hydrogen Production by Three-Step Solar Thermochemical Cycles Using Hydroxides and Metal Oxide Systems; Energy and Fuels 21 (2007) 2919-2928.

    [5] Xiao, L.; Wu, SY.; Li, YR.; Advances in solar hydrogen production via two-step water-splitting thermochemical cycles based on metal redox reactions; Renewable Energy 41 (2012).

    [6] Roeb, M.; Neises, M.; Säck, J-P.; Rietbrock, P., Monnerie, N.; Dersch, J.; Operational strategy of a two- step thermochemical process for solar hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy 34 (2009).

    [7] Roeb, M.; Sattler, C.; Klüser, R.; Monnerie, N.; Oliviera, L.; Konstandopoulos, AG.; Solar hydrogen production by a two-step cycle based on mixed iron oxides. Journal of Solar Energy Engineering 128 (2) (2006) 125-33.

     

    Third international conference on lignocellulosic ethanol

    Lun, 04/01/2013 - 04:00

    Durante los días 3  a 5 de Abril tendrá lugar en Madrid la 3ª Conferencia Internacional de Etanol de Lignocelulosa. La conferencia está organizada por la  Dirección General de Energía de la Comisión Europea, en colaboración con Abengoa Bioenergy. 

    Autora: [María José Negro -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

    Siguiendo el éxito de la primera (Copenhague, 2010) y la segunda (Verona, 2011) convocatorias de la Conferencia Internacional sobre Etanol de Lignocelulosa, la Comisión  Europea organiza la tercera edición en Madrid, en la que tendrá una participación relevante Brasil. Durante la conferencia se tendrá la oportunidad de visitar la planta de demostración de la empresa Abengoa Bioenergy localizada en Salamanca (Babilafuente).

    La conferencia organizada en distintas sesiones, cubrirá los siguientes temas: selección de pretratamiento y enzimas para la producción de etanol celulósico, desarrollo de microorganismos robustos para su utilización en la producción de bioetanol,  biorefinerías y co-productos, producción de combustibles para su utilización en aviación y ejemplos de  Plantas de demostración.

    En la conferencia participarán expertos pertenecientes tanto del sector público como privado, e industrias especializadas en la innovación, de reconocido prestigio a nivel mundial en el tema de la utilización de biomasa para la producción de combustibles renovables y otros productos de interés en la industria química.

    Asimismo, la Conferencia contará una  con una sesión especialmente dedicada  a la presentación de los últimos avances en algunos de los proyectos financiados por la Comisión Europea. Por ejemplo, se presentarán los primeros resultados del análisis DAFO de las cadenas de producción de etanol lignocelulósico realizados en el marco del proyecto BIOLYFE.

    Nuevas estrategias para la mejora de la relación entre eficiencia y coste en fotovoltaica

    Mié, 03/27/2013 - 05:00

    Uno de los objetivos del proyecto SOLGEMAC consiste en el desarrollo de sistemas de concentración solar (CSP). Sin embargo, la reducción de costes que últimamente está experimentando la energía fotovoltaica pone mayores retos de futuro inmediato para sus competidoras. Uno de los últimos desarrollos de la fotovoltaica consiste en una técnica sencilla para el uso de celdas fotovoltaicas en casi cualquier sustrato, lo que posibilitaría el uso incluso de sustratos flexibles.

    Autor: [Raúl Díaz- IMDEA Energía]

    En el escenario actual establecido por el protocolo de Kyoto, que se llevó a cabo por la creciente alarma social ante el efecto invernadero provocado por las emisiones de dióxido de carbono provenientes del uso de combustibles fósiles, todas las tecnologías energéticas que pueden llegar a tomar el relevo como fuentes de energía primaria están acelerando el desarrollo de soluciones que permitan mejorar la relación entre su eficiencia y su coste.

    Dentro del abanico de las renovables, la energía solar es una de las pocas que potencialmente se puede implementar en todo el mundo de forma masiva. Dentro de las tecnologías de aprovechamiento de la energía solar destacan dos: la fotovoltaica y la de concentración. Si bien hasta no hace mucho tiempo ninguna de las dos tenía una clara ventaja en cuanto a competitividad comercial (a pesar de la mayor implementación de la fotovoltaica, principalmente gracias a ayudas públicas para ello), en los últimos años la fotovoltaica parece estar cobrando una cierta ventaja en los costes. Ello es debido en parte al escalado de las tecnologías en capa fina y de materiales como el silicio pero menos cristalinos e incluso amorfos. Aun así los costes siguen necesitando decrecer, pero las innovaciones en esta tecnología parecen no tener fin, y una de las últimas es el desarrollo de un método para transferir celdas solares a cualquier sustrato que posibilita una mayor reducción de costes además de proporcionar una flexibilidad adicional que permite expandir el abanico de posibles aplicaciones.1

    Figura 1. Proceso de transferencia de sustrato: (a) celda solar de capa fina fabricada sobre sustrato de Si/SiO2; (b) separación de la celda solar respecto al sustrato de Si/SiO2; (c) transferencia de la celda solar a otro sustrato, al que se adhiere mediante adhesivos adecuados; (d) eliminación del soporte provisional necesario para la transferencia.1

    El proceso desarrollado se muestra en la figura 1 y se basa en el crecimiento de la celda solar de capa fina sobre los tradicionales sustratos de Si/SiO2 recubiertos por una fina capa de níquel (fig. 1a). Esta capa de níquel posibilita que, al sumergir en agua estos dispositivos, las celdas solares se puedan separar del sustrato original (fig. 1b). Mediante el uso de adhesivos adecuados puede entonces ponerse esta celda solar sobre cualquier sustrato (fig. 1c) con la separación posterior del soporte provisional necesario para esta transferencia (fig. 1d).

    Las pruebas realizadas con estas celdas solares de capa fina transferidas a diferentes sustratos indican que la eficiencia se mantiene, incluso sobre sustratos flexibles doblados, lo que indica la potencialidad de este método. Las preguntas ahora pueden ser hasta qué costes puede bajar la energía fotovoltaica con avances como éste y si ello hará que pueda realmente llegar a una posición comercialmente competitiva e incluso dominante en un futuro a medio plazo en detrimento no solo de los combustibles fósiles sino de otras energías renovables como la de concentración solar.

    (1) C. H. Lee, D. R. Kim, I. S. Cho, N. William, Q. Wang, X. Zheng, Sci. Rep. (2012), 2, 1000.

    Tokelau: el primer país con un 100% de energía solar fotovoltaica

    Vie, 03/22/2013 - 09:26

    Tres atolones en el sur del océano Pacífico con una superficie de doce kilómetros cuadrados componen Tokelau, uno de los países más remotos y pequeños del mundo, que se ha convertido en el primer país en generar toda su energía con paneles solares fotovoltaicos. Con una potencia de un megavatio, la instalación solar ha sustituido al contaminante y caro diésel.

    Autora: [Rocío Fernández Saavedra - CIEMAT]

                           

     

    Tokelau se encuentra en el sur del océano Pacífico, está formado por tres atolones y es uno de los lugares más remotos del mundo. Tiene una superficie de doce kilómetros cuadrados y se encuentra al norte de Samoa. A los atolones solamente puede llegarse en barco. Para cubrir sus necesidades energéticas, los habitantes contaban hasta ahora casi exclusivamente con generadores diésel. Esta solución, además de ser cara y muy contaminante, hacía que la oferta de corriente fuera muy poco fiable, por no hablar de la ausencia de un suministro las 24 horas. Sin embargo, Tokelau es desde hace poco tiempo el primer país del mundo cuyo suministro energético se basa completamente en la energía fotovoltaica. 4032 módulos fotovoltaicos combinados con 298 inversores y 1344 bancos de baterías se ocupan desde 2012 de ofrecer un suministro de corriente fiable durante todo el día. La instalación completa, con una potencia de un megavatio, es el sistema aislado más grande del mundo. Además, Tokelau es un lugar ideal para la energía fotovoltaica: situado justo al sur del Ecuador, la irradiación solar es prácticamente constante todo el año. Los tres atolones de Fakaofo, Nukunonu y Atafu operan ahora con un sistema híbrido propio: con una potencia total de 1 megavatio, las instalaciones generan más energía de la que necesitan los 1.411 habitantes de Tokelau. De esta forma, la necesidad de protección climática del país se cumple al 100%.

    Ya han pasado los tiempos en los que el suministro de corriente se racionaba tanto que la energía eléctrica solo podía estar disponible entre 15 y 18 horas al día. Los generadores diésel consumen cada día cerca de 200 litros de combustibles fósiles, que deben transportarse por barco de forma cara y costosa: como los atolones están rodeados por barreras de coral, no hay puertos. El acceso a la isla es difícil y caro, porque la mercancía debe descargarse en el mar en pequeños botes y transportarse así a la tierra. Esto conlleva un peligro para la flora y la fauna.

    Según han informado el Ministerio de Asuntos Exteriores y Comercio, que ha financiado la iniciativa, este proyecto se inició por “los temores que este territorio podría sufrir a causa del cambio climático, especialmente, en cuanto a la elevación del nivel del mar”, ya que muchas de las islas de Tokelau apenas superan los dos metros por encima del nivel del océano. Así, a pesar de que la generación de gases de efecto invernadero por parte de Tokelau era “mínima”, la población ha querido llevar a cabo este proyecto “como un mensaje al mundo, mostrando que la transición a las fuentes de energía renovables es posible”.

    Con la instalación fotovoltaica, los habitantes de Tokelau tienen disponible ahora cada día 24 horas de corriente. De esta forma el país puede seguir terminando con la dependencia de los combustibles fósiles y ser más independiente de otros países. Ahora, Tokelau apenas precisa una cantidad muy reducida de diésel, para poder operar los generadores en los momentos en que falta la irradiación solar. Gracias a la silenciosa generación de energía fotovoltaica, el nivel de ruido se reduce de forma esencial, y los habitantes se ahorran el tiempo que deben emplear para la descarga de los contenedores del combustible en el mar.

    Fuente: http://www.mundoenergia.com/

     

     

     

     

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    Instituto Chileno de Permacultura