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Energia y Sostenibilidad

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    Actualizado: hace 2 horas 23 mins

    Primeros avances en el diseño de receptores solares de torre con fluidos supercríticos

    Vie, 10/21/2016 - 09:25

    Autora: María Isabel Roldán Serrano. CIEMAT-Plataforma Solar de Almería

                En las tecnologías de concentración solar térmica, la selección apropiada del fluido de transferencia de calor permite incrementar tanto la eficiencia del receptor como la eficiencia global de la instalación. El empleo de fluidos innovadores en el receptor solar puede aumentar su coste debido a que debe soportar condiciones de trabajo más exigentes; sin embargo, la mejora de la eficiencia tanto del receptor como del ciclo de potencia permite disminuir el coste de la electricidad producida.

                Para un receptor tubular de torre, la radiación solar concentrada es transferida desde las paredes del tubo hasta el fluido de transferencia de calor, el cual pasa a través de un intercambiador de calor para generar el vapor que alimenta un ciclo Rankine. Por tanto, cuanto mayor sea la temperatura alzanzada por el fluido de trabajo, mejor será la eficiencia tanto del receptor como del ciclo [1]. Por otro lado, los fluidos de transferencia de calor empleados en una planta termosolar comercial con tecnología de torre son principalmente sales fundidas y agua/vapor, cuyas propiedades limitan el rendimiento de la planta. Así, las sales fundidas presentan un límite de temperatura máximo de 600ºC, mientras que la generación directa de vapor implica un control complejo (flujo bifásico) y una capacidad limitada para el almacenamiento térmico [2].

                La búsqueda de fluidos innovadores que permitan alcanzar mayores temperaturas de trabajo ha llevado al desarrollo de nuevos diseños de receptores solares con CO2 supercrítico (s-CO2) basados en módulos tubulares capaces de soportar altas presiones internas del fluido supercrítico (alrededor de 20 MPa) y elevadas temperaturas (627 ºC) [3][4]. Estas condiciones de trabajo y la existencia de conexiones móviles en el circuito de la planta termosolar plantean retos técnicos cuando se emplea s-CO2 debido a la falta de compatibilidad de los materiales sellantes y a las posibles fugas del fluido. No obstante, dichos problemas pueden ser controlados mejor en la tecnología de torre, ya que el receptor solar es fijo [5].

    Con el fin de integrar nuevos fluidos térmicos en plantas termosolares, el proyecto AlcConES, financiado por la Comunidad de Madrid, contempla como actividad el estudio de las condiciones de operación para el uso del s-CO2 en receptores solares de torre. En concreto, el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) está realizando un análisis de dichas condiciones de operación para un receptor tubular de torre que emplea este fluido supercrítico como medio de transferencia de calor. Para ello, se ha desarrollado un modelo de simulación, mediante la Fluidodinámica Computacional, aplicado a un diseño anterior creado para el uso de sales fundidas y validado con resultados experimentales obtenidos a partir de la puesta en marcha y ensayo del sistema. Dicho diseño consta de distintos grupos de tubos metálicos, dispuestos en tres paneles, por los que circula el fluido de trabajo [6] (Figura 1a).

    A partir de la simulación de un único panel de tubos y considerando una condición de simetría (Figura 1b), se obtuvo la primera evaluación de las condiciones de operación para un caudal fijado y una temperatura de entrada de 442 ºC. Para mantener la condición supercrítica del fluido a la salida del primer panel (presión algo superior a la crítica), la presión a la entrada debería ser prácticamente de unos 10 MPa, alcanzándose los 630 ºC en el fluido. Este primer análisis permitió observar que la presión de operación necesaria para el s-CO2 es mucho mayor que la necesaria para las sales fundidas (alrededor de 0.6 MPa); sin embargo, dicha presión es alcanzable con equipos ya empleados experimentalmente en otras instalaciones termosolares [7]. Cuando se extiende el estudio a los tres paneles, la presión de entrada requerida para mantener la condición supercrítica del fluido es de unos 14 MPa.

     

    Figura 1. Diseño inicial del receptor solar de torre para s-CO2: a) receptor tubular de tres paneles, b) dominio de simulación.

    Por otro lado, la temperatura alcanzada en el primer panel (630ºC) ya supera la temperatura límite de trabajo para las sales fundidas (600ºC); lo que permitiría, tal y como se ha mencionado, un incremento en la eficiencia del ciclo de potencia. Por tanto, a partir de estos primeros resultados, el s-CO2 se plantea como una prometedora alternativa como fluido de transferencia de calor en receptores tubulares de torre; sin embargo, como futuro desarrollo es necesario adaptar el diseño del receptor a las condiciones específicas del fluido supercrítico, de forma que se pueda optimizar el sistema. Ésta es la dirección que está siguiendo el CIEMAT en el estudio del s-CO2 como fluido de trabajo en receptores solares de torre.

    Fuentes:

    1. N. Boerema, G. Morrison, R. Taylor and G. Rosegarten, Sol. Energy 86, 2293-2305 (2012).
    2. Z. Ma and C.S. Turchi, Advanced Supercritical Carbon Dioxide Power Cycle Configurations for Use in Concentrating Solar Power Systems, Supercritical CO2 Power Cycle Symposium, NREL/CP-5500-50787 (2011).
    3. C.K. Ho and B.D. Iverson, Renew. Sust. Energ. Rev. 29, 835-846 (2014).
    4. S.M. Besarati, D.Y. Goswami and E.K. Stefanakos, J. Sol. Energ-T. ASME 137, 031018 1- 031018 8 (2015).
    5. K. Vignarooban, X. Xu, A. Arvay, K. Hsu and A.M. Kannan, Appl. Energ. 146, 383-396 (2015).
    6. M.I. Roldán and J. Fernández-Reche, CFD analysis of supercritical CO2 used as HTF in a solar tower receiver, SolarPACES Conference (2015).
    7. J. Muñoz-Anton, M. Biencinto, E. Zarza, L.E. Díez, Appl. Energ. 135, 373–381 (2014).

    7th EDICIÓN DE LA NOCHE EUROPEA DE LOS INVESTIGADORES

    Jue, 10/06/2016 - 08:47

    [Autora: Noemí Arconada, Instituto IMDEA Energía]

    El pasado viernes 30 de Septiembre se celebró la séptima edición de “La Noche Europea de los Investigadores”, proyecto de divulgación científica, que se celebra simultáneamente en 250 ciudades europeas desde 2005. Su objetivo principal es acercar los investigadores a los ciudadanos para que conozcan su trabajo, los beneficios que aportan a la sociedad y su repercusión en la vida cotidiana. En concreto, 36 actividades fueron organizadas por diferentes localidades de la Comunidad de Madrid entre las 16 y las 24 horas. Entre las 25 instituciones participantes se encuentran el Centro de Investigaciones Oncológicas (CNIO), el Instituto Español de Oceanografía (IEO), el Real Jardín Botánico (CSIC), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y las universidades Autónoma de Madrid (UAM), Complutense de Madrid (UCM), etc., así como los siete Institutos Madrileños de Estudios Avanzados (IMDEA) , entre ellos, el Instituto IMDEA Energía.

    Durante esta jornada, los investigadores del Instituto IMDEA Energía invitaron a los más pequeños de la casa a pasar la Noche jugando con ellos y con la ciencia. Con el lema “El juego de la energía”, el instituto propuso a los jóvenes participantes (público infantil entre 5 y 10 años) una serie de experimentos con retos a superar en equipos, donde aprender sobre energías renovables, transformaciones energéticas, y la eficiencia y sostenibilidad del uso de energía.

    Todos los talleres científicos organizados estuvieron relacionados con energías renovables y con la mejora del uso de la energía. Entre ellos, la lucha contra el CO2 mediante la utilización de algas, capaces de utilizar el CO2 de la atmósfera para alimentarse y crecer. Por otro lado, la preparación de burbujas de jabón para capturar el CO2 en su interior, a partir de la utilización de hielo seco. Además se llevó a cabo el viaje por el mundo de la energía, donde la energía que acumula una pelota va cambiando a través de su recorrido (cinética, potencial, mecánica y química) y también su pérdida de energía en forma de calor por el rozamiento. Todo un abanico de actividades que fueron organizadas y adaptadas para aprender en familia sobre la energía jugando y demostrar así que la ciencia está al alcance de todos.

    Tras una divertida tarde cargada de actividades, risas y juegos, los niños entendieron los problemas que plantea el uso de la energía para nuestro medioambiente (las emisiones de CO2) y las soluciones que investigamos en el Instituto IMDEA Energía para capturarlo o eliminarlo.

    Referencias:

    Este proyecto está financiado por la Unión Europea dentro del Programa Horizonte 2020 de Investigación e Innovación, bajo las acciones Marie Skłodowska-Curie con el acuerdo de subvención número 721631.

    Adsorbentes Selectivos para Mejorar la Producción de Bioetanol Lignocelulósico

    Lun, 10/03/2016 - 03:53

    El uso de adsorbentes selectivos basados en  materiales porosos híbridos (MOF´s) puede ayudar a incrementar la eficiencia de los procesos de fermentación que se emplean para obtener bioetanol lignocelulósico que, al contrario que los biocombustibles de primera generación, se obtiene a partir de residuos vegetales que no tiene valor alimentario.

    [Autor: Juan M. Coronado-Instituto IMDEA Energía]

    Los materiales conocidos en inglés como  metal-organic framework (MOF’s) son sólidos porosos híbridos, en cuya composición participan agrupamientos metálicos y componentes orgánicos. Como consecuencia de sus elevadas superficies específicas y de la posibilidad de diseñar a medida las características de sus grupos funcionales, estos compuestos pueden ser excelentes adsorbentes selectivos. A efectos prácticos esto implica que un MOF con las propiedades adecuadas podría retener una molécula concreta ignorando otras de una mezcla heterogénea. Esta capacidad de discriminar moléculas es potencialmente útil en muchas aplicaciones industriales. Un buen ejemplo de ello es el estudio recientemente publicado que ha demostrado que la eficiencia de la producción de etanol de biomasa celulósica puede beneficiarse de la utilización de MOFs específicamente desarrollados para eliminar inhibidores de la fermentación (Chem. Commun. 2016, DOI: 10.1039/c6cc05864g).

    Los restos de podas de plantas leñosas, la paja de los cereales y otros residuos vegetales contienen en su estructura cantidades muy significativas de celulosa que se puede transformar en  bioetanol mediante la fermentación de azúcares extraídos de la biomasa. La gran ventaja de esta vía de producción de bioetanol es que, al contrario que la ruta convencional, no compite con la producción de alimentos. Actualmente este proceso genera ya anualmente cientos de millones de litros de combustibles renovables, y se espera que este volumen se siga incrementando.

    La extracción de los azúcares de la biomasa requiere descomponer los tejidos estructurales de las plantas, que son notoriamente recalcitrantes desde un punto de vista químico. Para conseguir realizar este proceso de forma eficiente los fabricantes de biocombustibles dependen típicamente de tratamientos ácidos en condiciones muy agresivas. Este proceso funciona bien, pero genera soluciones acuosas de azúcar contaminadas con 5-hidroximetilfurfural (HMF) y otros compuestos derivados del furano. Estas sustancias son tóxicas para los organismos que producen la fermentación y por tanto limitan la eficiencia de la producción de bioetanol. Además son difíciles de separar de soluciones azucaradas, ya que los adsorbentes que atrapan las moléculas dañinas también tienden a retener los azúcares que se usan como substrato.

    Un equipo liderado por Alexander Katz de la University of California en Berkeley, puede haber encontrado un método definitivo para superar los problemas de separación en las disoluciones azucaradas. Este grupo ha descubierto que el MOF conocido como NU-1000, que contiene moléculas de pireno en su estructura, retiene selectivamente los compuestos furánicos, ignorando a los azúcares. De esta manera en los ensayos realizados con concentraciones de glucosa trescientas veces mayores que las de HMF el material NU-1000 es capaz de atrapar el 80 % de las moléculas de furanos sin alterar de forma apreciable la concentración de glucosa. Aunque seguramente serán necesarios más estudios no cabe duda de que este trabajo abre nuevas e interesantes  perspectivas para incrementar la eficiencia de la producción de biocombustibles de segunda generación

    Nuevo impulso para el desarrollo de la tecnología del hidrógeno como combustible en España

    Vie, 09/23/2016 - 07:12

    Aunque en diversas ciudades de España se puede ver algún vehículo impulsado por hidrógeno, el fomento del uso de este tipo de vehículos en la sociedad pasa necesariamente (y entre otras cosas) por el desarrollo paralelo de una infraestructura de estaciones de servicio que puedan surtir hidrógeno. En este sentido, se ha puesto en marcha el proyecto H2PiyP, que creará un corredor de hidrógeno entre España, Francia y Andorra.

    Autor: [Arturo J. Vizcaíno – Universidad Rey Juan Carlos]

    El proyecto H2PiyR, “Corredor de Hidrógeno para la región Pirenaica”, está incluido en el programa europeo de cooperación POCTEFA 2014-2020 y dispondrá de un presupuesto total de 3,9 millones de euros, de los que 2,4 millones provienen del FEDER a través del mencionado programa.

    El proyecto consiste en el desarrollo de un corredor transfronterizo de estaciones de repostaje para vehículos de hidrógeno (hidrogeneras) que conecte España, Andorra y Francia, logrando así la conexión con los países del centro y norte de Europa donde la movilidad sostenible con hidrógeno ha despegado y es una realidad. Para ello, se construirán 6 hidrogeneras, que generarán hidrógeno limpio de energías renovables, situadas estratégicamente en Zaragoza, Huesca, Fraga, Tarragona, Andorra y Pamiers. A ellas se añadirán las ya construidas en Huesca (Parque Tecnológico Walqa) y Zaragoza (Valdespartera), así como 2 que se están construyendo en Rodez y Albi, situadas al sur de Francia. Se completará así un corredor con un total de10 hidrogeneras que cubrirán un área aproximada de 500 kilómetros para vehículos basados en pila de combustible.

    Entre los objetivos que persigue el proyecto, destacan: crear una red de movilidad con hidrógeno entre los distintos países de la Unión Europea, reducir las emisiones asociadas a los vehículos tradicionales, impulsar las economías locales, crear oportunidades de negocio (en especial para las PYMEs) y fomentar la innovación en tecnologías del hidrógeno en todas las áreas del conocimiento necesarias para implementar el corredor.

    El pasado 12 de septiembre de 2016 tuvo lugar la reunión de lanzamiento del H2PiyR en la sede de la Fundación para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón, quien coordinará el proyecto durante los próximos tres años. Es de esperar que H2PiyR se convierta en un banco de ensayos a escala real para la demostración de las ventajas del uso del hidrógeno y los vehículos de pila de combustible.

    Fuentes:

    https://www.poctefa.eu/eje-1/

    http://hidrogenoaragon.org/

     

    Jornada científica sobre el Almacenamiento de energía térmica para aplicaciones solares

    Lun, 09/19/2016 - 05:46

    El pasado 14 de Septiembre, la sede del instituto IMDEA Energía albergó la jornada técnica “Thermal Storage for Solar Thermal Concentrating Plants” que contó con la participación de casi 70 representantes de los principales centros de investigación y empresas del sector energético. La jornada se enmarcó dentro de las actividades de investigación que se están desarrollando en el proyecto europeo STAGE-STE (Scientific and Technological Alliance for Guaranteeing the European Excellence in Concentrating Solar Thermal Energy) y el proyecto regional ALCCONES (Almacenamiento y Conversión de la Energía Solar Térmica de Concentración).

    [Autor: Miguel A. Reyes-Instituto IMDEA Energía]

    Durante la jornada se reflejó el gran esfuerzo que están realizando los centros de investigación en el desarrollo y mejora de los sistemas de almacenamiento térmico para las aplicaciones termosolares. Poniéndose de manifiesto las ventajas y el potencial de la energía termosolar de concentración frente a otros recursos energéticos renovables, debido a la posibilidad de almacenamiento de grandes cantidades de energía de una forma eficiente y a un coste competitivo. Dichos sistemas de almacenamiento dotan a la energía solar de concentración de una gran flexibilidad frente a otros métodos de producción. Por ejemplo permiten un mejor ajuste entre la energía demandada por la red y la producida por la planta al permitir almacenar energía térmica durante periodos de baja demanda para transformarla en electricidad cuando es requerida por la red. También permite operar a la planta en condiciones más estables de funcionamiento y de mayor rendimiento al amortiguar mediante el almacenamiento posibles efectos transitorios (como por ejemplo el paso de nubes). Igualmente permite desplazar la producción de electricidad hacia las horas de mayor precio de venta utilizando la energía almacenada térmicamente.

    La investigación y mejoras en los sistemas de almacenamiento presentados durante la jornada científica permitirán el mejor aprovechamiento del recurso solar logrando un abaratamiento en los costes de producción de la energía eléctrica.

    Web de la jornada: http://www.energia.imdea.org/eventos/2016/jornada-almacenamiento-termico-centrales-termosolares

    BioForEver, nuevo proyecto de demostración para la obtención de bioproductos a partir de biomasa lignocelulósica

    Dom, 09/18/2016 - 08:59

    BioForEver, acrónimo del proyecto BIO-based Products from FORestry via Economically Viable European Routes, es uno de los últimos en contar con el respaldo económico del consorcio Bio Based Industries Joint Undertaking (BBI JU), creado a partir del programa Horizonte 2020 de impulso a la investigación y la innovación de la Unión Europea. Quince empresas buscan desarrollar un modelo de biorrefinería a partir de biomasa leñosa para la posterior fabricación de, entre otros, butanol, etanol y plásticos.

    [Autor: Jose Miguel Oliva -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT]

    El consorcio está liderado por DSM, multinacional holandesa de base científica que participa junto con Poet en una de las primeras plantas comerciales de etanol lignocelulósico.

    En un comunicado conjunto de las quince empresas que forman el consorcio se expone el principal objetivo de BioForEver: “demostrar la viabilidad de varias cadenas nuevas de valor para transformar materias primas lignocelulósicas en productos químicos a escala industrial, como butanol, etanol y ácido 2-5-furandicarboxilico (FDCA)”. Este último compuesto serviría para fabricar plásticos equivalentes a los actuales PET (polietileno tereftalato). Sus promotores advierten que este proyecto de demostración tendrá muy en cuenta la viabilidad comercial del uso final de estos productos.

    Según se afirma en el comunicado “Una de las características que diferencia este proyecto de biorrefinería de otros es que analiza el proceso de transformación desde el comienzo hasta el final de diferentes cadenas de valor, de manera integral”. Igualmente se afirma que “Las biorrefinerías deben ser un componente, entre otros, de la bioeconomía, no un elemento aislado en el que no se sabe de partida dónde van a acabar los productos elaborados”.

    El consorcio muestra su optimismo sobre la posibilidad de alcanzar nuevos procesos químicos que sean plenamente competitivos frente a otros derivados del petróleo (energía) y los azúcares (alimentación).

    BioForEver acaba de dar sus primeros pasos y tendrá una duración de tres años. El presupuesto total es de 16,2 millones de euros, de los cuales el consorcio europeo público/privado BBI creado dentro del programa Horizonte 2020 contribuye con diez millones. La intención es que este tipo de biorrefinerías se asienten en importantes centros logísticos europeos como el puerto de Rótterdam.

    El proyecto está abierto no solo a biomasa leñosa, sino a otras derivadas de residuos agrícolas y cultivos energéticos. Es el caso del bagazo procedente de la variedad de caña de azúcar (EUnergyCane) con la que trabaja Alkol Biotech.

    Fuentes: http://www.energias-renovables.com. http://www.dsm.com

    Transformación directa de lignocelulosa en alcanos líquidos

    Mié, 09/14/2016 - 10:03

    [Autor: J.L.G. Fierro, Instituto de Catálisis y Petroleoquímica, CSIC, Cantoblanco, 28049  Madrid]

    La conversión de biomasa lignocelulósica renovable en combustibles líquidos resulta particularmente atractiva aunque representa un verdadero reto debido a su complejidad química y extrema estabilidad química. En un estudio muy reciente titulado “Direct hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes”, Nature Communications 7 (2016) doi: 10.1038/ncomms11162, se ha puesto de manifiesto que puede realizarse la hidrodesoxigenación de biomasa en alcanos líquidos con un rendimiento másico hasta 28.1% utilizando un catalizador multifuncional Pt/NbOPO4 en suspensión en ciclohexano. Este catalizador permite la conversión simultánea de fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente, sin ningún pretratamiento previo de la biomasa de partida.

    Se estima que el consumo de los combustibles de transporte va a aumentar notablemente a lo largo de las próximas décadas, con el consiguiente deterioro ambiental asociado.  Ante tal situación, se necesitan alternativas de producción que vengan a cubrir este incremento de demanda, difícil de satisfacer mediante el crudo convencional.  A lo largo de los últimos años se han explorado con éxito varios procesos de producción basados en biomasa renovable. Los componentes principales de la biomasa son: (i)  lignocelulosa, un polímero lineal de D-glucopiranosa conectada por enlaces β-1,4-glycosidicos, es el componente principal de la biomasa (40-50%), (ii), hemicelulosa , es un heteropolímero de varios monómeros de azúcares (16-33%); y (iii), lignina, es un polímero complejo con monómeros de alcoholes cumaril, coniferil y sinapil fuertemente entrecruzados en la estructura (15-30%).  Como consecuencia de la complejidad estructural de la biomasa lignocelulósica y su resistencia química a la transformación, la eficiencia energética y el coste efectivo de producción de combustible líquidos constituyen uno de los retos más grandes de la tecnología.

    Hasta la fecha se han seguido dos estrategias para abordar este proceso: (i) la separación de la lignocelulosa en azúcares aislados y lignina seguido de un procesado hidrolítico, bien químico o biológico, y (ii) tratamiento termoquímico de la lignocelulosa para producir intermedios tales como bio-aceites  (pirolisis) o gas de síntesis (gasificación), acoplados a etapas de purificación catalítica. Los procesos termoquímicos presentan la ventaja  de conversión completa pero resultan usualmente no selectivos, por otra parte, los bio-aceites o el gas de síntesis tienen que purificarse antes del proceso de utilización final. Si bien la tecnología basada en la hidrólisis ofrece producción selectiva  de combustibles líquidos, requiere varios procesos acoplados en serie con el consiguiente aumento del consumo energético. Además, la lignina originada en la hidrólisis de la lignocelulosa se quema como un combustible de escaso valor.

    Aún con las dificultades mencionadas, se han puesto en marcha estrategias alternativas selectivas y eficientes para convertir el sustrato lignocelulósico en combustibles líquidos. La conversión directa de lignocelulosa en alcoholes y fenoles se ha realizado recientemente. Sin embargo, la producción directa de hidrocarburos (eliminación total de oxígeno) se consigue básicamente en la actualidad a partir de componentes separados de la lignina o la celulosa. Por ejemplo, se ha reportado un proceso en dos etapas  (pretratamiento químico e hidrogenolisis/hidrogenación) de conversión de lignina en alcanos y metanol. A nivel industrial, las empresas Shell/GTI  y Virent Energy System han establecido las tecnologías de transformación de azúcares en combustibles líquidos. La tecnología Shell se basa en un proceso termoquímico en el que el precursor reacciona a temperatura relativamente elevada (350–540 °C). En cambio, el proceso Virent convierte los compuestos oxigenados solubles en agua en hidrocarburos C4+, alcoholes y cetonas en fase acuosa o en fase de vapor. Esto se consigue mediante reformado de compuestos oxigenados solubles en agua, seguido de condensación y desoxigenación. Más recientemente se ha utilizado un sistema de tres catalizadores que convierten el material celulósico en alcanos líquidos.

    Muy recientemente, un equipo multidisciplinar liderado por el Dr. Q. Xia del Research Institute of Industrial Catalysis, Shanghai (China), con la colaboración del STFC Rutherford Appleton Laboratory, Oxfordshire (UK) y la School of Chemistry, University of Nottingham, Nottingham (UK) realizó el estudio “Direct hydrodeoxygenation of raw woody biomass into liquid alkanes”, Nature Communications 7 (2016) doi: 10.1038/ncomms11162. En este trabajo se utilizó un catalizador  Pt/NbOPO4 multifuncional que convierte directamente la biomasa lignocelulósica en alcanos líquidos con rendimiento elevado. El proceso que se realiza en una sola fase (ciclohexano),  convierte fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina en hexano, pentano y alquilciclohexanos, respectivamente (Figura 1), lo que representa la conversión directa de lignocelulosa en alcanos líquidos bajo condiciones suaves de reacción y un solo catalizador. Además, este proceso no requiere ningún pretratamiento químico de la biomasa de partida, lo que conlleva un ahorro energético importante comparado con las tecnologías termoquímicas e hidrolíticas existentes.

     

     

     Figura 1. La biomasa puede convertirse directamente en alcanos líquidos sobre un catalizador de Pt/MbOPO4 en suspensión en ciclohexano. Las fracciones de celulosa, hemicelulosa y lignina producen respectivamente hexanos, pentanos y alquilciclohexanos.

    Combustibles solares: una alternativa a los combustibles fosiles

    Mar, 09/13/2016 - 05:52

    Autores: Esther Rojas y Alfonso Vidal-CIEMAT

    Aunque las formas más inmediatas de aprovechar la radiación solar serían la producción de electricidad y la calefacción, sin embargo, hay otras formas de uso de la radiación solar mas innovadoras como son los combustibles producidos directamente a través de la luz del sol.

    En la actualidad, la mayoría de los combustibles para el transporte, la generación de electricidad, y  otras materias primas para la industria se producen a partir de carbón, petróleo o gas natural. Pero una ruta alternativa para la producción de combustibles líquidos y gaseosos podría ser el uso de tecnologías que aprovechan la luz solar.

    La energía solar puede ser capturada y almacenada directamente en los enlaces químicos de un material, o “combustible”, y luego ser usada cuando sea necesario. Estos combustibles químicos se denominan combustibles solares.

    El término «combustible» se utiliza en un sentido amplio: se refiere no sólo a los combustibles para el transporte y la generación de electricidad, sino también a materias primas utilizadas en la industria. Este concepto de producir combustibles utilizando la radiación solar no es nuevo, dado que es la base de la fotosíntesis, en donde se utiliza la luz solar para convertir el agua y dióxido de carbono en oxígeno y azúcares u otros materiales que pueden considerarse como combustibles para las plantas.

    Durante más de medio siglo, los científicos han buscado la posibilidad de producir estos combustibles solares en el laboratorio. Hay tres posibles vías:

     • la fotosíntesis artificial en el que los sistemas hechos por seres humanos imitan el proceso natural;

    • Fotosíntesis naturales;

     y • procesos termoquímicos.

    En los últimos diez años la producción de combustibles solares a gran escala ha sido un área de intensa actividad de investigación, y actualmente está atrayendo interés comercial. Se han hecho progresos significativos en la producción de dos tipos muy importantes de combustibles: Por un lado, el hidrógeno, que puede ser producido por disociación del agua usando radiación solar y que se puede utilizar como combustible para el transporte y como materia prima para la industria. Y por otro, los combustibles a base de carbono, como el metano o el monóxido de carbono que pueden ser obtenidos por reducción de CO2 utilizando la radiación solar como fuente de energía. Estos productos son materias primas clave para la fabricación de una amplia gama de productos industriales, incluyendo fertilizantes, productos farmacéuticos, plásticos y combustibles líquidos sintéticos.

    A nivel internacional, hay una tendencia creciente a grandes programas dedicados a la investigación e innovación en producción de combustibles solares, algunos de ellos como JCAP dedicados a la producción de combustibles por fotosíntesis artificial están alcanzando gran renombre.  El objetivo final de JCAP (Joint Center for Artificial Photosynthesis), centro de innovación auspiciado por al DOE Energía, es desarrollar y en última instancia, permitir el despliegue en escala de una tecnología de la fotosíntesis artificial que producirá directamente combustibles a partir de luz solar. Sin embargo, dado que la investigación del programa ALLCONES se centra en tecnologías basadas en procesos termoquímicos, merece la pena citar algunas iniciáticas a nivel internacional en este campo. La unión Europea a través del  FCH_JU (http://www.fch.europa.eu/), asociación público-privada de apoyo a la investigación, está estableciendo estrategias para potenciar la I+D en este campo de gran importancia futura.  Cabe destacar, el papel de, Suiza, que lidera la investigación en este área, con programas diversos (http://www.prec.ethz.ch/research/solar-fuels/solarfuels.html) para la producción de combustibles solares. Estados Unidos, a través del programa STCH (solar thermochemical hydrogen production) financiado por el DOE un programa con el objetivo de desarrollar tecnologías para producir bajo coste (~3 USD/ kg) a partir de energía solar cuyo objetivo principal estaba dirigido al desarrollo de ciclos termoquimicos por su potencial de eficiencia. En este programa participan centros como SNL (Sandia National Laboratories), University of Colorado, University of Minnesota, Caluifornia Institute of Tehcnbology (Caltech), Argonne National Laboratory y General Atomics.  A principios del 2007, el programa de STC cambió su enfoque y comenzó nuevas vías de investigación para producir combustibles de hidrocarburos líquidos en lugar de H2  a través del programa S2P (Sunshine to petrol) http://energy.sandia.gov/energy/renewable-energy/solar-energy/sunshine-to-petrol/. Finalmente, Australia, a través de la iniciativa ASTRI (Solar Thermal Research Initiative, programa de investigación auspiciado por Gobierno Australiano, a través de la Agencia de Energía Renovable de Australia (ARENA), y en estrecha colaboración con varios Centros de Investigación de otros países tiene por objeto demostrar la producción de combustibles líquidos para incrementar la aportación de las CST y disminuir los gases de efecto invernadero de Australia (http://www.astri.org.au/).

    Estas iniciativas representan un paso importante sobre el importante potencial de producción de combustibles a partir de la luz solar. Cada vez hay más impulso en la comunidad científica global para el desarrollo de estas tecnologías que harán que los combustibles producidos por radiación solar limiten el impacto de los combustibles fósiles en nuestro planeta.

    Absorbedores volumétricos con mallas metálicas: Una oportunidad a la innovación

    Lun, 08/08/2016 - 06:18

    Autores: Antonio Ávila-Marín; Jesús Fernández-Reche; CIEMAT-Plataforma Solar de Almería

    En los últimos años está resurgiendo un fuerte interés por los receptores volumétricos como se observa en la cantidad de trabajos y proyectos sobre la temática. No en balde, esta tecnología ha sido considerada durante mucho tiempo como una tecnología clave para incrementar el rendimiento global de las plantas termosolares de torre. En este marco, se han ensayado multitud de prototipos, cada uno de ellos con sus ventajas e inconvenientes, y dentro de ellos es necesario destacar los absorbedores volumétricos construidos con mallas metálicas, dada su versatilidad y la facilidad para probar nuevos conceptos y diseños.

    En esa línea y dentro del proyecto Alccones se están investigando sobre los receptores volumétricos de malla metálica con distintos tipos de apilamientos. El apilamiento describe la manera en la que se ordenan las mallas que componen el absorber, y la literatura muestra que hay dos opciones extremas, el apilamiento en-línea y apilamiento escalonado, como se muestra en la siguiente figura.

     

    En este sentido desde la unidad de SSC del Ciemat se ha realizado un trabajo de simulación y experimentación para analizar ambos tipos de alineamientos. Mientras que en un empaquetamiento alineado tenemos una mayor porosidad volumétrica, menor pérdida de carga, también presenta una menor transferencia de calor. Por el contrario, el empaquetamiento escalonado presenta el comportamiento opuesto.

    En un receptor volumétrico la transferencia de calor por convección es un mecanismo de transferencia fundamental además de los fenómenos de transferencia radiativos. Por ello, es necesario su estudio para determinar su influencia sobre los distintos diseños de absorbedores.

    Los diversos estudios realizados han mostrado que la transferencia de calor por convección en un apilamiento escalonado es aproximadamente el doble que en un apilamiento en línea, mientras que en el comportamiento de un receptor volumétrico el equilibrio térmico se alcanza para una profundidad del absorbedor de aproximadamente la mitad, como se puede observar en la Fig. 2.

    Los ensayos experimentales realizados durante los proyectos Solgemac y Alccones, verifican los datos obtenidos numéricamente, lo cual verifica el trabajo de simulación realizado y alienta a seguir la prometedora línea de trabajo.

     

    Referencias

    [1] Antonio L. Avila-Marin, Jesús Fernandez-Reche, Marina Casanova, Cyril Caliot, Gilles Flamant, “Numerical Simulation of Convective Heat Transfer for Inline and Stagger Stacked Plain-Weave Wire Mesh Screens and Comparison with a Local Thermal Non-Equilibrium Model”, SolarPACES 2016 Conference.

    Análisis de Sistemas Energéticos: una necesidad en el camino hacia un futuro energético sostenible

    Mar, 07/19/2016 - 05:51

    Autores: Diego García y Diego Iribarren-IMDEA Energía

    La Cumbre del Clima de París (COP21) celebrada en diciembre de 2015 culminó con un acuerdo global en el que prácticamente todos los países del mundo (196) se comprometían a desarrollar y poner en práctica planes de mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). La motivación detrás de este histórico esfuerzo es lograr que la temperatura del planeta no aumente más de 2ºC a finales del siglo XXI con respecto a los niveles preindustriales. Para lograrlo, la entrada masiva de energías renovables en el sistema se establece como prioritaria junto con mejoras en la eficiencia de procesos ya existentes, el desarrollo de tecnologías como la captura, transporte y almacenamiento del CO2 y la creación de redes energéticas inteligentes (de electricidad, gas y calor) que integren a todos los agentes involucrados desde la producción hasta el consumo.

    En el ámbito europeo, la lucha contra el cambio climático es igualmente uno de los pilares del Energy Roadmap 2050. Esta hoja de ruta también destaca el papel que las energías renovables y la eficiencia energética han de jugar en el futuro del sistema energético europeo a fin de lograr una reducción del 80-95% de las emisiones de GEI para 2050 respecto a los niveles de 1990. Por otra parte, la nueva versión del Strategic Energy Technology (SET) Plan define la estrategia europea de I+D para los próximos años. El nuevo plan identifica diez acciones de investigación e innovación basadas en las necesidades del sistema energético, sus transformaciones y el potencial del mismo para crear empleo y crecimiento económico. Entre estas acciones prioritarias, se incluyen la integración de tecnologías renovables en el sistema energético, la reducción de costes y el desarrollo de nuevos procesos y servicios inteligentes (smart homes) enfocados en el consumidor. Asimismo, se plantean mejoras en la resiliencia, seguridad y comportamiento inteligente de los sistemas energéticos y el desarrollo de nuevos materiales orientados a la eficiencia en edificios. Además, el plan europeo presenta la captura, transporte y almacenamiento y las baterías avanzadas como opciones a desplegar, considerando la valorización y uso del CO2 y el almacenamiento energético, respectivamente, como principales valores añadidos.

    De todo ello, cabe destacar el papel que la sostenibilidad de los sistemas energéticos adquiere en las nuevas hojas de ruta. En este sentido, resulta fundamental garantizar que las nuevas medidas que se adopten deriven en sistemas energéticos con un adecuado comportamiento tecnoeconómico, ambiental y social. Por ejemplo, el nuevo SET Plan realza la necesidad de análisis que aseguren la sostenibilidad en el área de combustibles renovables para el trasporte, así como la necesidad de nuevos análisis de medidas de eficiencia energética más ambiciosas y de políticas de optimización de costes mediante técnicas de modelización energética. Esto no solamente pone de manifiesto el interés creciente de la sociedad y las administraciones estatales al respecto del medio ambiente y la salud, sino que también muestra cómo la sostenibilidad se posiciona como motor del desarrollo económico pese al reto político, social y tecnológico que ello supone. En este cambio de paradigma, el Análisis de Sistemas Energéticos se erige como una disciplina transversal y flexible capaz de dar respuesta a la necesidad de anticiparse a los complejos problemas que afronta el sector energético y, en general, la sociedad.

    Avanzando hacia un sistema basado en la bioeconomía: 2016 BILLION-TON REPORT

    Vie, 07/15/2016 - 04:19

    Autor: Marta Paniagua-URJC

    En los próximos 25 años, Estados Unidos podría producir suficiente biomasa como para abastecer un sistema basado en la bioeconomía, incluyendo recursos de biomasa renovable acuática y terrestre que podrían ser usados tanto para la producción de energía como para la síntesis de bioproductos con beneficios económicos, medio-ambientales, sociales y de seguridad nacional.

    El informe 2016 Billion-Ton Report, confirma que Estados Unidos tiene el potencial para producir de forma sostenible al menos 1 billón de toneladas secas de biomasa no alimenticia anualmente hasta el 2040. Estos recursos renovables incluyen biomasa agrícola, biomasa forestal y biomasa obtenida a partir de algas, así como residuos. Aquí se engloba la biomasa potencial actual y futura, desde los residuos de explotaciones forestales y cultivos disponibles actualmente hasta la biomasa procedente de algas disponibles en un futuro y los cultivos energéticos, todos ellos aptos para la producción de biocombustibles, bioenergía y bioproductos.

     

    El informe muestra que bajo un escenario base, Estados Unidos podría incrementar el uso de recursos de biomasa seca desde los 400 millones de toneladas actuales hasta 1.57 billones de toneladas bajo un escenario de alto rendimiento.

    El incremento de la producción y utilización de biocombustibles, bioenergía y bioproductos podría disminuir la emisión de gases de efecto invernadero de manera sustancial en el sector servicios y transporte y reducir la dependencia de EEUU de las importaciones de petróleo.

    Algo novedoso del informe son las evaluaciones de los suministros de biomasa potenciales a partir de algas, a partir de cultivos energéticos y de residuos sólidos urbanos. Es la primera vez que el informe evalúa cómo el coste del pre-procesado y el transporte de la biomasa a la biorrefinería puede afectar a la disponibilidad de la materia prima.

    Este análisis ha sido llevado a cabo por el laboratorio Oak Ridge National Laboratory (ORNL) con la contribución de 65 expertos de distintos departamentos y universidades.

    Referencia:

    http://www.energy.gov/eere/bioenergy/2016-billion-ton-report

    Se celebra el 4th Symposium on Biotechnology Applied to Lignocelluloses

    Mar, 07/05/2016 - 04:20

    Durante los días 19-22 Junio de 2016 se ha celebrado en Madrid (España) el 4th Symposium on Biotechnology Applied to Lignocelluloses, organizado por el grupo de investigación “Biotecnología para la Biomasa Lignocelulósica” del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC.

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

    En el camino para el desarrollo de una bioeconomía sostenible y competitiva, el uso eficiente de materias primas lignocellulósicas representa un aspecto crucial. En este contexto, el 4th Symposium on Biotechnology Applied to Lignocelluloses” (LIGNOBIOTECH IV) ha tenido como objetivo aunar los recientes avances en biotecnología y ciencias afines aplicadas en la utilización de biomasa como materia prima renovable para su utilización en un concepto amplio de biorrefinería.

    Desde los fundamentos a la aplicación, durante los tres días de duración del Simposio, se han tratado aspectos relacionados con la genómica, la bioquímica, la tecnología del procesamiento aguas abajo y las cuestiones ambientales relacionadas con el uso de la biotecnología para la producción de biocombustibles, productos químicos y otros productos a partir de la celulosa, hemicelulosa, lignina y otros componentes de la biomasa lignocelulósica.

    En este encuentro se han realizado 50 ponencias orales y 92 presentaciones en forma de poster, en los que se mostraron los últimos avances en las distintas áreas relacionadas con la biotecnología aplicada a la lignocelulosa. De acuerdo con la organización del evento, la presencia de destacados ponentes en las diferentes áreas de trabajo, ha convertido este Simposio en un evento internacional de primera magnitud y punto de encuentro de investigadores y profesionales de relevante prestigio.

    La Unidad de Biocarburantes del CIEMAT participó en LIGNOBIOTECH IV con la presentación del poster “Barley straw fractionation for sugars production”. En este trabajo, se ha evaluado el fraccionamiento en dos etapas de la biomasa de paja de cebada; una primera etapa de pretratamiento hidrotérmico, seguido de una etapa de pretratamiento de extrusión en medio alcalino. Mediante la utilización de esta estrategia de fraccionamiento se facilita el aprovechamiento integral de los azúcares presentes en la paja de cebada, permitiendo una extracción eficaz de la fracción de lignina. Este trabajo se ha realizado en el marco del proyecto RESTOENE 2, subvencionado parcialmente por la Comunidad de Madrid.

    2015 un año record para las energías renovables

    Jue, 06/30/2016 - 11:20

    El año 2015 fue un año notable para las instalaciones de energía renovables. La capacidad de generación de este tipo de energía experimento el máximo incremento anual hasta la fecha. El informe  sobre la situación mundial de las energías renovables 2016 realizado por REN21 revela que en la actualidad las energías renovables están firmemente establecidas como fuentes de energía alternativas y competitivas en diversos países del mundo

    [R. M. Navarro-  Grupo de Energía y Química Sostenibles- Instituto de Catálisis y Petroleoquímica]

    Lanzado por primera vez en 2005, el Informe sobre la situación mundial de las energías renovables de REN21 (GSR por sus siglas en inglés) es el informe más consultado a nivel internacional en lo que respecta al mercado y a la industria de energía renovable, así como en tendencias sobre las políticas actuales en el desarrollo de energías renovables. Los datos proporcionados se basan en una red internacional de más de 700 colaboradores, investigadores y autores. REN21 vincula gobiernos, organizaciones no gubernamentales, instituciones académicas y de investigación, organismos internacionales e industrias para que se apoyen mutuamente, intercambien conocimientos y lleven a cabo acciones encaminadas hacia el uso de las energías renovables.

    El año 2015 fue un año record para las energías renovables pues la capacidad de generación de este tipo de energía experimentó su máximo crecimiento hasta la fecha con nuevos 147 GW instalados. El año 2015 también fue un año record para las inversiones en energías renovables, las cuales llegaron a casi 286 millones de dólares a nivel mundial. Esto se produjo a pesar de la caída de los precios de los combustibles fósiles, del fortalecimiento del dólar y de la debilidad de la economía europea. Por sexto año consecutivo, las energías renovables superaron a los combustibles fósiles en inversiones netas para nuevas instalaciones. El rápido crecimiento que han sufrido las renovables durante el año 2015 (Figura 1), particularmente en el sector eléctrico, ha sido impulsado por varios factores entre los que se pueden destacar: elaumento de la rentabilidad de las tecnologías renovables, el mejor acceso a la financiación de instalaciones, la aplicación de políticas de seguridad energética y medioambientales y la demanda creciente de energía en economías en desarrollo y emergentes.

    El sector eléctrico experimentó el mayor incremento anual de la historia en términos de capacidad, con un crecimiento significativo en todas las regiones del mundo. La energía eólica y la solar fotovoltaica tuvieron records adicionales, representando alrededor del 77% de las nuevas instalaciones, mientras que la energía hidroeléctrica representó la mayor parte del resto. Actualmente el mundo suma más capacidad de generación de electricidad renovable que la capacidad (neta) de todos los combustibles fósiles combinados. A finales de 2015 la capacidad de energía renovable era suficiente para abastecer aproximadamente el 23.7% de la electricidad mundial.

    Las energías renovables actuales abastecen aproximadamente el 8% de la energía final en servicios de climatización en edificios e industria de todo el mundo, una gran mayoría es suministrada por la energía de la biomasa y en menor escala contribuyen la energía solar térmica y la geotérmica. Aunque la capacidad total y la generación de las tecnologías renovables de calentamiento y enfriamiento  continuaron al alza, el 2015 presenció un declive mundial en las tasa de crecimiento debido a los bajos precios del petróleo en todo el mundo.

    La energía renovable constituyó aproximadamente el 4% del combustible mundial para el transporte terrestre en 2015. Los biocombustibles líquidos continuaron representado la mayor parte de la contribución de energía renovable para el sector del transporte. La infraestructura para vehículos de gas natural comprimido y las estaciones de combustible continuaron expandiéndose estableciendo nuevas oportunidades para la integración del biometano, en particular en Europa. 

     

    Figura 1- Indicadores de energías renovables 2015 (Fuente Informe de la situación de las energías renovables 2016” REN21)

    A pesar de que las tendencias en el crecimiento de las energías renovables son muy positivas, el informe también destaca los retos que las energías renovables aún tienen que resolver. Estos desafíos incluyen: lograr la integración efectiva de una participación mayor de las energías renovables en la red y abordar las problemáticas de inestabilidad política y normativa, barreras regulatorias y restricciones fiscales a las que las renovables se enfrentan.

    Mas información: http://www.ren21.net/gsr

    La planta termosolar de Bokpoort, récord africano de suministro continuo

    Mié, 06/29/2016 - 11:23

    Un hito para la industria renovables. La planta termosolar de Bokpoort, en Sudáfrica, construida por el grupo de ingeniería y tecnología SENER , ACCIONA y TSK suministra 161 horas, casi seis días de electricidad continua a pleno rendimiento, un récord en África.

    Aunque la tecnología solar termoeléctrica o CSP (Concentrated Solar Power) se considera una fuente intermitente de energía que suministra electricidad durante las horas diurnas, cuando la demanda es más alta, el diseño de Bokpoort permite seguir suministrando electricidad durante horas después de que el sol se haya puesto, gracias a una instalación de almacenamiento de energía en sales fundidas que puede acumular 9,3 horas de producción de electricidad. Esto la convierte en la instalación de almacenamiento de energía eléctrica de mayor capacidad del continente africano.

    En el primer mes de operación comercial, la recién inaugurada planta solar termoeléctrica, de 50 MW, ha producido electricidad durante un período continuo de 161 horas, lo que equivale a casi seis días. Situada en la Provincia del Cabo Norte, fue construida por un consorcio formado por SENERACCIONATSK y la empresa sudafricana Crowie Holdings. El proyecto de EPC (Ingeniería, Compras y Construcción) le fue adjudicado al grupo saudí ACWA Power, propietario y operador de la planta.

    Competitiva con fuentes convencionales

    El suministro de electricidad continuo de una planta de energía solar es un hito importante para Sudáfrica y para la industria de renovables en su conjunto, ya que permite que la tecnología CSP compita como fuente de alimentación continua con las tecnologías convencionales, como las
    centrales hidroeléctricas, térmicas o de gas, afirma un comunicado conjunto de SENER, ACCIONA, TSK.

    El director general de la planta de CSP de BokpoortNandu Bhula, señala que “a nivel mundial, el mayor reto de la tecnología CSP ha sido su capacidad de producir energía de forma continuada después de la puesta del sol. El rendimiento de esta planta es una clara indicación de que la  tecnología CSP puede constituir una opción válida de capacidad de carga base equiparable a las centrales eléctricas convencionales”.

    Desarrollo industrial y sostenible 

    Ramón Jiménez, director general del Área Industrial de ACCIONA Infraestructuras, señala que “ACCIONA ha proyectado, desarrollado y ejecutado algunas de las obras más emblemáticas de los últimos 60 años en todo el mundo; estamos orgullosos de contar con los más modernos medios tecnológicos para abordar cualquier tipo de proyectos llave en mano, como éste, con las máximas garantías de calidad y eficiencia, y consolidar nuestra presencia en el sector renovable en Sudáfrica”.

    Por su parte, Siyabonga Mbanjwa, director regional de SENER para África Meridionalapunta que “hoy en día, SENER es reconocida por la calidad y fiabilidad de sus soluciones tecnológicas en energía solar termoeléctrica. Estamos orgullosos de haber formado parte, junto con ACCIONA, TSK y Crowie, del éxito de esta planta, y es nuestra intención contribuir al desarrollo industrial y sostenible del país”.

    En Sudáfrica, el pico de demanda diario por la tarde se produce entre las 17:00 h y las 21:00 horas y la recientemente introducida tarifa de horas punta de CSP anima a los promotores a tener capacidad de almacenamiento térmico, dice el comunicado.

    Bokpoort CSP ha demostrado que, gracias al buen diseño de la planta y la radiación solar disponible en el emplazamiento, sus 9,3 horas de almacenamiento térmico pueden ampliarse fácilmente para permitir su operación continua las 24 horas al día.

    Fuente: energynews

    La Reducción de Costes en las Centrales Termosolares

    Lun, 06/20/2016 - 12:53

    Autor: Eduardo Zarza-PSA-CIEMAT

    Con el fin de evitar posibles confusiones en el lector no especializado en estas tecnologías, parece oportuno empezar aclarando la diferencia fundamental existente entre las centrales fotovoltaicas y las centrales termosolares. Su principal diferencia es que mientras en las centrales fotovoltaicas la radiación solar es utilizada para generar electricidad directamente en las placas o módulos fotovoltaicos, en las centrales termosolares la radiación solar es primeramente concentrada y convertida en energía térmica, usando posteriormente dicha energía térmica para producir electricidad a partir de un ciclo termodinámico. Así pues, en una central termosolar la radiación solar es previamente convertida en energía térmica. En esta doble conversión, primero a energía térmica y después en electricidad, radica en buena medida la mayor complejidad de las centrales termosolares si se comparan con las centrales fotovoltaicas.

    A principios del año 2016 existían en el Mundo centrales termosolares en operación rutinaria con una potencia total instalada cercana a los 5 GWe, mientras que los proyectos en construcción o promoción suponían una potencia total similar. Teniendo en cuenta el tiempo medio de construcción de una central termosolar comercial (unos 2 años, dependiendo de su tamaño), esto indica que la potencia total instalada para finales del año 2018 será del orden de 10 GWe.

    La rapidez con la que aumentará en los próximos años la potencia total instalada de centrales termosolares, depende en gran medida de hasta qué nivel se logre reducir el coste de la electricidad de origen termosolar. Aunque es cierto que en los últimos años ya se ha conseguido una importante reducción de costes, y buena prueba de ello es el precio medio del PPA de las centrales NOOR-II y III que actualmente se están construyendo en Marruecos (150€/MWh), debemos tener presente los bajísimos costes que presenta ya hoy en día la electricidad de origen fotovoltaico. Hace solamente unas semanas se anunciaba la planta fotovoltaica que ha sido adjudicada por la Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) a la oferta presentada por la empresa ACWA Power, con un precio inferior a los 30 €/MWh, para la próxima planta fotovoltaica del parque solar Mohammed bin Rashid Al Maktoum. Este precio es tan solo el 20% del PPA de las plantas NOOR-II y III. Aunque es cierta la ventaja innegable que representa la gestionabilidad (capacidad de producir electricidad cuando no hay radiación solar) de las centrales termosolares, gracias a sus sistemas de almacenamiento térmico, así como su gran impacto dinamizador en la economía de la zona donde se instala una central termosolar, no es posible compensar hoy en día con estas ventajas esta gran diferencia en el coste del kWh producido. Es por este motivo que el principal reto con el que se encuentran actualmente las centrales termosolares es la necesidad de conseguir con rapidez una importante reducción de costes.

    La figura siguiente muestra el proceso y los elementos que intervienen en la reducción de costes de las centrales termosolares. De todos los que intervienen en el proceso, el despliegue comercial (instalación de nuevas centrales termosolares) es el que juega un papel más importante, pues es precisamente dicho despliegue el que permite al sector adquirir la experiencia y el conocimiento práctico necesario para desarrollar su curva de aprendizaje. Sin despliegue comercial, la experiencia y el conocimiento acumulado por la industria desaparece, al verse obligadas las empresas a trabajar en otros campos donde haya actividad comercial. Sin despliegue comercial, son los centros de I+D los que mantienen el germen de la tecnología, promoviendo mejoras y avances que tardan en tener un repercusión importante en el coste, pues sin despliegue comercial dichas mejoras no pueden implementarse, salvo las directamente relacionadas con la operación y mantenimiento de las centrales ya existentes.

     

    Como se muestra en la figura, la curva de aprendizaje influye en la reducción de costes mediante tres mecanismos diferentes:

    1. Implantando directamente en las nuevas centrales aquellos resultados y conocimiento fruto de la experiencia con las centrales existentes y que no necesitan un desarrollo adicional. Ejemplos de esta vía son las mejoras en los procedimientos de operación y mantenimiento que son fruto de la operación y mantenimiento de las centra existentes. Otro ejemplo son las mejoras en los procedimientos de ensamblaje de los concentradores solares, detectadas durante el montaje de centrales anteriores
    2. Introduciendo en los procesos de escalado la experiencia previa obtenida con elementos de menor tamaño. En las centrales termosolares que se están construyendo actualmente se ha puesto de manifiesto lo beneficioso que resulta, desde el punto de vista de la reducción de costes, un aumento del tamaño de las centrales, así como de los propios concentradores solares. Este aumento de tamaño debe hacerse siempre basándose en la experiencia previa con centrales y elementos de menor tamaño, evitando dar saltos excesivamente grandes. En el proceso de escalado hay que ser muy cautelosos para no pasar por alto efectos secundarios adversos que pudiera tener el aumento de tamaño. Un ejemplo de esto es el aumento de tamaño de campos de captadores cilindroparabólicos, en los que al aumentar el tamaño también se aumentan las dificultades de control hidráulico del campo para mantener un caudal lo más uniforme posible en todas las filas de captadores que componen el campo solar. También debe tenerse en cuenta a la hora de aumentar de tamaño los receptores centrales la mayor complejidad del control de dicho receptor, tanto en lo relacionado con el perfil de flujo de radiación sobre el mismo, como con el control del caudal en los diversos paneles que componen el receptor.
    3. Sirviendo de base para las actividades de I+D. Cualquier nuevo desarrollo o innovación debe basarse en la experiencia previa, pues de lo contrario sería como construir una casa exenta de cimentación. En esta vía, es necesaria una fructífera colaboración entre el sector industrial, aportando su experiencia, y los centros de I+D aportando sus instalaciones experimentales y sus conocimientos científico-técnicos..

     

    Analizando globalmente el gráfico de la figura, y teniendo en cuenta que ya hoy en día se ha realizado un proceso de escalado importante, construyendo centrales termosolares de incluso más de 200 MWe de potencia unitaria, y desarrollando heliostatos de más de 150m2 y captadores cilindroparabólicos con un área de captación superior a los 2000 m2, parece que la mayor reducción de costes puede alcanzarse mediante dos vías principalmente:

    1. con nuevos desarrollos que sean fruto de proyectos de I+D+i (nuevos fluidos de trabajo, nuevos ciclos de potencia, nuevos reflectores con menos requerimientos de lavado, nueva turbomaquinaria especialmente diseñada para los requerimientos de las centrales termosolares, etc..), y
    2. a partir de la curva de aprendizaje fruto de un despliegue comercial sostenido en el tiempo y de suficiente importancia.

     

    Ambas vías requieren del apoyo público, en un caso apoyando financieramente las actividades de I+D+ì (las cuales deben contar con la aprobación del sector industrial para que quede garantizada la utilidad de los resultados perseguidos), y en el otro caso apoyando el despliegue comercial con ayudas que permitan compensar la diferencia de costes entre la electricidad termosolar y la convencional, hasta que se haya desarrollado la curva de aprendizaje suficientemente y se consiga reducir los costes hasta el nivel requerido.

    El objetivo de coste marcado por ESTELA (la asociación europea de la electricidad termosolar) es conseguir en el año 2020 un coste de 100 €/MWh para centrales termosolares con almacenamiento térmico instaladas en países del Sur de Europa, con una insolación anual debida a la radiación solar directa de unos 2055 MWh/m2·año. Un pre-requisito para poder conseguir este objetivo, según ESTELA, es que se alcance una potencia total instalada en el Mundo de 30 GWe. Este pre-requisito es de enorme importancia, por la curva de aprendizaje que conllevaría, pero está siendo obviado en muchos documentos oficiales en los que se recuerda el objetivo de reducción de costes marcado por ESTELA, pero se omite en dichos documentos que alcanzar una potencia total instalada de 30 GWe es un pre-requisito definido claramente por ESTELA:

    Como se ha puesto de manifiesto al principio de este Post, parece razonable esperar que la potencia total instalada a nivel mundial sea de unos 10-12 GWe en el año 2020. Si somos muy optimistas, podríamos incluso pensar en 15 GWe, pero en cualquier caso parece claro que la cifra que se alcanzará en el año 2020 será muy inferior a la pedida por ESTELA para poder alcanzar el objetivo de reducción de costes. De acuerdo con todo esto, parece lógico pensar que no se logrará el objetivo de costes marcado para 2020. Pero a pesar de esto se sigue indicando en documentos oficiales, muchos de ellos emitidos por la Comisión Europea, que el sector termosolar ofrece conseguir un coste de 100 €/MWh en el año 2020, para centrales instaladas en el Sur de Europa, y no se hace referencia a la condición de que se logre alcanzar una potencia total instalada en el Mundo de 30 GWe

    Personalmente me preocupa esta situación, pues se está poniendo toda la atención en el objetivo de costes, mientras se ignora, o al menos eso es lo que parece, algo tan importante como que para lograrlo será necesario un despliegue comercial que en estos momentos no parece que vaya a darse, ni mucho menos, para el año 2020. Es innegable el gran potencial de reducción de costes que tiene la electricidad termosolar, pero debemos ser realistas y no poner objetivos imposibles de lograr debido a su plazo excesivamente corto, pues ello no hará sino dañar al sector y perder credibilidad de cara al futuro. Debemos pedir que al sector de la electricidad termosolar se le permita desarrollar adecuadamente su curva de aprendizaje, como ya está haciendo y como anteriormente han hecho otras tecnologías que empezaron mucho antes su despliegue comercial, como la eólica y la fotovoltaica, pero sin plantear atajos artificiales y ficticios que no conducirían a ningún buen puerto.

    Defensa de Tesis Doctoral

    Dom, 06/19/2016 - 08:02

    El próximo 1 de Julio el investigador de la Unidad de Procesos Biotecnológicos de IMDEA Energía defenderá su Tesis Doctoral.

    Título: Integración de enzimas lacasas en el proceso de producción de etanol de lignocelulosa: efecto sobre la hidrólisis enzimática y la fermentación

    Doctorando/a: Alfredo Oliva Taravilla

    Director/es: Dra. Elia Tomás                            

    Co-director/es: Dra. Marie Demuez

    Tutor/es: Dra. Maria José Valderrama (UCM)

    Lugar: Universidad Complutense de Madrid, Sala de Grados de la Facultad de Ciencias Biológicas

    Fecha: 1 Julio 2016

    Hora: 10:ooh

    “EFICIENCIA ENERGÉTICA: LA ASIGNATURA PENDIENTE EN UN SISTEMA ENERGETICO SOSTENIBLE” Aranjuez, 4 a 8 de julio 2016

    Mar, 06/07/2016 - 05:52

    Dentro de apenas 1 mes se celebrará, el curso de verano de la Universidad Rey Juan Carlos sobre Eficiencia Energética, dirigido por el profesor D. Guillermo Calleja Pardo, Catedrático de Ingeniería Química y en el que participaran ponentes relevantes del sector científico-tecnológico, del sector productivo y de la administración, que aportarán su visión y expectativas en un tema de tanta trascendencia como éste.

    Autor: Alicia Carrero Fernández-Universidad Rey Juan Carlos

    Un sistema energético sostenible pasa necesariamente por el abastecimiento de energía limpia que cubra la demanda creciente, basada en las energías renovables y en el uso eficiente de la energía. La sustitución de combustibles fósiles por fuentes renovables de energía basadas en el uso de tecnologías limpias para la producción de electricidad y combustibles limpios como el hidrógeno, es algo en lo que se viene trabajando con intensidad, pues el objetivo claro y prioritario es la preservación del medio ambiente y la calidad de vida. Sin embargo, parece que hasta ahora se le viene prestando menor atención a otra parte clave en un sistema energético de calidad: la mejora de la eficiencia energética.

    En efecto, entre los retos energéticos planteados en el horizonte 2020, considerados como prioridad mundial, además de la diversificación de las fuentes de energía primaria con un fuerte impulso a las energías renovables, destaca el desarrollo de una política basada en medidas que fomenten la mejora de la eficiencia en el uso de la energía. La regulación normativa necesarias para acometer estos retos es también clave, y debe marcar la pauta de los desarrollos tecnológicos y su implantación en el mercado.

    El curso abordará los aspectos más destacados de la situación actual en la cuestión de la eficiencia energética, analizando los retos, las oportunidades y los beneficios esperados de una mejora en el uso eficiente de la energía. Se tratará en cada jornada un aspecto temático de especial interés, como es la eficiencia energética en la edificación, el alumbrado, el papel de las TICs (Tecnologías de la Información y la Comunicación), particularmente en las “Smart cities”, los sistemas de gestión energética y la regulación normativa del sector.

    Workshop: Biomass Resources For Renewable Energy Production

    Vie, 06/03/2016 - 09:16

    En estos días, 2-3 de Junio se está celebrando el Workshop sobre la utilización de los recursos biomásicos para la producción de energía renovable en el Instituto IMDEA Energy. Este Workshop engloba El RESTOENE-2 e INSPIRA-1 consorcios que están incluidos en el programa de actividades de I + D entre grupos de investigación en Tecnología de la Comunidad de Madrid.

    Autor: Felicia Sáez -Unidad de Biocarburantes- Dpto. de Energía- CIEMAT

    Este foro pretende ser un encuentro entre los expertos en biomasa para la producción de energías renovables y dar a conocer las actividades de investigación llevadas a cabo dentro de los proyectos Restoene-2 e Inspira-1.

    El Consorcio RESTOENE-2 presenta una estrategia para la “Producción de biocombustibles limpios para el transporte a partir de biomasa lignocelulósica ” apoyado por el Ministerio español de Economía y Competitividad. Entre sus objetivos está la producción de biocombustibles limpios a partir de residuos agroforestales.

    El proyecto Inspira-1 tiene como objetivo el desarrollo tecnológico para optimizar la producción de biomasa a partir de bacterias Arthrospira (Spirulina). Desarrollando herramientas biotecnológicas que mejoren la producción de esta biomasa, para su uso directo como alimento humano y animal y lograr la plena utilización de estos compuestos en usos nutracéuticos, farmacéuticos y en energía.

    La contribución de Ciemat a este Workshop ha sido la presentación oral del trabajo realizado dentro del Proyecto RESTOEN2 titulado “ Xylooligosaccharides from cereal xylans produced by GH Family 10 and 11 xylanases and GH Family 43 and 51 arabinofuranosidase to obtain XOS prebiotic”. Asi mismo se ha presentado en la sesión de pósters el trabajo denominado “A first approach to the use of extracted olive oil pomace as raw material in a biorefinery”.

    Se adelanta la apertura de la Gigafactoría de Tesla a finales de Julio de este año

    Jue, 06/02/2016 - 10:07

    Autor: José Antonio Villajos Collado-Universidad Rey Juan Carlos

    En el año 2014 se hizo público que Tesla, el conocido fabricante de vehículos eléctricos de alta gama, pretendía crear la mayor factoría de baterías y vehículos eléctricos del mundo, bautizada como Gigafactory debido a los 35 GWh (1 GWh equivale a la energía que consumen 10.000.000 de bombillas de 100 W de potencia durante 1 h) de capacidad eléctrica que serán capaces de almacenar las baterías que salgan de su cadena de producción anualmente. La idea inicial era realizar la inauguración parcial para 2017, pero esta fecha se ha adelantado a este mismo verano: 29 de Julio de 2016.

    Lo sorprendente de la fábrica no es sólo su tamaño, superior al de cualquier fábrica existente de baterías de litio en la actualidad, sino que la misma será energéticamente autosuficiente, ya que el 100 % de la energía que utilice para su funcionamiento procederá de energías renovables, produciendo una nula huella de carbono. Para ello, el techo de la fábrica se encuentra totalmente recubierto de paneles solares fotovoltaicos con el apoyo de un parque de aerogeneradores cercanos a la instalación. Para poder financiar este ambicioso proyecto, ha sido además necesaria la participación con 1.400 M€ de Panasonic, de modo que la corporación japonesa se convierte en socia de este proyecto.

     

    Vista aérea del proyecto de la Gigafábrica de Tesla, donde se aprecia el recubrimiento del techo con paneles solares fotovoltaicos, y la presencia cercana de un parque de aerogeneradores.

    Aunque en un principio la fábrica arrancará destinada a la producción de las baterías para el hogar Powerwall, con una octava parte de la capacidad máxima de producción, se espera que para el año 2020 se alcance la completa operatividad, fabricando 500.000 coches eléctricos al año. Además, la misma factoría se encargará de la producción de las baterías necesarias, superando la fabricación mundial de celdas para baterías de ion litio que se alcanzó en el año 2013. Para ello se estima que serán necesarios 6.500 empleados, lo que ha hecho que varias ciudades de Europa (entre ellas las españolas Galicia y Valencia) se hayan ofrecido para albergar la nueva fábrica que Tesla quiere abrir en el viejo continente.

    En principio, la idea de Tesla con la Gigafábrica es la de aplicar las economías de escala para la reducción de costes de producción tanto del coche eléctrico, como de las baterías de litio con las que funcionan. De este modo, se espera reducir en un 30 % el coste unitario del kWh de almacenamiento de las baterías actuales, lo que repercutirá en el coste del vehículo. Así pues, se espera que el nuevo modelo de automóvil Tesla Model 3 que la compañía de Elon Musk comenzará a comercializar en el año 2017 se convierta en la berlina ejecutiva eléctrica más barata del mundo, con un precio estimado en 35.000 $ (aproximadamente 26.000 €), y que contará con menor tamaño de sus baterías y una menor autonomía que sus predecesores de marca  (350 km, por recarga, por debajo de los 500 km de otros modelos de Tesla). Aun así, una semana después del inicio de aceptación de reservas, Tesla ya había recibido peticiones para más de  325.000 vehículos, lo que supone ventas por valor de más de 14.000 M$ (aproximadamente 11.000 M€), convirtiéndose en el record de ventas alcanzadas en una semana de cualquier producto en su lanzamiento. Que estas cifras se hayan alcanzado a pesar de no haberse realizado campañas de promoción de producto, como suele ser habitual en los éxitos de lanzamiento, da una idea de la imagen de marca que posee esta compañía y del interés del público por el vehículo eléctrico y la sostenibilidad medioambiental.

    Tesla Model 3.

    Fuente: Teslamotors

    El Congreso Mundial del Hidrógeno se celebrará el próximo mes de Junio en Zaragoza

    Vie, 05/27/2016 - 06:48

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

    El Congreso mundial del hidrógeno (WHEC 2016) tendrá lugar del 13 al 16 de Junio 2016 en Zaragoza. Este congreso que se celebra cada dos años es el referente a nivel mundial en energías renovables. Reúne a profesionales de las principales empresas del sector, centros de investigación y entidades públicas y privadas relacionadas con las tecnologías del hidrógeno. Al igual que en sus ediciones anteriores, es el foro más apropiado para dar a conocer los avances logrados en las tecnologías de producción, almacenamiento/distribución y uso en aplicaciones tanto fijas como móviles. Además de la faceta científico-técnica, el congreso cuenta con zonas de exposición y exhibición de nuevos prototipos, productos y servicios de empresas del sector del automóvil, así como aplicaciones ya reales y otras de futura comercialización.

    La 21a edición del Congreso Mundial del Hidrógeno (WHEC 2016) tendrá lugar entre el 13 y el 16 de junio de 2016 en Zaragoza. Este congreso está organizado por la Asociación Española de Hidrógeno (AeH2), con la colaboración de la Fundación para el Desarrollo de Nuevas Tecnologías del Hidrógeno en Aragón (FHa) y bajo el auspicio de la Asociación Internacional de la Energía del Hidrógeno (IAHE). El congreso, que tiene lugar cada dos años y se celebra por primera vez en España, es el referente a nivel mundial en energías renovables, que reúne a profesionales de las principales empresas del sector, centros de investigación y entidades públicas y privadas relacionadas con las tecnologías del hidrógeno. Al igual que en sus ediciones anteriores, es el foro más apropiado para dar a conocer los avances logrados en las tecnologías de producción, almacenamiento/distribución y uso en aplicaciones tanto fijas como móviles.

    Durante los cuatro días de duración, se presentarán alrededor de 800 ponencias procedentes de 58 países, junto a sesiones plenarias a cargo de prestigiosos especialistas y responsables de I+D de empresas e instituciones. Se tratarán temas clave del sector tales como el estado de la tecnología de las celdas de combustible aplicadas al transporte y la infraestructura de repostaje del hidrógeno con responsables de BMW Group, Toyota Motor Europe y NEL ASA.  Igualmente se revisarán las estrategias nacionales y las legislaciones puestas en marcha en torno al hidrógeno. Para ello cuenta con el concurso de representantes de diversas instituciones internacionales tales como la Fuel Cell and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU) Europea, el New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), California Fuel 3 Cell Partnership (CaFCP), Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association (CHFCA) y el National Organisation Hydrogen and Fuel Cell Technology (NOW GmbH). En otra sesión a cargo de responsables de Hydrogenics Europe e ITM Power se abordarán retos tan importantes del sector como el almacenamiento del hidrógeno y los sistemas Power-to-Gas.

    Además de la componente científico-técnica, el congreso cuenta con zonas de exposición y exhibición de nuevos prototipos, productos y servicios de empresas del sector del automóvil, y de producción, desarrollo, almacenamiento, transporte y usos finales del hidrógeno, así como aplicaciones ya reales y otras de futura comercialización. Se podrán contemplar los nuevos desarrollos y avances de algunas empresas como como BMW Group, Toyota, Hydrogenics o ITM Power. Incluso se podrá ver el funcionamiento de una estación de repostaje de hidrógeno para vehículos equipados con celda de combustible (Figura 1).

    Figura 1. Modelo de automóvil (Toyota Prius Aqua FT-86) equipado con celda de combustible alimentada con Hidrógeno y provisto de tanque de almacenamiento a presión elevada.

    Las tecnologías del hidrógeno han experimentado un gran impulso a  nivel mundial durante la última década. El motor de este impulso radica en la aplicación en las celdas de combustible que se presentan como la mejor opción de lograr la seguridad de suministro energético y la reducción de la dependencia de los precursores fósiles, así como la necesidad de avanzar hacia un mix energético sostenible y con menor huella de carbono. La Unión Europea, con una fuerte dependencia de las energías fósiles, ha impulsado medidas dirigidas a incrementar el uso de las energías renovables dentro de la Estrategia Energética 2020 y de marcos como la Energy Roadmap 2050, donde se contemplan sistemas de almacenamiento de energía entre los que se encuentra el hidrógeno. También la Directiva 2014/94/UE para la implantación de una infraestructura para los combustibles alternativos contempla el hidrógeno, si bien la apuesta decidida de la UE se situó en 2007 con la creación del Séptimo Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la EU, la Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking, que ha tenido su continuación en una segunda fase dentro del programa de Investigación e Innovación H2020, establecida para el periodo 2014-2020. En el caso de España, referente en energías renovables, está siendo un gran campo de investigación para el avance en la producción y almacenamiento de hidrógeno a partir de fuentes renovables y mediante procesos sostenibles, gracias a un activo tejido de empresas y centros de referencia, junto a proyectos innovadores puestos en marcha en Comunidades Autónomas como Andalucía, Castilla-La Mancha o Aragón.

    Para más información, contactar la página: http://www.whec2016

     

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    Instituto Chileno de Permacultura