Ramon

Ramon
Ramon Gallart

dimecres, 2 d’abril del 2025

Transport ecològic.

Segons el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), aproximadament el 15 % de les emissions de gasos d'efecte hivernacle antropogènics provenen del sector del transport.




Segons va publicar Statista, els motors de combustió interna dels vehicles van representar gairebé la meitat de totes les emissions de diòxid de carboni atribuïbles al sector del transport el 2022.

Per facilitat la transició cap a una mobilitat sostemible i elèctrica, Influit Energy, preten comercialitzar un nou tipus de bateria de flux. Normalment, les bateries de flux s'utilitzen en aplicacions estacionàries com ara l'emmagatzematge de la xarxa elèctrica, però,  les bateries de flux podrien ser millorn que les de liti? 

La bateria d'Influit fa circular un dens nanoelectrocombustible d'energia per emmagatzemar de 15 a 25 vegades més energia que una bateria de flux convencional en una volum similar i amb la mateixa segureat i estabilitat per subministrar l'autonomia d'un vehicle amb motor de combustio. Els cotxes i camions amb aquest tipus de bateries podrien omplir-se amb el nanoelectrcombustible en un sortidor i potser, seria possible aprofitar la infraestructura de gasolineres acutals.

Les innovacions en electrònica de potència, motors elèctrics i bateries per a la indústria de l'automòbil també, comencen a trobar aplicacions per el sectro de l'aviació. GE Aerospace i Aurora Flight Sciences de Boeing estan treballant en un sistema de propulsió híbrid-elèctric per a un avió entre 150 a 180 seients. El projecte va començar en el 2021 i s'anomena Fly the Hybrid Skies. Pretén modificar un avió Saab 340 mitjançant dos motors GE CT7 combinats amb unitats de propulsió elèctrica. To i que encara s'està en les primeres etapes, l'electrificació podria ser el primer canvi fonamental en els sistemes de propulsió d'avions des de l'arribada del motor a reacció.

La indústria naval també li cal un avenç similar donat què,  totes les flotes comercials del món encara funcionen amb gasoil. La indústria ha d'avançar molt més ràpid si vol assolir l'objectiu de zero emissions netes per al 2050.

Una manera d'aconseguir aquest objectiu és utlitzar l'energia nuclear. De fet, ja hi han uns 160 vaixells amb propulsió nuclear en alta mar, tot i que gairebé tots són vaixells i submarins de la marina. Els petits reactors modulars (SMR) de nova generació podrien proporcionar la solució per als vaixells de càrrega comercials. 

Ramon Gallart

diumenge, 30 de març del 2025

Els Vaixells i l'Energia Nuclear.

La indústira naval treballa per minvar les seves emissions de carboni. Gairebé tota la flota de vaixells del món encara funciona amb combustible fòssil i hi ha un 25% dels nous vaixells que estan sota comanda els quals  funcionaran amb alternatives una mica més baixes en carboni com el gas natural liquat, el metanol o la propulsió híbrida.

El transport marítim consumeix més de 300 milions de tones de combustibles fòssils cada any, produint el 3 % de les emissions de gasos d'efecte hivernacle. 

Actualment, aquesta indústria està explorant l'amoníac, les bateries i l'hidrogen, entre altres opcions per moure els vaixells. D'aqui sorgeix una creixent la pressió per utilitzar una tecnologia d'emissions zero com és la propulsió nuclear.


Avui dia, uns 200 reactors nuclears ja funcionen en 160 vaixells, la majoria vaixells i submarins militars. Els vaixells de propulsió nuclear poden passar anys sense repostar. No necessiten grans  dipòsits de combustible, la qual cosa obre més espai per a la càrrega i els passatgers. I els reactors també estan millorant: els petits reactors modulars (SMR) de quarta generació haurien de ser més segurs i senzills d'operar que els reactors convencionals. Hi ha en curs un estudi per avaluar la viabilitat de desplegar un reactor de 30 MW en vaixells.

Fins ara s'han construït quatre vaixells mercants de propulsió nuclear, tots ells projectes dirigits pel govern iniciats principalment per motius de desenvolupament i proves més que per motius purament comercials. El primer va ser el nord-americà NS Savannah, construït a finals de la dècada de 1950 amb un cost de 46,9 MUSD (uns 495 MUSD). Va estar en servei des de 1962 fins a 1972, però el seu reactor d'aigua lleugera a pressió (LWR) era massa complex i car perquè el vaixell funcionés de manera rendible. El vaixell de càrrega rus Sevmorput, posat en servei el 1988, és l'únic vaixell mercant de propulsió nuclear que encara funcionava a principis del 2024. Els altres dos vaixells, el japonès Mutsu (1970) i ​​l'alemany Otto Hahn (1968), van ser equipats amb motors dièsel a mig camí de la seva vida útil.

L'energia nuclear s'ha aplicat amb més èxit en submarins i vaixells trencaglaç. El primer vaixell de propulsió nuclear va ser el submarí d'atac USS Nautilus, el 1954, enmig de l'apogeu de la investigació de l'energia nuclear dels anys 50. Des de llavors s'han utilitzat centenars de reactors nuclears en vaixells i submarins. Actualment, Rússia opera set trencagels d'energia nuclear.

El repte de descarbonització del transport marítim, juntament amb les noves tecnologies de reactors, estan provocant una reavaluació dels vaixells mercants nuclears. 

El primer pas per fer realitat els vaixells mercants nuclears pasa per construir el tipus adequat de reactors nuclears. Per a la propulsió de vaixells, els enginyers han utilitzat reactors d'aigua a pressió perquè poden produir una major potència per a una massa determinada en comparació amb l'altre tipus de reactor d'aigua lleugera. Tanmateix, la tecnologia presenta grans reptes. Depenen de complexos sistemes de control que necessiten una tripulació operativa tècnicament entrenada i funcionen amb barres de combustible sòlid que s'han de substituir cada 18 mesos. També hi ha el risc, per petit que sigui, que el recipient a pressió exploti. Els SMR de quarta generació eviten tot això. 
tot i així, encara hi han molts constructors de vaixells que segueixen sent escèptics sobre els vaixells d'energia nuclear.  Hi han moltes preguntes que cal donar resposta tals com:  El reactor redueix l'espai de càrrega? Com està disposat? On va la tripulació? Quins són els requisits especials de formació? Com introduir aquesta tecnologia? Com es reposta? Com es gestiona la velocitat? 

S'estan desenvolupant més de 80 dissenys SMR a tot el món. No obstant això, la indústria  naval és petita. La majoria de la construcció naval mundial es fa a Corea del Sud, Japó i Xina.

Tot i que hi ha partidaris de la propulsió de vaixells nuclears, no tothom està d'acord que posar reactors als vaixells és la millor manera de fer-ho. A curt termini, argumenten, té més sentit utilitzar l'energia nuclear com a font d'electricitat per produir combustibles alternatius baixos en carboni. Utilitzar electricitat nuclear per electrolitzar l'aigua de mar per produir hidrogen, i després utilitzeu aquest hidrogen com a matèria primera per fer amoníac o metanol, la petjada de carboni de la producció de combustible és efectivament zero.

Posar un reactor a bord d'un vaixell té molts factors de complicació que la producció de combustible amb energia nuclear no té. 

A diferència de l'ús terrestre de l'energia nuclear, l'ús marí comporta el repte de tenir un reactor en un vaixell en moviment per que cal avaluar la tecnologia de cada reactor sobre com tolera el moviment.

Un possible problema per als futurs vaixells de propulsió nuclear serà la regulació nucleardonat que aquests vaixells travessen fronteres internacionals  i per tant, s'enfrontaran a diferents regulacions als diferents ports. 

Ramon Gallart

dimecres, 26 de març del 2025

Reptes de les bateries d'estat sòlid per VE.

Els anuncis de bateries d'estat sòlid de Volkswagen i QuantumScape han generat expectatives al mercat dels vehicles elèctrics.

L'estat sòlid és una gran tecnologia però, li passarà el mateix que li va passar a les bateries d'ió de liti, trigaran temps a arribar al mercat.

La corba d'adopció, dependrà de la capacitat del producte per ser validat en base al seu rendiment, vida útil i cost.

Aquesta tecnologia es veu com clau per al futur del cotxe elèctric perquè potencialment ofereix  major seguretat i energia, així com un temps de recàrrega molt més ràpids. Les cel·les d'estat sòlid es diferencien de les bateries d'ions de liti convencionals en l'ús d'un electròlit de vidre o ceràmica, en lloc d'un líquid compost de sals de liti. Els fabricants d'automòbils estan interessats perquè la tecnologia ofereix una major estabilitat tèrmica que les bateries de base líquida, permetent així una recàrrega substancialment més ràpida, entre altres avantatges.

Les bateries de gel son consideres com un semisòlidal igual que les de electrolit líquid es poden perforar amb un impacte. 

El gran repte que s'enfronten aquestes bateries d'estat sòlid, éscomlir amb les cinc "regles d'or" de les bateries: seguretat, rendiment, vida útil, cost i medi ambient.

La majoria de les empreses de bateries d'estat sòlid no compleixen almenys tres de les cinc regles d'or". No es poden trobar xifres sobre las eva vida amb sentit, tampoc hi han encara preus que puguin ser competitius.

Pel que respecte al fabricants d'automòbils, han de verificar el seu rendiment en:

1.- En funCió de la temperatura

2.- en fucnió de l'altiutd

3.- I la segureretat i rendimetn donat un cop.

Per tant, no espreveu que els fabricants d'automòbils passin a una amplia implantació fins que no siguin capaços de verificar les habilitats de la nova tecnologia en totes aquestes àrees.


La validació trigarà temps, ja que els fabricants d'automòbils posen a prova les cel·les construïdes a fàbrica en condicions i entorn real. Per fer-ho, primer han de construir fàbriques de bateries i això no es fa en menys de dos o tres anys. Després cal fer productes prototips i distribuir-los als clients i fer-lis els cicles de treball.

S'espera que la ciència continuï evolucionant. Avui dia, hi ha nombroses versions de bateries d'estat sòlid que utilitzen, des del grafit tradicional fins al silici i el metall de liti a l'ànode, i hi ha càtodes fets amb NMC tradicionals i materials rics en níquel.

Tot i així des del punt de vista científic, hi ha optimisme en fer possible que la nova generació de bateries pugui superar dos inconvenients clau de l'ió de liti convencional. En primer lloc, els càtodes rics en níquel permetran a la indústria de les bateries utilitzar menys cobalt al càtode. En segon lloc, les químiques d'estat sòlid permetran utilitzar metall de liti a l'ànode.

La capacitat de reduir el cobalt al càtode és important perquè el cobalt és escàs, car i sovint s'extreu en països amb lleis laborals febles. I la capacitat d'utilitzar metall de liti a l'ànode és important perquè augmentaria la densitat d'energia alhora que promourà la seguretat. Els fabricants de bateries d'ions de liti de base líquida actualment no utilitzen ànodes de metall de liti per por als incendis.

El que es desconeix és fins a quin punt poden estar aquestes químiques dins d'algunes de les grans empreses de fabricació  com LG Chem i BYD. 

Ramon Gallart