Qui va inventar la ràdio?

El 7 de Maig del 1945, el Teatre Bolshoi de Moscou  es va emplenar de científics i oficials del Partit Comunista Soviètic per celebrar el 50 aniversari de la primera demostració de ràdio d' Alejandre S. Popov. 

Foto: AS Popov Central Museum of Communications. El 1895, el físic rus Aleksandr Popov va utilitzar el seu detector de llamps per demostrar la transmissió d’ones de ràdio.

Va ser una oportunitat per homenatjar un fill nadiu i per intentar reconduir el registre històric allunyant-se dels èxits de Guglielmo Marconi, àmpliament reconegut a la majoria del món com l'inventor de la ràdio. DEs de llavors, el 7 de Maig es va declarar Dia de la Ràdio, i es celebra a tota la Unió Soviètica fins avui.

La reivindicació de la primacia de Popov com a inventor de la ràdio va venir de la presentació d'un article, "On the Relation of Metallic Powders to Electrical Oscillations", i la seva demostració d'un aparell de detecció d'ona de ràdio a la Universitat de Sant Petersburg en el 7 de maig de 1895.

Aleksandr Popov va desenvolupar la primera ràdio capaç de distingir el codi Morse

Aleksandr Popov

Foto: Interfoto / Alamy

Un any després de la seva demostració en el 1895, Aleksandr Popov va utilitzar el seu aparell de ràdio per enviar un missatge de codi Morse. El dispositiu de Popov un simple coherer : un tub de vidre amb dos elèctrodes espaiats a uns centímetres de distància amb filetes metàl·liques entre ells. El dispositiu es basava en el treball del físic francès Edouard Branly, que va descriure aquest circuit en el 1890, i del físic anglès Oliver Lodge, que el va perfeccionar en el 1893. Els elèctrodes tindrien inicialment una alta resistència, però quan van rebre un impuls elèctric, es generaria un camí de baixa resistència, permetent la conductivitat fins que les juntes metàl·liques s'ajuntaven i la resistència augmentava. 

Segons el Museu Central de Comunicacions d'AS Popov , a Sant Petersburg, el dispositiu de Popov va ser el primer receptor de ràdio del món capaç de distingir els senyals. Va utilitzar un indicador Coherer Lodge i va afegir un relé de telègraf polaritzat, que servia com a amplificador de corrent continua. El relé va permetre a Popov connectar la sortida del receptor a una campana elèctrica, a un gravador o a un aparell de telègraf, proporcionant feedback electromecànic. 

En el 24 de Març del 1896, Popov va fer una nova demostració innovadora en públic, aquesta vegada va envair un codi Morse mitjançant telegrafia sense fils. Popov va enviar senyals entre dos edificis de 243 metres de distància. Un professor va escriure a la pissarra del segon edifici el que codi Morse indicava: Heinrich Hertz.

Els dissenys semblants basats en coherers  als de Popov es van convertir en la base dels equips de comunicació de ràdio de primera generació. Es van mantenir en ús fins al 1907, quan els receptors de cristall els van millorar.

Popov i Marconi van tenir visions molt diferents sobre la ràdio.

Popov, era un contemporani de Marconi, però els dos homes van desenvolupar els seus aparells de ràdio de forma independent i sense conèixer l'obra un de l'altre. Reclamar definitivament qui va ser primer és complicat per una documentació inadequada dels esdeveniments, definicions conflictives del que constitueix una ràdio i orgull nacional.

Una de les raons per les quals Marconi va obtenir més reconeixment respecte Popov, no és que Marconi va ser per ser més astut en la propietat intel·lectual. Una de les millors maneres de preservar en un lloc a la història, és assegurar les patents i publicar els resultats de les investigacions de manera oportuna. Popov tampoc ho va fer. Mai va perseguir una patent pel seu detector ni tampoc, hi ha cap registre oficial de la seva demostració del 24 de Març del 1896. Finalment va abandonar la ràdio per dirigir la seva atenció sobre les, llavors, recentment descobertes ones de Röntgen, també conegudes com a rajos X.

Marconi, per la seva banda, va sol·licitar una patent britànica el 2 de Juny del 1896, que es va convertir en la primera sol·licitud de patent per a radiotelegrafia. Ràpidament va recaptar capital per comercialitzar el seu sistema, va construir una gran empresa industrial i va passar a ser conegut, fora de Rússia, com l'inventor de la ràdio.

Tot i que Popov mai va intentar comercialitzar la seva ràdio com a mitjà per enviar missatges, va veure potencialment el seu ús per a enregistrar disturbis a l'atmosfera, com un detector de llamps. En el Juliol del 1895, va instal·lar el seu primer detector de llamps a l’observatori meteorològic de l’Institut de Foresters de Sant Petersburg. Va ser capaç de detectar tempestes fins a 50 km. L’any següent va instal·lar un segon detector a l’Exposició d’Art Industrial i d’Art-Rússia a Nizhny Novgorod, a uns 400 km a l’est de Moscou.

Al cap d’uns anys, l’empresa de rellotgeria Hoser Victor a Budapest fabricava detectors de llamps a partir de l’obra de Popov.

Un dels dispositius de  Popov va arribar a Sud-Àfrica

Una d’aquestes màquines va arribar fins a Sud-àfrica, a uns 13.000 km. Avui es pot trobar al museu de l’ Institut sud-africà d’enginyers elèctrics (SAIEE) de Johannesburg.

Els orígens dels equips que ja han estat obsolets poden ser especialment difícils de localitzar. Amb la conservació dels registres i els canvis de personal, la memòria institucional pot perdre un seguiment del que és un objecte o per què era important.

Foto: Institut Sud-africà d’Enginyers Elèctrics. Detector de llamps Popov utilitzat a l'estació meteorològica de Johannesburg, actualment  resideix al museu de l'Institut d'Enginyers Elèctrics de Sud-àfrica

Aquest podria haver estat el destí del detector Popov a Sud-Africà, però gràcies a l’atenta mirada de Dirk Vermeulen, enginyer elèctric i membre des de  fa temps del grup d’interès històric SAIEE, va assumir que l'objecte era un antic amperímetre de gravació, utilitzat per mesurar el corrent elèctric. Un dia, però, va decidir donar una ullada més a prop. Per al seu gust, va saber que probablement era l’objecte més antic de la col·lecció SAIEE i l’únic instrument supervivent de l’estació meteorològica de Johannesburg.

En el 1903, el govern colonial havia adquirit el detector Popov com a part de l'equipament de la nova estació, situada en un turó a la part oriental de la ciutat. El detector de l'estació és semblant al disseny original de Popov, excepte que el vibrador que s'utilitzava era usat per mourer una ploma i  poder esccriure. El quadre de gravació s’embolicava al voltant d’un tambor d’alumini que feia una volta per hora. Amb cada revolució del tambor, un cargol  avançava el gràfic en 2 mil·límetres, la qual cosa permetia registrar l’activitat al llarg dels dies.

Vermeulen va redactar el seu descobriment en les actes del Desembre del 2000 de l'IEEE. Malauradament, va morir fa aproximadament un any, però el seu col·lega Max Clarke va disposar a fer arribar a IEEE Spectrum una foto del detector sud-africà. Vermeulen va ser un defensor incansable de crear un museu per allotjar la col·lecció de la SAIEE.

Font: IEEE Spectrum.

Un futur més net i una oportunitat per a l’electrificació.

Un dels efectes més notoris del confinament motivat pel COVID-19, ha estat la important reducció de les emissions de CO2, provocada per la disminució del trànsit aeri, dels vehicles a les carreteres, les ciutats i malauradament l’aturada que ha patit tant el comerç com la industria, entre altres. 

Certament hi ha una profunda desacceleració econòmica induïda per la pandèmia la qual, ha proporcionat l’oportunitat de veure el cel ben blau i els  carrers més nets, més tranquils, que no deixa de ser paradoxalment,  una finestra tangible cap a un futur sostenible.

Font: Foro de la Electrificación

Hi han models que indiquen que les emissions no tornaran als nivells pre-pandèmics fins al 2025,  pel que pràcticament no suposaria cap impacte en la trajectòria d’emissions a llarg termini.

Enllaç

Emmagatzematge rendible d’energia elèctrica a gran escala.

Per fer rendible l’emmagatzemament de gran capacitat d’energia elèctrica, cal fer possible un menor ús de les bateries sempre  que una xarxa intel·ligent pugui ajustar constantment la demanda d’electricitat, en lloc d’ajustar l’electricitat davant una resposta a una demanda imprevisible.

L’emmagatzematge d’energia, proporciona a la xarxa elèctrica molts altres  serveis que no són només emmagatzemar electricitat. S’utilitza per a suport de la tensió, la regulació de la freqüència, l’equilibri de les càrregues, la millora de la qualitat de servei, la reducció dels pics de consum o  de generació, i per reforçar la capacitat. Seleccionar els adequats components d'emmagatzematge, requereix d’una bona comprensió de la tecnologia i de la xarxa. A més, ha de ser  escalable i  prou flexible per fer front a les xarxes d’avui i del futur.

Font: Estratègia & Negocios

Per dissenyar un sistema d’emmagatzematge d’energia, cal decidir quina tecnologia usar, especificar la capacitat d’emmagatzematge, la densitat d’emmagatzematge, el temps de descàrrega i la ubicació. Un altre aspecte important que s’ha de considerar, és com minimitzar la vulnerabilitat en el sistema d’emmagatzematge mitjançant les tecnologies de les xarxes intel·ligents.

L’emplaçament del sistema d’emmagatzematge d’energia, és un important factor  que afecta al cost. Segons l’informe NREL 2018 sobre Utility-Scale Photovoltaics Plus Energy System Cost Benchmark, la co-localització dels subsistemes fotovoltaics i d’emmagatzematge, generen estalvis als costos respecte la reducció d'quests, relacionats als canvis de cables i trafos, nous centres de transformació, etc. El cost del maquinari es redueix gràcies a  compartir centres de transformació, transformadors i els sistemes de controls. El cost del sistema  en corrent continu és un 8% inferior al cost del sistema amb fotovoltaica i emmagatzematge ubicats per separat, i el cost del sistema col·locat de CA acoblat és un 7% inferior (US Utility-Scale 2018). En general, el sistema d’emmagatzematge d’energia s’utilitza combinant  l’energia renovable, pels serveis auxiliars, minimitzar la producció  i el consum d’energia. El co-emmagatzematge d’energia  de les plantes off-shore, podrien reduir la necessitat de fer dissenys de les torres elèctriques  més fortes per suportar més càrrega mecànica durant tempestes extremes. 

Font: Brink

Per a l’emmagatzematge d’energia a gran escala, ja existeixen diverses tecnologies. Cada tecnologia té les seves pròpies característiques. El repte és fer-los robustos, fiables i rendibles, alhora que s’ajusten a la tecnologia més adequada per  cada font d’energia o ubicació. Per exemple, les bateries d’ió de liti, s’adapten molt bé per ajudar a l’equilibri del sistema en temps real, l’ampliació de les fonts renovables i per proporcionar serveis durant les puntes  d’energia. Tot i això, els sistemes d’emmagatzematge d’energia d'ió de liti, solen tenir una capacitat que està al voltant de quatre hores. 

Es preveu en un futur, que això pugui augmentar fins a sis o vuit hores. Tanmateix, la tecnologia encara te de millorar els rendiments i també fer-los més econòmics. L’emmagatzemament  reversible hidroelèctric, és una bona opció per a l’energia eòlica. L’aigua bombejada a un embassament superior es pot mantenir durant molt de temps, compensant la pèrdua sobtada de la generació eòlica. 

Tanmateix, la forma convencional per l'emmagatzematge hidroelèctric (embassaments), requereix de muntanyes. Això és una  limitació per construir aquests sistemes, a més de ser car. Un altre concepte seria utilitzar les plantes reversibles de bombament hidràulic, per bombejar aigua d’un llac a la zona circumdant. Deixar tornar l’aigua del mar generaria l’electricitat emmagatzemada. 

Font: IEEE Samart Grid

Captació de CO2 en centrals de carbó.

La cooperativa elèctrica localitzada a Grand Forks ha llançat el Project Tundra, una iniciativa per construir la instal·lació més gran del món de captació de carboni basada en centrals elèctriques prevista la construcció  a partir del 2022. 

Si Minnkota Power reuneix els 1.000 M US$, el projecte preveu adaptar l'estació amb tecnologia que permetin  capturar més del 90 % del diòxid de carboni (CO2 ) emès pel generador més gran de la planta, una unitat de 455 MW. L’efecte serà l’equivalent a treure 600.000 cotxes de benzina circulant pers les carreteres. 

Font: Minnkota Power Coorperative

L'empresa està molt compromesa en trobar una manera de mantenir aquesta central de carbó en funcionament però, també estan igualment compromesos a trobar una manera de fer alguna cosa sobre les emissions de diòxid de carboni i és per això que invertiran diners per desenvolupar aquest projecte.

La captació de carboni, és el procés de captura el CO2 a la seva font d’emissions abans de ser llançat a l’atmosfera. Això te un creixent interès com a solució per a l’escalfament global. Per tal que el món compleixi l'objectiu de no superar els  2ºC previst en l'acord sobre el clima de París del 2015, cal combatre el diòxid de carboni, el principal gas hivernacle responsable d'aproximadament les tres quartes parts de les emissions. Les estimacions preveuen que la captació de carboni pot ajudar a reduir prop del 10 % d'aquestes emissions cap al 2050.

Per capturar el CO2 de la Young Station, el  projecte Tundra, farà ús de tecnologia similar a la que s’utilitza a les dues úniques instal·lacions de captació i emmagatzematge de carboni existents que operen a les centrals elèctriques del món: Petra Nova a Texas i Boundary Dam a Saskatchewan, Canadà. 

El procés d’eliminació del CO2 s’inicia passant el gas de combustió a través d’un sistema de neteja per eliminar les impureses i baixar la seva temperatura. El gas entra llavors en un procés absorbent, que conté una solució d'amina a base del líquid que s'uneix al CO2. S’aplica calor per alliberar el gas de les amines i el CO2 extret, es comprimeix. El projecte Tundra té previst impulsar el CO2 líquid en roques de gres que es troben a poc més d’una milla sota la mina de carbó de lignit, on s’emmagatzemarà de forma permanent.

Tundra, un dels 51 projectes de gran escala a tot el món, va començar fa quatre anys. Alguns  pensen que afegir la captació de carboni és només una manera de rescatar centrals de carbó antigues, cares i ineficients. Més de la meitat de les centrals elèctriques de carbó dels Estats Units tenen més de 40 anys.  

A més,  una planta de carbó que captura el seu propi CO2, pot ser més costosa de fer a causa d’un augment de la càrrega dels processos interns. Una planta de carbó utilitza entre el 5 i 9 % de l’electricitat que genera pels seus serveis locals. Però, la captació de carboni, és un procés que consumeix energia i aigua, pot augmentar fins a un 33 % aquest consum auxiliar.  

Segons les estimacions de l’IEEFA, això superaria el triplet del cost de l’electricitat generada per una central de carbó, passant de 30 dòlars a 96 dòlars per MWh. Com a resultat, el carbó es fa encara menys competitiu davant l’electricitat solar i eòlica, que es pot adquirir avui per un preu de fins a 35 US$ i 21 MWh respectivament.

Això és especialment cert en les zones que són adequades per a l’ús de les renovables. Dakota del Nord, per exemple, disposa d'una gran quantitat de vent que pot subministrar electricitat a la xarxa a preus molt baixos.

El suport a la indústria del carbó continua sent fort a moltes economies del país. Tot i que la confiança dels Estats Units amb el carbó ha disminuït, el combustible continua subministrant prop d’una quarta part de les necessitats d’electricitat del país. A nivell mundial, aquesta xifra s’aproxima al 40 per cent i en molts països d’Àsia,  afavoreixen el carbó per la seva disponibilitat i baix cost.

Els projectes de captació de carboni, com el Projecte Tundra, formen part dels objectius  per assolir la neutralitat del carboni en el 2050. 

Però hi ha formes menys cares de reduir la petjada de carboni dels Estats Units,els projectes de capatació de CO2, tenen un mal historial, principalment a causa dels elevats costos que comporta la seva construcció. Dels nou projectes demostratius finançats pel programa de recerca avançada d’energies fòssils del Departament d’Energia entre el 2010 i el 2017, per un import aproximat de 1.12 BUS$, només queda en funcionament una central: la Petra Nova de 240 MW.

Fins i tot els projectes com  Tundra i la Central de Generació de San Juan a Nou Mèxic, no semblen prometedors. Aquests projectes, no semblen econòmicament viables. 

Font: IEEE Spectrum

Disseny fractal per les Plaques Fotovoltaiques.

Un estudi de la Universitat d'Oregon, proposa un nou disseny de plafons solars amb un patró fractal podria millorar el rendiment.

En un estudi publicat a la revista PLOS ONE, un equip de vuit membres liderat pel físic de la UO, Richard Taylor i la psicòloga de la UO, Margaret Sereno, van combinar la psicologia de l’estètica, la natura i l’electricitat, pel disseny de panells solars.

Aquesta recerca te el potencial de fer front alhora a dos reptes importants de la societat actual:

1.-La necessitat  d'un augment de la producció d'energia neta

2.-La necessitat de reduir les malalties provocades per l'estrès (Actualment l'estrès costa a l'economia nord-americana més de 300 BUS$ anuals).

En una sèrie d'estudis en què han participat 370 membres, l'equip investigador va explorar diferents dissenys fractals per determinar quin patró era el més atractiu visualment. Els patrons guanyadors es basaven en una estructura d’arbre en forma de H, en la qual els elèctrodes en forma fractal es ramificaven  en un patró geomètric repetit semblant a la lletra H.

Els elèctrodes de les plaques solars s’incorporen en unes tires anomenades barres de manera que, millora la conductivitat per a la producció elèctrica. El plantejament tradicional s'ha basat en el disseny euclidià, utilitzant una barra que no es repeteix, en lloc d'un disseny fractal repetitiu a gran escala per a les ubicacions dels elèctrodes. Si bé converteixen amb èxit la energia solar del sol, els dissenys tradicionals han tingut un poc atractiu visual.

Font: Universitat d'Oregon

Basat en la geometria  de la naturalesa fractal per a diverses aplicacions, que van des de l'art fins a un mètode patentat per crear implants de retina per restaurar la visió humana. La seva col·laboració proposa els elèctrodes fractals en fotodíodes de plaques solars seran més atractius estèticament.

Els estudis provenien de la biofília, definida en una hipòtesi introduïda en el 1984 pel naturalista de la Universitat de Harvard, Edward O. Wilson, com "el desig de relacionar-se amb altres formes de vida". 

Els investigadors van citar 13 estudis de manera que, van trobar respostes positives relacionades amb la reducció de l’estrès fisiològic per part de persones que visualitzen tant patrons fractals a la natura com en les imitacions generades per ordinador. Els patrons fractals observables per les persones a les plaques solars dels terrats, podrien contribuir a reduir l'estrès, de fet, l'Organització Mundial de la Salut lo ha reconegut com un gran problema global.

La fluïdesa fractal proposa que, a causa de la nostra exposició als fractals de la natura a través de l'evolució, el nostre sistema visual s'ha adaptat a processar més fàcilment aquests patrons fractals comuns, aquesta facilitat de processament genera un efecte estètic acompanyat de la reducció de l'estrès.

Font: Knowridge Science Report

Els dissenys han assenyalat que el formant en arbre H, es troba fàcilment dins del disseny general de les barres estàndard queactualment s’utilitzen per a la instal·lació de cel·les solars dels terrats. Tanmateix, s'ha comprovat que els elèctrodes d'alumini en una barra  basada en un arbre H, redueix les l'eficiència elèctrica dels panells.

Per abordar aquest repte, l'equip es va fer simulacions elèctriques per provar el rendiment de possibles dissenys. Al seu torn, això va conduir a una anàlisi de l'eficiència potencial de cada disseny.

Per obtenir un rendiment òptim, l’equip de recerca va integrar els dissenys de barra fractal i el tradicional. El nou elèctrode híbrid,  va aconseguir ser més estètic i també tenir un millor rendiment elèctric del disseny tradicional.

La investigació no és la primera que ha explorat el potencial del disseny fractal en les plaques solars, però és la primera que ha inventat un disseny que combina el rendiment amb l’estètica. 

Font: Universitat d'Oregon

MicroLED per la transmissió de dades.

Les modernes comunicacions sense fil, es produeixen sovint en freqüències de ràdio invisibles a l'ull humà, però això no impedeix que alguns científics vegin en la llum visible, com a mitjà per transmetre dades. En un avanç recent, els investigadors del Regne Unit van aconseguir transmetre 1,61 Gbps de dades a 20 metres mitjançant els microLEDs. 

Font: Enyuan Xie / Institut de Fotònica / Universitat de Strathclyde.  Imatge de micrografia òptica a la vista de pla de la matriu microLED.

Aquest treball, es va publicar el 18 de Març del 2020 a IEEE Photonics Technology Letters .

Hi han diversos avantatges d’utilitzar l’espectre de llum visible en lloc d’ones de ràdio per transmetre dades. L'espectre de freqüència de ràdio s'està tornant a omplir i aviat acabarà essent per proporcionar una connectivitat omnipresent per a futures xarxes denses, la llum visible i les ones de llum infraroja ofereixen un ample de banda que és 2.000 vegades més gran.

Experiment de curt abast que utilitza la nova matriu micro LED per transmetre dades a través de llum. Font: Mohamed Sufyan Islim / centre de R + D LiFi / Universitat d’Edimburg

Les freqüències de ràdio també són susceptibles pels pirates informàtics que poden interceptar senyals, mentre que la llum visible es pot protegir amb objectes opacs.

Segons els coneixements de l'equip del Regne Unit, la transmissió de gran volum de dades per a la comunicació de llum visible mitjançant un dispositiu de microLED únic s'ha limitat a 1 Gbps a una distància de 10 metres. En els seus darrers treballs, l'equip va poder transmetre una taxa de dades més elevada, al doble d'aquesta distància mitjançant una gran varietat de microLED.

En estudis anteriors, es va demostrar que les dimensions reduïdes dels microLED signifiquen que es poden modular a freqüències molt més altes que els LED estàndard, diversos centenars de MHz en comparació amb algunes desenes de MHz.

Un micro-LED  que hi ha al darrere d'una lent al costat del transmissor VLC durant l'experiment de 20 metres. Font: Mohamed Sufyan Islim / Centre de R + D LiFi / Universitat d’Edimburg

Un microLED s’assenta darrere d’aquesta lent al lloc de l’emissor durant un experiment a 20 metres.

El fet de poder modular la font de llum a freqüències més altes, permet transmetre més dades. Els investigadors de la Universitat de Strathclyde van començar a crear una matriu microLED personalitzada amb 9 píxels en sèrie, amb llums de tan sols 20 micròmetres de diàmetre.

Mentrestant, els investigadors de la Universitat d’Edimburg utilitzaven tècniques de modulació avançades per controlar la matriu microLED a velocitats extremadament altes. Junts van construir un sistema que va aconseguir taxes de transmissió de dades de 11,74 Gbps a 0,3 metres, 6,58 Gbps a 10 metres i 1,61 Gbps a 20 metres.

Tot i que aquesta proesa és impressionant, aquest plantejament de transmissió de dades és poc probable que arribi al mercat. També cal destacar, que els microLEDs fabricats actualment estan fets per a visualitzacions visuals i no estan dissenyats per a la transmissió de dades. Tot i això, això no ha impedit que es considerin possibles altres usos per a la tecnologia, inclòs la transmissió sense fil de dades sota l'aigua i a l'espai obert.

Aquest vídeo, es pot veure  la transmissió de dades a un ritme de fins a 20 Mbps a més de 750 metres d'espai obert aquí.

Font:Universitat d’Edimburg 

Aprofitar el vent i el sol pels vaixells de càrrega.

La indústria marítima mundial, està experimentant una reactivació de l'energia eòlica. Els cilindres metàl·lics, ara giren en les cobertes d’una mitja dotzena de vaixells de càrrega, disminuint les càrregues dels motors dièsel i reduint el consum de combustible.

Font: Eco Marine Power

El darrer desenvolupament en “propulsió assistida pel vent” prové del Japó. Eco Marine Power (EMP), darrerament va presentar una versió a escala completa del seu sistema EnergySail al Centre de proves d’Onomichi Marine Tech Test a Hiroshima. L'aparell rígid i rectangular és lleugerament corbat  i es pot aprofitar el vent per ajudar a impulsar els vaixells. Els panells solars de qualitat marina, per les superficies poden subministrar electricitat per a il·luminació i equipament de a bord.

Una vela de 4 metres d’alçada, serà provada properament. El dispositiu proporcionarà 1 kWp en potència solar màxima, tot i que la posada en marxa continua avaluant quin tipus de panell fotovoltaic s'ha d'utilitzar.  Encara ha de determinar-se quina potencial potència es pot optenir pel vent en aqeusta vela.

EnergySail és una de les plataformes de tecnologia més gran d'EMP. La firma amb seu a Fukuoka també està desenvolupant un sistema integrat que inclou plaques solars muntades a coberta; bateries marines reciclables; sistemes de càrrega; i programes informàtics que giren automàticament les veles per capturar òptimes quantitats de vent, o com penalitzen aquest dispositius quan no s’utilitzen o quan fa mal temps. El fet de moure una EnergySail (principalment per optimitzar la seva recollida eòlica) pot afectar la quantitat de llum solar que rep, tot i que els panells, encara poden recollir energia solar quan estan amarrats a port.

L’objectiu final de la startup, és hissar aproximadament una dotzena d’EnergiesSails en un camió cisterna o carregador que tingui l’espai disponible en la coberta. Una sèrie d'aquesta mida podria proporcionar estalvis d'energia fins a un 15 %, segons les condicions del vent i la mida del vaixell, segons mostren els models.

Font: Marine Inside

Gavin Allwright, secretari de la International Windship Association, assegura que la xifra s’ajusta a les projeccions d’altres tecnologies assistides pel vent, que poden ajudar a les naus a aconseguir un estalvi de combustible entre un 5 i un 20 per cent en comparació amb els bucs típics.  Per exemple, recentment l’empresa finlandesa  Norsepower  va equipar un petrolier de Maersk amb dues veles de rotor giratori. Els dispositius van reduir el consum de combustible del vaixell en un 8,2 per cent  de mitjana durant un període de prova de 12 mesos. 

Les empreses navilieres inverteixen cada cop més en energia neta a mesura que els reguladors internacionals es mouen per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle a nivell global. Gairebé tots els vaixells de càrrega comercial utilitzen fuel per transportar mercaderies a tot el món; en conjunt, contribueixen fins a un 3% del total de les emissions anuals de combustibles fòssils. Les alternatives d’emissió zero com les piles de combustible d’hidrogen  estan a anys per de la comercialització. Però la propulsió assistida pel vent representa una solució més immediata, com a complement.

EnergySail,  EMP es van associar a Teramoto Iron Works,  van construir les primeres veles rígides als anys vuitanta. Es va demostrar que aquests dispositius, anomenats veles JAMDA després de la Japan Marine Machinery Development Association, reduïen el consum de combustible entre un 10 i un 30 per cent en vaixells més petits costaners, malgrat tenir de fer front a alguns problemes tècnics. Tot i això, l'experiment va tenir una vida curta. La reducció dels preus del petroli va erosionar el negoci per millorar les eficiències i els armadors van deixar d'estar interessats.

Actualment, EMP està en contacte  amb diversos armadors per començar a instal·lar el seu complert sistema energètic, possiblement a finals del 2020. Per fer la prova marítima, la startup té previst instal·lar una matriu solar  muntada a la coberta de fins a 25 kWp; paquets de bateries; sistemes informàtics; i una o dues EnergySails. Atkinson assegura que es poden trigar entre dos i tres anys de proves per comprovar si l'equipament pot suportar condicions dures, inclosos vents forts i l'aigua salada corrosiva. 

Font: Energias Renovables

Per altre banda, EMP ha començat a provar la part no navegable de la seva plataforma. Durant el Maig del 2019, la companyia va instal·lar una matriu solar d’1,2 kWp  en un gran vaixell  grua propietat del transportista de Singapur Masterbulk. La configuració també inclou un VRLA (regulat per vàlvula de plom-àcid) 3,6 kWh de bateria feta per Furukawa Battery Co i un sistema de supervisió de bord que genera informes automàticament i registre les dades de consum de combustible en temps real i calcula les emissions diàries de diòxid de carboni i de sofre .

EMP va provar prèviament les bateries de Furukawa en un vaixell a Grècia. Durant el dia, les plaques solars van recarregar les bateries, que mantenen la tensió estable i podrien alimentar directament la càrrega de la il·luminació del vaixell. Les bateries també podrien emmagatzemar l’excés d’energia solar per mantenir les llums enceses durant la nit. Es va trigar uns cinc anys de proves per assegurar-se que el sistema era estable. 

Font: Onomichi Marine Tech Test 

Nou desenvolupament per les bateries de Flux Redox.

Científics de la USC han desenvolupat una nova bateria que podria solucionar el problema d’emmagatzematge d’electricitat.

Aquesta tecnologia, és un nou gir en un conegut disseny que emmagatzema electricitat en solucions líquides, ordena els electrons i allibera energia quan aquesta cal. Les anomenades bateries de flux redox ja fa temps que són una realitat, però els investigadors de la Universitat del Sud de California  (USC) han construït una millor versió basada en materials de baix cost i de fàcil accés.

Font: Science

S'ha demostrat que podria ser una bateria barata de flux,  llarga vida, segura i ecològica esdevenint com atractiva per emmagatzemar l'energia dels sistemes d'energia solar i eòlica a gran escala.

L’emmagatzematge d’energia, és un gran obstacle per a les energies renovables perquè la demanda d’energia no sempre coincideix quan es genera. La cerca d’una solució  viable d’emmagatzematge  afronta múltiples reptes, com a repte que els científics de la USC pretenien solucionar.

Es van centrar en la bateria de flux redox, ja que és una tecnologia provada i fins ara, s'ha desplegat en limitades aplicacions. Utilitza fluids per emmagatzemar energia electroquímica, classificar electrons i recombinar per la reducció i l'oxidació, i alliberar-los per produir electricitat quan calgui.

La innovació clau aconseguida pels científics de la USC, consisteix en utilitzar diferents fluids: una solució de sulfat de ferro i un tipus d’àcid. El sulfat de ferro és un producte residual de la indústria minera; és abundant i barat. L’àcid disulfònic antraquinona (AQDS) és un material orgànic, que ja s’utilitza en algunes bateries de flux redox per la seva estabilitat, solubilitat i potencial d’emmagatzematge d’energia.

Tot i que els dos compostos individualment són ben coneguts, és la primera vegada que s’han combinat per demostrar el potencial d’emmagatzematge d’energia a gran escala. Les proves del laboratori de la USC van demostrar que la bateria té grans avantatges respecte als competidors.

Per exemple, el sulfat de ferro és barat i abundant, mentre que la fabricació a gran escala d’AQDS costaria aproximadament 1,60 dòlars la lliura. A aquests preus, els costos de material per al tipus desenvolupats de bateria pels científics de la USC costarien 66 dòlars per quilowatt per hora. Si es fabrica a més escala, l’electricitat costaria menys de la meitat de l’energia derivada de les bateries redox que utilitzen vanadi, que és més cara i tòxica.

Font: Universitat del Sud de California

També, en les proves realitzades a la USC, els investigadors van trobar que la bateria de ferro-AQDS pot  recarregar, centenars de vegades, pràcticament sense pèrdues de potència, a diferència de les tecnologies competidores. La durabilitat dels sistemes d’emmagatzematge d’energia és important per a ús a gran escala.

Els materials desenvolupats són altament sostenibles, els AQDS es poden fabricar a partir de parts a base de carboni, inclòs diòxid de carboni. El ferro és un element no tòxic abundant en la terra.

La tecnologia també té avantatges sobre l' emmagatzematge deles  bateries d'ions de liti. La proliferació d’electrònica i vehicles elèctrics de consum, alimentats per bateries d’ió de liti, generen escassetat que implicarà costos addicionals. Al seu torn, aquestes economies fan que altres opcions d’emmagatzematge d’energia siguin menys atractives, segons l’estudi. A més, les bateries d’ions de liti no duren gaire, a causa de la recàrrega, com la majoria dels telèfons mòbils i portàtils recarregats ho saben.

El sistema de bateries de flux de ferro-AQDS presenta una bona perspectiva per complir simultàniament els requisits exigents de cost, durabilitat i escalabilitat per a l'emmagatzematge d'energia a gran escala.

L’ús d’energies renovables està creixent, però es limita a causa de les limitacions d’emmagatzematge d’energia. Emmagatzemar només el 20% de l’energia solar i eòlica actual requereix una capacitat de reserva de 700 gigawatt hores. 

Fins a la data, no hi ha una solució econòmica viable i ecològica per a l' emmagatzematge d' energia que pugui durar 25 anys. Les bateries d'ions de liti no tenen la llarga vida i les bateries basades en vanadi poden utilitzar materials costosos i relativament tòxics que limiten un ús a gran escala. Aqueste sistema és la resposta a aquest repte. Es preveu que aquestes bateries s’utilitzaran en edificis residencials, comercials i industrials per captar energia renovable.

Font: Universitat del Sud de California