Nova eina d’anàlisi financer per a l’emmagatzematge d’energia en xarxes altament descarbonitzades.

Les tecnologies de generació d’energia renovable com són la solar, l’eòlica i la hidroelèctrica, continuen guanyant popularitat a tot el món. A mesura que cada vegada hi ha més generacions renovables connectades a la xarxa de distribució elèctrica, l’èxit d’aquestes tecnologies netes dependrà cada vegada més del desenvolupament de solucions d’emmagatzematge d’energia que admetin la variabilitat en la generació d’energia elèctrica.

El Laboratori Nacional d’Energies Renovables (NREL) ha desenvolupat un rigorós nou model d’eina  d’anàlisi financera d’emmagatzematge (StoreFAST) per avaluar el cost de l’energia (LCOE), també conegut com el cost de l’emmagatzematge (LCOS). Aquest model pot identificar possibles oportunitats d’emmagatzematge de llarga durada en el marc d’una futura xarxa elèctrica amb una penetració del 85% de les energies renovables. Per això, es va dissenyar StoreFAST basat en l’eina Hydrogen Financial Analysis Scenario Tool (H2FAST), que va ser creada per NREL en el 2015 com a ajuda per analitzar els aspectes financers de la instal·lació d’estacions de combustible d’hidrogen.

El model H2FAST és molt flexible, ja que no hi ha res intrínsecament específic del seu ús per a l'hidrogen. Per exemple, s'ha utilitzat aquest marc per analitzar el cost del transport de llarga distància, la producció d'amoníac, la recàrrega de vehicles elèctrics i molts altres. StoreFAST orienta aquest anàlisi cap a l'emmagatzematge d'energia per calcular l'eficiència de diferents sistemes.

StoreFAST és una única eina tecnoeconòmica, ja que analitza tant sistemes d’emmagatzematge d’energia com sistemes flexibles de generació d’energia. El model emet informació visual per a tres paràmetres:

1.- LCOE,

2.- Paràmetres de rendiment financer

3,. Gràfics de sèries temporals per a totes les línies financeres. 

Les entrades principals del model inclouen la capacitat de sortida del sistema, els costos de la inversió de capital, els costos d’operacions i manteniment (O&M), els costos de càrrega elèctrica o de combustible , la durada de l’emmagatzematge i els factors de capacitat.

StoreFAST ofereix una consistent comparació  entre totes les tecnologies mitjançant l’anàlisi de paràmetres clau que descriuen el cost del sistema, el rendiment i el factor de capacitat per calcular el valor actual net (VAN) de totes les despeses de capital, operacions, impostos i finançament dividides per les vendes d’electricitat de tota la vida del sistema. Aquesta definició de LCOE ofereix una comparació consistent de les tecnologies d’emmagatzematge.

L'equip d'anàlisi tecnoeconòmica va realitzar una rigorosa revisió de la literatura i ha recopilat aportacions de la indústria i dades sobre les característiques del cost actuals i el potencial de reducció de costos futurs de vuit sistemes diferents d'emmagatzematge d'energia de llarga durada, aquestes característiques es redueixen al model i estan convenientment disponibles per als analistes per comparar-les amb qualsevol altra tecnologia d'emmagatzematge d'energia que sigui d'interès.

L'estudi va trobar que per a llargues durades d'emmagatzematge d'energia (per exemple, més de 60 hores), els sistemes nets d'hidrogen amb emmagatzematge geològic i el gas natural amb captura i captura de carboni, són les opcions de cost més baixes, independentment de si els costos del sistema es basen en l'actual o en  tecnologia futura. També es va modelar el cost d’un innovador sistema d’ emmagatzematge d’energia que utilitza piles de combustible dissenyades per a vehicles pesats en lloc de piles de combustible convencionals estacionàries, i van trobar que aquest sistema aconseguia un LCOE del 13% al 20% inferior.

Millora de l’anàlisi financera a NREL

A mé StoreFAST i H2FAST, NREL també ofereix una infraestructura de vehicles elèctrics — Eina  d’anàlisi financer d'escenaris (EVI-FAST) que aprofita el mateix marc per modelar escenaris paral·lels dels equips de càrrega de vehicles elèctrics.

L’equip de NREL està identificant noves maneres d’especialitzar els models FAST per a futures anàlisis, inclosa la integració de la fórmula a Python per permetre als investigadors estudiar l’ampliació de capacitats i les reformes. Les futures versions dels models podran avaluar la degradació de diferents sistemes al llarg del temps, a més d’incloure estadístiques sobre l’anàlisi d’impacte.

Font: Laboratori Nacional d’Energies Renovables (NREL)

Producció d’hidrogen verd a partir de l’energia eòlica i solar

Redissenyar futurs sistemes d’energia baixa en carboni per utilitzar els excedents de l'energia generada per les fonts renovables eòliques i fotovoltaiques per produir hidrogen com a combustible, podria reduir els costos de l’electricitat.

Les fonts d’ energia renovables com el Sol i el vent presenten variacions naturals a causa dels patrons meteorològics: alguns dies són clars i ventosos, d’altres estan coberts i no fa vent. Això significa que cal dissenyar la infraestructura de generació d'energia renovable tenint en compte aquesta variabilitat.

Per assegurar que hi ha prou energia disponible per satisfer les màximes demandes de la societat quan la natura no col·labora, provoca que cal construir més aerogeneradors i plaques fotovoltaiques de les necessàries en dies de vent i de sol. Però, per contra, quan el clima és favorable, no hi ha manera d’utilitzar o emmagatzemar tota l’electricitat que els generadors eòlics o solars siguin capaços de produir. Els països del Món que han assumit compromisos amb l'energia eòlica i solar, cada vegada més necessiten reduir la producció, cosa que ha suscitat l'interès per aprofitar la capacitat inutilitzada.

Tenir la flexibilitat per redirigir la capacitat energètica no utilitzada cap a la fabricació de combustibles podria omplir la bretxa entre les demandes constants d’energia i els recursos energètics variables. Un exemple d'això seria la fabricació de combustible d'hidrogen dividint l'aigua en gas hidrogen i gas oxigenat, un procés anomenat electròlisi.

Per això, s'està treballant en investigar la possibilitat d’afegir aquest tipus de flexibilitat al sistema energètic. Per representar amb precisió les oportunitats i limitacions de la variabilitat del vent i del sol, cal crear un model que incorpori històrics de dades meteorològiques.

S'ha comprovat que en els sistemes modelats de baix contingut en carboni gairebé sempre hi ha prou excés d'electricitat generat per impulsar l'electròlisi de l'hidrogen després d'enviar suficient energia a la xarxa per a altres usos.

Segons aquest, es podria implementar un sistema que utilitza l'excés d'electricitat per produir combustible d'hidrogen mitjançant la infraestructura energètica construïda per subministrar a la xarxa. Però, es va veure que no caldria construir nova capacitat fins que la quantitat d'electricitat que s'utilitza per alimentar les piles de combustible d'hidrogen excedeixi  un 20% aproximadament, de la demanda d'energia total. No obstant això, el preu de qualsevol eventual ampliació es podria compensar amb un cost mitjà de l'electricitat inferior en virtut d'un acord.

Un dels grans reptes de la creació d'un sector elèctric baix en carboni o lliure de carboni ha estat la integració efectiva de recursos variables com l'eòlica i la solar.

La pròxima crisi energètica del Cloud Computing.

 Les necessitats elèctriques basades en el núvol, creixen de manera insostenible.

Quant tota la informàtica passarà a allotjar-se al núvol?. Només els proveïdors d'aquests serveis bassat en allotgar dades al núvol. guanyen més d’un quart de bilió de dòlars americans a l’any. És per això que Amazon, Google i Microsoft mantenen centres de dades massius arreu de tot el món. Apple i Facebook també funcionen amb instal·lacions similars, totes farcides de CPUs amb un gran nombre de nuclis, terabytes de RAM i petabytes d’emmagatzematge.

Aquestes màquines  treballen intensament per donar suport al que s'ha anomenat "el capitalisme de vigilància" que es basa en fer seguiments interminables de perfils d'usuaris , gràcies als seus algoritmes que s'utilitzen per distribuir publicitat. Per descomptat, tota aquesta informàtica acumula molts diners, però també consumeix molts watts: recentment Bloomberg va estimar que aproximadament l’1 % de l’electricitat mundial pertany a la informàtica en el núvol.

Aquesta creixerà exponencialment durant la propera dècada. Bloomberg considera que, a nivell mundial, podríem sorgir en l'actual dècada del 2020 necessitats fins al 8 % de tota l’electricitat per alimentar el les dades al núvol. Tot i que podria semblar un gran salt, probablement sigui una estimació conservadora. Al cap i a la fi, pel 2030, amb centenars de milions de serveis i aplicacions de realitat augmentada que es basen en la transmissió de vídeo en temps real mitjançant el cloud  i amb la generalitzada adopció de les monedes digitals intel·ligents que combinen diners amb codi sense problemes, el núvol proporcionarà les bases per a gairebé totes les transaccions financeres i la interacció de l'usuari amb les dades.

Quanta energia caldrà dedicar a tota aquesta informàtica? Fins fa poc, es podria haver basat en la llei de Moore per mantenir controlat el requeriments de consum  mentre augmentàvem els recursos informàtics. Però ara, mentre s'obté eficiència dels diferents nodes, encara te recorregut de millorar fins fer possible  processos en dispositius a escala atòmica, aquestes millores faran que s'assoleixin els límits físics. 

No es pot dedicar tota la generació elèctrica del planeta a donar suport al núvol. Alguna cosa s'haurà de fer. Sembla que es va cap a una paret, ja que la creixent demanda d’informàtica xoca amb una eficiència decreixent. 

Les solucions, consistiran en processar més dades al edge, abans que d'usar els cloud. Però això, només fa canviar la càrrega, guanyant temps per replantejar com gestionar la informàtica davant els recursos d’energia limitats.

Sens dubte, l’enginyeria de programari i maquinari reorientarà les seves pràctiques de disseny al voltant de l’eficiència energètica. Hi haurà més codi basat en el silici que es preveu personalitzat,  aquest codi trobarà més raons per executar-se amb poca freqüència, de manera asíncrona i el mínim temps possible. 

Ja es pot vigilar una cara d’aquest futur en la relació demoníaca del consum d’energia i del benefici privat que proporciona el mecanisme de treball per les criptomonedes com són el Bitcoin. Empreses com Square, han anunciat inversions en energia solar per a la mineria del Bitcoin, amb l’esperança de desviar una part de la mala premsa associada a aquesta activitat. Però hi ha en joc més que relacions públiques. El Bitcoin, ara mateix  ens demana que es posin els beneficis en contra de la salut del planeta. Cada vegada hi haurà més activitats informàtiques que faran el mateix. 

Font: Cloud Computing's Dark Cloud.

La revolució de la bateria.

Trenta anys després, els ordinadors portàtils funcionen amb bateries de ió-liti o polímer de liti certament s'ha alleugerit el pes, però la durada de la bateria és manté igual, unes 10 hores. Tot i que les bateries han millorat molt, en aquesta matèria no han complert la llei de Moore.

Actualment és la era de la bateria. S’inverteixen molts diners a les gigaplantes que produeixen milions de cel·les de bateria al dia, a la R+D per obtenir bateries més avançades.  No només es necessitaran bateries per als telèfons, ordinadors portàtils, eines elèctriques, cotxes, vaixells i avions, sinó també per emmagatzemar l'energia de les fonts renovables. Les bateries són claus per descarbonitzar les economies.

Seria fantàstic que les bateries poguessin millorar exponencialment, segons la llei de Moore. Però sembla ser que no és probable que succeeixi. El mateix Gordon Moore, ho va dir en el seu article al  1965, en el qual, predeia que seria possible duplicar el nombre de components d’un circuit integrat digital cada any durant els propers deu anys. També va dir que no es produiria el mateix tipus d'augment de rendiment en dispositius que necessitessin emmagatzemar energia.

En electrònica digital, tot el que cal fer, és detectar un voltatge (o no) per establir si un dígit binari és un "1" o un "0". Realment, la quantitat real de corrent que pot alimentar la tensió no importa. Així, és possible reduir a la meitat la quantitat de matèria de cada transistor. Per a les bateries, però, cal emmagatzemar energia en un material mitjançant un mecanisme reversible per poder aprofitar després aquesta energia. I com empaquetar aquesta matèria tan plena d’energia reduint a la meitat la quantitat de matèria no és possible mantenir la quantitat d’energia que es pot emmagatzemar. 

Per tant, tot i les enormes millores què s'han fet a les bateries en els darrers 30 anys, i segons un estudi que es basa en la mètrica del preu per capacitat energètica, les bateries de ions de liti han millorat un 13% per any des de la seva introducció comercial en el 1991. Aquestes millores es van produir a mesura que les bateries eren més tolerant per al medi ambient, menys dependents d’elements de terres rares, més fàcil de fabricar, més fiable i de més llarga vida.

Les actuals bateries químiques, només poden produir nivells de tensió baixos, de manera que cal connectar-ne moltes en sèrie per obtenir un voltatge més elevat i també moltes en paral·lel per obtenir una capacitat gran. Totes les bateries d'avui dia, estan formades per diverses cel·les de bateries més petites. Fins i tot les bateries ordinàries de 9 V, contenen sis cel·les cilíndriques i 1,5 volts separades i empaquetades. Dins de cadascuna d’aquestes cel·les, hi ha una pasta química que emmagatzema la càrrega elèctrica.

Però avui dia, els grans avenços de les bateries s’estan produint gràcies als vehicles elèctrics. Tesla és ara, sens dubte, una empresa de bateries. Per a l’emmagatzematge a escala de xarxa elèctrica, s'intenta anar més enllà de les col·leccions de petites cel·les individuals i s'està experimentant amb grans tines que emmagatzemen energia. Ara també es comença a veure assajos d’emmagatzematge d’energia on la química s’ha substituït per la gravetat. això vol dir que es combina elevar  pesos grans a desenes de metres i, es desixen baixar generant electricitat  quan es necessita energia.

Ramon Gallart

Energia renovable i l'hidrogen.

Un nou projecte a Austràlia, té com a objectiu aprofitar l’energia del sol de dues maneres diferents: emmagatzemant-la i utilitzant-la per produir hidrogen verd.

En els propers anys, desenes de granges solars de la regió sud-est del país, tenen previst utilitzar  bateries d'hidrogen. Aquest dispositius amb doble propòsit, poden encabir una gran quantitat de tecnologies, tals com: bateries de liti, electrolitzadors, piles de combustible i contenidors d’un compost hidrogen-metall. Els operadors poden utilitzar els sistemes per emmagatzemar energia dels panells solars i subministrar energia a la xarxa durant els dies que no es pot gaudir dels sol o el vent i també per la nit. O bé, poden subministrar hidrogen verd a altres indústries, com ara el transport de mercaderies i la producció d’acer.

A principis del juliol del 2021, la Providence Asset Group va signar un acord per vendre la producció de més de 30 de les seves granges solars d'Australia, què és un proveïdor minorista d’energia propietat del conglomerat japonès Marubeni. Onze dels projectes solars, ja estan plenament operatius i es preveu que la resta estigui en funcionament a principis del 2023. Tots junts representaran una instal·lació solar de 300 MW.

Mentrestant, per finals del 2021, Lavo va començar a treballar en la seva primera unitat de prova per als serveis públics. Cada sistema de bateries d’hidrogen, proporcionarà uns 13 MWh d’emmagatzematge als prcs solars.

Aquesta iniciativa, arriba quan el sector elèctric mundial reclama solucions d’emmagatzematge per la xarxa elèctrica. L’augment de les energies renovables, com són la solar i l’eòlica, fa que la necessitat de sistemes que puguin absorbir l’excés de subministrament d’energia i descarregar-les quan cal per adaptar al flux la demanda d’energia. Pel 2030, el mercat d’emmagatzematge d’energia mundial, podria multiplicar-se per cinc, passant dels 800 GWh actuals fins als 4 TWh, segons el Laboratori Nacional d’Energies Renovables dels Estats Units. (Aquestes dades, inclouen tant instal·lacions d’emmagatzematge fixes com aplicacions de transport, com ara bateries de vehicles elèctrics.)

Al mateix temps, l’hidrogen verd va guanyant el seu favor, com una forma de fer net d'emissions el transport de llarga distància, la fabricació de productes químics, l’aviació i altres sectors difícils d’electrificar. Les estimacions del creixement d'hidrogen verd varien àmpliament, i hi ha poc consens quant a l'aspecte de la demanda en les properes dècades. No obstant això, el Consell de l’Hidrogen espera que la producció d’hidrogen verd arribi a prop de 550 milions de tones mètriques per al 2050, un salt significatiu dels aproximadament 0,36 milions de tones mètriques produïdes el 2019.

El sistema es basa en anys d'investigació a la Universitat de Nova Gal·les del Sud, que va patentar la tecnologia de l'hidrogen metàl·lic compost o hidrur de metall en el 2019.

Funciona gràcies a els panells. Un cop la bateria està completament carregada, qualsevol consum electric addicional travessa un electrolitzador que divideix l’aigua en hidrogen i oxigen. L’oxigen s’allibera a l’aire, mentre que l’hidrogen flueix cap als contenidors metàl·lics. Dins dels tubs vermells, l’hidrogen s’emmagatzema de forma sòlida combinant-lo amb un aliatge de metall fibrós compost de minerals comuns.

Aquest emmagatzematge de llarga durada pot actuar com una esponja solar per absorbir, reduir la pressió i afegir estabilitat a la xarxa.

El sistema també funciona a la inversa, convertint l’hidrid metàl·lic sòlid en hidrogen, que després travessa una pila de combustible i subministra electricitat a la xarxa. Aquests sistemes poden proporcionar més de 20.000 cicles de càrrega, donant als components una vida útil prevista de 30 anys, aproximadament el temps que duri una granja solar. Alternativament, els contenidors d’hidrurs metàl·lics es poden treure del sistema i col·locar-los en un camió o vaixell de càrrega per exportar-los.

Emmagatzemats a temperatura ambient i a baixa pressió, els contenidors són més segurs i fàcils de transportar que l’hidrogen emmagatzemat en tancs a pressió o convertit en amoníac.

Lavo va començar a provar el seu primer prototip al centre de recerca l’any passat. Aquesta unitat és més petita que les que funcionaran a les granges solars. L’empresa tecnològica ha començat a comercialitzar la seva versió més compacta per a ús a les llars i a les empreses. Amb una capacitat d’emmagatzematge d’uns 40 kWh, suposadament emmagatzema el triple d’energia que el Powerwall 2 de Tesla . 

Lavo, inicialment planejava comercialitzar primer les seves unitats a escala de serveis públics. Però els retards en la fabricació i altres interrupcions a causa del brot de Covid-19 van fer decidir a Lavo centrar-se en el mercat d’emmagatzematge domèstic. A mesura que l’empresa obtingui comandes dels seus sistemes d'una mida similar a una nevera, també desenvoluparà les bateries d’hidrogen més grans per desplegar-les al costat de les granges solars del sud-est d’Austràlia.

Font: Universitat de Nova Gal·les del Sud

Nuclear a Europa.

Quan va haver la crisi del petroli dels 70’ França va veure una oportunitat per construir les centrals nuclears que actualment te. Recentment, el president francès, Emmanuel Macron, ha anunciat un pla per construir nous reactors per ajudar a França contribuir en la descarbonització.

Per altre banda, Alemanya, està avançant amb un pla per tancar els reactors nuclears restants del país a finals de 2022. El govern belga té previst tancar els reactors que li queden per al 2025. Suïssa està fent el mateix , encara que amb un calendari que no és clar i, Espanya té previst començar a tancar les centrals nuclears pel 2027. Itàlia des del 1990 no te cap central nuclear.

Algunes forces antinuclears s’han posat en contra França al redactar la taxonomia de finances sostenibles de la UE, que defineix les fonts d'energia particulars com a "verdes". La taxonomia estableix incentius per a la inversió en tecnologies "verdes", en lloc d'establir polítiques estrictes. Molts inversors no són experts de manera què, estan intentant entendre què és realment sostenible i què és el greenwashing.

França, va recolzar l’energia nuclear com a “verda” i també, els científics del EU Joint Research Centre van coincidir en que l'energia nuclear no causa danys ambientals, malgrat la necessitat d'emmagatzemar residus nuclears. Aquest informe va ser ràpidament criticat pels ministres de cinc països, inclosos Alemanya i Espanya, que van argumentar que incloure l'energia nuclear a la taxonomia "perjudicaria permanentment la seva integritat, credibilitat i, per tant, la seva utilitat".

Podria ser una victòria pels pro-nuclear donat que s’ha programat construir alguna planta nuclear. Per altre banda, el gas natural, és l’aposta per Alemanya. Aquesta disputa, amaga una realitat en base a que no està clar com es compensarà l'energia nuclear quan aquestes central tanquin. Una opció, podria ser l’energia solar i eòlica. Però per descarbonitzar a curt termini la xarxa d'Europa, les necessitats renovables són molt elevades i, tancar les centrals nuclears fa que sigui més difícil atendre la corba de la demanda.

Els països més ambiciosos amb fonts renovables, no veuen creïble desplegar tantes fonts renovables per assolir els objectius climàtics. Aquesta realitat ha passat al primer pla quan es va disparà el preu del gas a Europa. Per això, França va continuar exportant la seva energia nuclear a mesura que els subministraments de gas natural rus van reduir els seus volums per la situació geopolítica. Certament l'opinió pública no està definida, i els indicis són que l'augment dels costos de l'energia està fent que diverses opinions no vegin tant malament l’energia nuclear a excepció d’Alemanya. També, Polònia ha començat a tirar endavant els plans recolzats per França per construir mitja dotzena de reactors nuclears per el 2043. A l'octubre, Romania va adoptar un pla per duplicar la seva capacitat nuclear pel 2031. El govern de coalició holandès va declarar la seva ambició de construir dues noves centrals nuclears, declarant-les una necessitat per assolir els objectius climàtic.

Els Països Baixos, volen construir dues noves centrals nuclears, declarant-les una necessitat per assolir els objectius climàtics que no cauen més lluny. Llavors, la idea de considerar la nuclear com un coll d'ampolla per a les renovables podria no ser correcta, si realment es vol assolir l’objectiu per reduir la dependència dels combustibles fòssils.

Font: https://www.linkedin.com/pulse/nuclear-europa-ramon-gallart-fern%25C3%25A1ndez/?trackingId=wYhO8SqOOBaHGUCFTNCS%2Fg%3D%3D 

Produir hidrogen per a l'Antàrtida.

S'està investigant  com es pot produir hidrogen al pol sud mitjançant la llum solar i quin mètode és el més prometedor. Fins ara, la conclusió és que en regions extremadament fredes, pot ser molt més eficient connectar els mòduls fotovoltaics directament a l'electrolitzador, és a dir, acoblar-los tèrmicament.

Això es deu al fet que la calor residual dels mòduls fotovoltaics augmenta l'eficiència de l'electròlisi en aquest entorn. Els resultats d’aquest estudi, que ara s’ha publicat a Energy & Environmental Science, també són rellevants per a altres regions fredes de la Terra, com Alaska, Canadà i regions d’alta muntanya. En aquests llocs, l’hidrogen solar podria substituir els combustibles fòssils com el petroli i la benzina.

Quan la física ambiental Kira Rehfeld, de la Universitat de Heidelberg, va visitar l'Antàrtida per a la seva investigació, va quedar impactada per la intensa llum que hi havia. Sempre hi ha llum a l'estiu.

Aquesta radiació solar es podria utilitzar per subministrar energia a la infraestructura de recerca. No obstant això, els generadors, motors i escalfadors d’aquestes remotes regions, han estat alimentats fins ara per combustibles fòssils transportats per vaixells. A més dels elevats costos econòmics associats, la contaminació produïda fins i tot pels vessaments més petits és també un important problema que posa en perill l’ecosistema especialment sensible.

Els combustibles fòssils es podrien substituir per l’hidrogen, però, un medi energètic versàtil que, a més, es pot emmagatzemar molt bé a baixes temperatures. Per tant, la idea és utilitzar mòduls solars per produir hidrogen neutre per al clima durant l'estiu de l'Antàrtida dividint l'aigua en hidrogen i oxigen mitjançant l'electròlisi. Per fer això. es  va sol·licitar finançament de la Fundació Volkswagen per investigar si es pot generar hidrogen amb llum solar fins i tot a temperatures inferiors a 0ºC, i quin mètode és el més adequat. Les baixes temperatures poden reduir considerablement l’eficiència de l’electròlisi, tot i que el fred realment augmenta l’eficiència de la majoria de mòduls solars.

Un cop comparat empíricament dos enfocaments diferents:

1.- Configuració convencional en què el mòdul fotovoltaic està separat tèrmicament i físicament del tanc d’electròlisi

2.-  Nova configuració acoblada tèrmicament en què el mòdul fotovoltaic està a prop afavorint la difusió tèrmica. 

Per simular les condicions antàrtiques, es va obtenir un congelador, es va fer un forat a la porta, es va instal·lar una finestra de quars i es va il·luminar l'interior de l'armari amb llum solar simulada. També. es va omplir el recipient d’electròlisi amb un 30% d’àcid sulfúric que té un punt de congelació al voltant dels -35ºC i que es un bon conductor de l’electricitat.

Després, es van configurar les cèl·lules experimentals i es va dur a terme una sèrie de mesures. Durant el funcionament, es va fer evident que la cèl·lula amb els mòduls fotovoltaics acoblats tèrmicament produïa relativament més hidrogen, ja que els mòduls fotovoltaics il·luminats passen la seva calor residual directament a l'electrolitzador. Fins i tot, es va poder augmentar l'eficiència afegint aïllament tèrmic addicional a l'electrolitzador. Com a resultat, la temperatura de l'electròlit va pujar durant la il·luminació de -20ºC a +13,5ºC.

Els resultats d’aquest estudi confirmen que els sistemes acoblats tèrmicament tenen una eficiència potencialment més alta que els desacoblats tèrmicament. Encara queda per veure si aquests avantatges es poden aprofitar econòmicament. Per tant, en la següent fase es volen provar prototips en condicions realistes. 

L’experiment es fa dins d'un congelador. La llum entra per una finestra i genera a través de les cel·les solars el voltatge necessari per a la divisió electrolítica d’aigua.

L’hidrogen solar que s'ha generat localment, podria ser una opció per substituir els combustibles fòssils i eliminar el perill de la contaminació associada al medi ambient i a les emissions de CO2, no només al pol sud, sinó també a altres regions del món extremadament fredes i amb poca població. Això podria incloure els alts Alps, el Canadà i Alaska, els Andes i altres regions muntanyenques com l'Himàlaia.

Potser l' hidrogen generat per l'energia solar, inicialment serà econòmicament viable  en aquest tipus de llunyanes regions del món.

Font: Universitat d’Ulm i la Universitat de Heidelberg

Supply chain mitjançant un disseny inspirat en la natura.

Un nou document a Nature exposa la manera en què els ecosistemes naturals paral·lelitzen les cadenes de subministrament dels Estats Units i com les ciutats americanes poden utilitzar aquestes eines per enfortir les seves cadenes de subministrament.

El document, "Supply chain diversity buffers cities against food shocks", està escrit en col·laboració per Benjamin Ruddell, director del Projecte FEWSION i de l'Escola d'Informàtica i Sistemes Cibernètics de la Universitat del Nord d'Arizona, i Richard Rushforth, assistent d'investigació professor de SICCS, en col·laboració amb investigadors del projecte FEWSION a Penn State. FEWSION és un consorci finançat per la NSF que utilitza un complet mapatge de dades per controlar les cadenes de subministrament domèstiques d’aliments, aigua i energia fins al nivell del comtat.

Aquesta investigació analitza la importància de la diversitat dins de la cadena de subministrament , cosa que contribueix a reduir les perjudicials alteracions en la cadena de subministrament. Les cadenes de subministrament funcionen com les xarxes alimentàries dels ecosistemes naturals, en què la biodiversitat permet adaptar-se durant les interrupcions. 

Per això, la teoria ecològica és tan important ja que si es disposa de diverses cadenes de subministrament que imiten els sistemes ecològics, es poden adaptar més fàcilment a conflictes imprevisibles per això, es pot utilitzar aquest disseny inspirat en la natura per crear cadenes de subministrament més resistents.

L'estudi va examinar la història de les dades del flux d'aliments de les ciutats dels Estats Units, qüestionant-se si la diversitat de la cadena de subministrament d'aliments d'una ciutat explica la resistència del subministrament d'aliments de la ciutat als conflictes. Es  va veure que la diversitat de la cadena de subministrament d'una ciutat explica més del 90 % de la intensitat, la durada i la freqüència dels conflictes de subministrament d'aliments històricament observats a les ciutats dels Estats Units. Aquest model funciona independentment de la causa del problema.

Ara es disposa d'una simple base matemàtica i eficaç per a les polítiques per augmentar la resistència de la cadena de subministrament d'una ciutat. 

Aquesta solució pràctica, pot ajudar a les comunitats a desenvolupar les cadenes de subministrament resistents  amb una millor política. És particularment important en l’economia actual, ja que els Estats Units han vist diverses amenaces greus a les cadenes de subministrament crítiques a tot el país en els darrers 18 mesos, inclosa la crisi COVID-19, el Colonial Pipeline i els atacs de ransomware de processament de carn de JBS, Suez Bloqueig de canals, pirateig de subministraments d’aigua a Florida i ERCOT el tall d’alimentació i aigua. També és significatiu a mesura que el país entra en temporada d’huracans, ja que diversos ports principals sovint es troben en la línia directa de tempestes perjudicials.

A més, els esdeveniments internacionals han provocat la debilitació de les cadenes de subministrament al llarg de diverses dècades, inclosa la globalització, provocant una major dependència dels fabricants asiàtics; fabricació i distribució justing time, que condueix a la reducció d’inventaris; i la competència mundial de preus, que ha concentrat la producció a un o dos grans productors. L’Administració de Biden ha reconegut la resiliència de la cadena de subministrament com una prioritat important i estableix objectius nacionals, que és un pas en la direcció correcta, però les comunitats també poden reforçar les seves pròpies cadenes de subministrament per ajudar a preparar-se per a desastres.

Aquesta recerca, també és prometedora per a la síntesi intel·lectual de la ciència de dades, la teoria de xarxes i el pensament de la resiliència inspirat ecològicament (o basat en la natura) i defensa una inversió addicional en la investigació bàsica que va conduir a aquest avanç pràctic. 

Aquest mètode pot fonamentar una nova classe de normatives per a la seguretat crítica de la cadena de subministrament i es pot utilitzar per fer una economia més segura i resistent. 

Font: Escola d'Informàtica i Sistemes Cibernètics de la Universitat del Nord d'Arizona

Segona presa amb una central hidroelèctrica més gran del Món.

La Xina va començar a explotar el darrer juny del 2021 la segona central hidroelèctrica més gran del món, alineada per assolir els objectius de neutralitat del carboni de Pequín, malgrat les advertències de danys ambientals.

La central hidroelèctrica de Baihetan, de 289 metres d’alçada, al sud-oest de la Xina, la segona al món després de la presa de les Tres Gorges en termes de generació d’energia, ha començat a generar electricitat.

Baihetan es va construir amb una potencia total instal·lada de 16.000 MW, cosa que significa que finalment, podrà generar prou electricitat  per satisfer les necessitats d’energia de 500.000 persones durant tot un any.

Els darrers anys, el país ha estat en ple desenvolupament hidroelèctric per satisfer les necessitats energètiques de la població més gran del món. La presa està en un congost estret i profund a la regió superior del riu Yangtze, el riu més llarg de la Xina, a la frontera propensa al terratrèmol entre les províncies de Yunnan i Sichuan.

El president xinès, Xi Jinping, va dir que esperava que la planta pugui "fer més contribucions per assolir els objectius de reduir el pic de carboni i assolir la neutralitat del carboni". És la promesa de Xi que va manifestar l’any 2020 per arribar a la neutralitat de carboni pel 2060.

No obstant això,  els grups ecologistes van estar advertit durant anys que la construcció de preses altera els hàbitats de plantes i animals rars, inclosa la marsopa (en perill d'extinció), que perd  més aliments del riu  Yangtze.

La construcció de preses al riu ha canviat la composició del sediment a l’aigua, provocant un "risc hidrofísic i de la salut humana, que afecta les conques aigües avall del riu Yangtze. Els grans projectes d'enginyeria també han desplaçat a centenars de milers de comunitats locals i han provocat preocupació als països veïns.

Els analistes han descrit la mega presa de la Xina al comtat de Medog al Tibet, que supera la mida de la presa de les Tres Gorges, com una amenaça per al patrimoni cultural tibetà i una manera perquè Pequín controli efectivament una part substancial del subministrament d’aigua de l’Índia.

L'impacte de les preses a la part del Mekong de la Xina també ha provocat el temor que s'estigui produint danys irreversibles a una via fluvial que alimenta 60 milions de persones aigües avall mentre arriba al Delta del Vietnam.

Font: Waterpower