Entrevista enerTIC

 Sin ninguna duda, la tecnología es clave e imprescindible para una mayor eficiencia energética en todos los ámbitos que son utilizados por la sociedad debido a su omnipresencialidad y cada vez mayor dependencia.

Enlace ENTREVISTA

¿Qué papel juega la tecnología para conseguir que instituciones / ciudades / industrias / centros de datos / infraestructuras tecnológicas… mejoren su eficiencia energética? ¿Cuáles considera son las tendencias más relevantes en este ámbito?

Sin ninguna duda, la tecnología es clave e imprescindible para una mayor eficiencia energética en todos los ámbitos que son utilizados por la sociedad debido a su omnipresencialidad y cada vez mayor dependencia.

Si tomamos el concepto de Smart City, éste apareció alrededor del año 2000 para tratar los problemas de sostenibilidad que surgían en las ciudades y que se centraban fundamentalmente en la eficiencia energética. Actualmente nadie duda que para hacerlo posible se requiere de la infraestructura de las TIC. De hecho, España sigue trabajando en este concepto el cual, no es exclusivo de los organismos públicos, sino que requiere la participación de la industria, centros tecnológicos universidades y, sobre todo, de la sociedad.

La tecnología contribuye en la eficiencia desde la obtención de las materias primas pasando por la fabricación de todo el hardware y software que lo permite gestionar hasta su instalación. Un hecho diferencial es que hoy en día, la tecnología ya nos permite conocer necesidades energéticas y en un entorno energético que se avecina con restricciones, nos da la posibilidad de adelantarnos a estas necesidades con el fin de ajustar la demanda energética con la oferta y con más precisión. Este simple hecho ya es un cambio de paradigma respecto al modelo energético actual.

En mi opinión y en base a mi carrera profesional, las tendencias más significativas pasarán por el aumento de la potencia informática que demandaran las nuevas infraestructuras de telecomunicaciones como son el 5G y el 6G que ya se entreve en el horizonte para conectar cualquier activo IoT, nuestros móviles, vehículos autónomos y cómo no, la gestión energética que será muy distribuida. Ello lleva a desplegar dispositivos mucho más inteligentes con capacidad de toma de decisiones distribuidas (edge-computing) soportados en la datificación como factor clave que permitirá dar respuesta a la digitalización que genera grandes cantidades de datos que utilizan algoritmos basados en la inteligencia artificial sin olvidar que todo ello, ya requiere de la confianza y seguridad digital. 

¿Estamos hoy en un momento clave para la transición energética? ¿Qué papel considera juegan las compañías energéticas en esta transición energética?

Sin ninguna duda, sí. En concreto, los distintos actores energéticos juntamente con sus roles, debemos hacer posible la penetración masiva de energías renovables con el conjunto de activos necesarios que permitan atender el contexto que vivimos de crisis global y en particular, Europa.

Una forma, es mediante hacer realidad las comunidades energéticas ciudadanas dado que disponemos de la tecnología, los recursos económicos, humanos y de conocimiento. En este contexto, las comunidades energéticas serán un elemento que desempeñaran un papel clave en dicha transición energética debido a que ofrecerá a la ciudadanía, un instrumento para analizar y organizar acciones colectivas, tomando así un papel activo y central en dicha transición.

Por tanto, las comunidades energéticas son una herramienta activa para fomentar la implementación de sistemas de energía renovable y distribuidos, incrementar la aceptación social de la transición energética que incentivaran el interés de inversiones privada, con el potencial de proporcionar beneficios directos a los ciudadanos al promover la eficiencia. No obstante, hay que seguir trabajando para mejorar procesos administrativos de tramitación.

El papel de las compañías energéticas pasa por completar nuestra transición cómo actores protagonistas, no sólo se debe pensar en invertir en la generación renovable sino también en la demanda y la gestión de la energía con el fin de potenciar el desarrollo de nuevos modelos de negocio que permitan que los usuarios de energía eléctrica interactúen con ella y así se sientan que forman parte, tal como lo consiguió hacer el sector telco.

¿A qué retos se enfrenta el sector tecnológico? ¿Y el sector industrial?

Claramente, la tecnología sigue siendo la clave del desarrollo y la innovación del sector energético por lo que la necesidad de recurrir a ella provoca que cada día haya más conciencia de la importancia de invertir en desarrollo tecnológico y de implantar soluciones digitales.  Sin ninguna duda, el sector tecnológico se enfrenta a un entorno económico repleto de desafíos motivado por el cambio de paradigma que estamos viviendo por la escasez de materias primas, la deslocalización de las plantas de fabricación y la dificultad en captar y retener talento.

El sector industrial, debería reindustrializarse y reubicarse para conseguir una mayor eficiencia y productividad de su capital para hacer crecer su economía con el fin de mejorar el numero de trabajadores del tejido industrial ya que en España, está más bajo que en otros países europeos.

También debería mejorar la inversión en innovación para mejorar su adaptación a los tiempos que cada día son más cambiantes además de apostar por fuentes renovables ambos, con el fin de que puedan ser de ayuda para reducir los altos costes energéticos de hoy y así adaptarse hacia un potencial mercado más volátil.

¿Qué acciones desarrolladas recientemente por su organización considera más relevantes en materia de Eficiencia Energética? ¿Qué papel han tenido las TIC/Tecnologías? ¿Cuáles considera son las tendencias de más relevancia en este ámbito?

Para empresas como la nuestra con más de cien años de historia, el proceso de transición energética no es inmediato el cual, debe ser transversal y líquido para todos los negocios en que participamos. En este sentido, hemos avanzado en la innovación explorando y interactuado con los clientes con el fin de obtener tecnologías altamente eficientes energéticamente en los vectores de generación, distribución y comercialización con una clara apuesta por la optimación de las relaciones con nuestros clientes. Por ello trabajamos en la exploración de las tendencias para adaptarnos y mejorar así, los actuales retos cambiantes.

El papel de las TIC y las tecnologías emergentes es fundamental para mejorar la eficiencia de nuestros negocios, así como generar propuestas de valor que nos hagan posible identificar el por qué nuestros clientes deben escogernos. Por ello apostamos por las tecnologías que permitan transformar el sector eléctrico y cubran las necesidades de la sociedad. Para ello, desarrollamos oportunidades de innovación con tecnologías emergentes juntamente con centros tecnológicos y universidades.

Las tendencias que nos centramos son la gestión inteligente de los vectores eléctricos motivado al incremento de sensores que van incorporándose en la red eléctrica con el fin de hacer partícipe a nuestros clientes como por ejemplo, poner en valor nuevos activos en la red basados en electrónica de potencia con su software basados en inteligencia artificial y edge-computing  para obtener una mayor eficiencia de la infraestructura y convertir la red eléctrica en una internet del kWh con un mínimo impacto en el medioambiente y así  ofrecer el confort a la sociedad que espera con inversiones que permitan poner en valor nuevos activos. 

¿Cómo le gustaría ver a España, desde el punto de vista de la competitividad energética, en el año 2030?

La electricidad es clave para descarbonizar los usos energéticos gracias a las energías renovables y la transformación de los activos con el fin de que la sociedad sea más eléctrica. 

Para ello, España ha fijado sus objetivos de mitigación de emisiones en el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2021-2030 y los ha incluido en la Ley de cambio climático y transición energética (BOE 20/05/2021) con el fin de reducir en el 2030 las emisiones brutas totales al menos un 23% respecto a las de 1990. 

El PNIEC es una gran oportunidad para la competitividad energética la cual, pasará por involucrar a la sociedad y forme parte activa de la transición energética. Para ello el modelo de fuentes renovables centralizadas no será la única solución más optima ya que este modelo de gestión de las infraestructuras tendrá muchas analogías con la arquitectura actual y eso no fomentara más competitividad, por ello la implantación de las tecnologías distribuidas y las comunidades energéticas locales serán claves para obtener una España más competitiva en lo que se refiere a las energías. 

En definitiva, me gustaría ver España como un país que ha conseguido realizar la transición energética con los nuevos modelos de gestión de las infraestructuras comentados anteriormente y así, la sociedad se sienta satisfecha con ello.

Ramón Gallart

Xarxes intel·ligents i foment de la flexibilitat.

El sector energètic determina i potencia la transició energètica gràcies a la integració de les fonts d'energia renovables i la digitalització de la xarxa. Per excel·lència, el concepte de xarxa intel·ligent es basa en una sèrie de característiques i funcionalitats en temps real, mitjançant la incorporació de la tecnologia 5G, la integració d'algoritmes d'anàlisi i  la presa de decisions, serveis innovadors i solucions per afavorir la flexibilitat en els sistemes energètics.

En cada cop més camps, el big data, i la digitalització en general, segueixen una tendència amb una dinàmica molt alta. A les empreses, la digitalització acostuma a referir-se a habilitar, millorar i/o transformar les operacions empresarials i/o les funcions empresarials aprofitant les tecnologies digitals i un ús més ampli de dades digitalitzades, convertides en intel·ligència i coneixement actiu.

Una  eficaç explotació depèn, de la qualitat de l'anàlisi de les dades, els algorismes d'interpretació, les aplicacions TIC associades i els serveis basats en el núvol per fer possible una eficaç flexibilitat de l'explotació de la xarxa. Per defecte, i amb l'avenç tecnològic, el mercat reacciona i proposa solucions per donar resposta a aquestes tendències, però la seva adopció i implantació depèn de noves mesures i actualitzacions del marc normatiu, per respondre adequadament a les necessitats tècniques com les de  necessitat de mercat.

Llavors, fer front a la congestió tècnica de la xarxa com ajustar oferta i demanda del mercat, adoptar implantar una xarxa intel·ligent i fomentar la flexibilitat cal que les normatives vigents no presentin obstacles i esdevinguin com a catalitzadors per a l'adopció d'aquestes solucions.

Històricament, el sector energètic ha recollit dades al llarg del temps sobre el funcionament dels sistemes energètics. A més, per explotar aquest enorme potencial la tendència i la dinàmica de la digitalització consoliden aquest posicionament del sector  cap a solucions en temps real i big data que  impacta en un millor seguiment, control i optimització de les operacions. Amb l'augment de l'energia distribuïda i els reptes d'integrar les energies renovables variables, els principals actors (TSO i DSO) són cada cop més capaços de col·laborar i assumir nous rols. La tendència de la digitalització per donar suport als processos de les xarxes intel·ligents i la flexibilitat mitjançant la implementació de solucions basades en dades en temps real, genera nous perfils d'actors com són els integradors de solucions, agregadors, prosumidors, les comunitats energètiques,

En general, els models de negoci que s'integren i es basen en aquestes solucions digitals, donen suport al desenvolupament de xarxes intel·ligents enfocades al servei de manera què,  les accions normatives destinades a suportar el cost del servei, poden actuar com una palanca per "anar al mercat".

En la mateixa línia, les solucions TIC en l'àmbit energètic, han de garantir la uniformitat, transferibilitat i sostenibilitat d'aquestes actuacions. Llavors, la inclusió dels requisits TIC en els codis de xarxa  poden ser una mesura útil en la regulació.

Les solucions que integren característiques específiques i que tenen un impacte directe en la flexibilitat dels sistemes energètics, es poden estar recolzades  per disposicions reguladores, com podria ser un codi de xarxa sobre la resposta a la demanda i la flexibilitat.

Donar suport al "cost del servei"

Els sistemes energètics intel·ligents per al seu seguiment i funcionament de les xarxes energètiques estan relacionats amb l'adopció i la implementació d'aplicacions basades en big data en temps real, que a un nivell avançat disposen de solucions gracies al deep learnig. Per la majoria dels escenaris que necessiten "anar al mercat" aquestes solucions s'integren i es defineixen com a serveis sobre les projeccions del model de negoci.

Més enllà d'aquests escenaris, els integradors d'aquestes solucions, com podrien ser els agregadors o potencials nous actors, esdevenen els proveïdors d'aquests serveis. Els TSO i els DSO, són potencialment beneficiaris de manera que els cal polítiques dins d'un marc normatiu adequat per afavorir l'adquisició de solucions tècnicament i financerament possibles.  Una mesura reguladora destinada a esdevenir una palanca en el context anteriorment descrit, podria ser  la prestació d'incentius i suport al "cost del servei".

En bona mesura pels mercats energètics nacionals de molts països europeus els quals ja disposen de disposicions normatives per fomentar i donar suport a les inversions en el desenvolupament de xarxes energètiques destinades a millorar la qualitat del seu funcionament, estan relacionades amb CAPEX. El mateix objectiu, la qualitat de servei i l'augment de la qualitat dels serveis energètics, es podria aconseguir de manera més eficient mitjançant una combinació del CAPEX i OPEX, per reduir l'esforç financer que haurien de suportar els operadors del mercat energètic.

Per un suport més ampli del OPEX, les polítiques per incentivar haurien de tenir en compte components tals  com l'adquisició de sensors per un millor coneixements sobre l'estat de la xarxa elèctrica, però també solucions de telecomunicacions per implementar una transmissió de dades més ràpida i fiable.

Requisits TIC pels codis de xarxa

En el mateix context i des de la mateixa perspectiva de la regulació, un aspecte important fa referència als requisits  TIC dins dels actuals codis de xarxa i la seva actualització dinàmica.

A nivell europeu, els TSO disposen d'un marc normatiu ben desenvolupat i fonamentat en que  àmpliament s'accepta que gran part del creixement de les renovables es pot basar en la generació descentralitzada. Fins ara, no s'ha fet cap anàlisi exhaustiu més enllà de la xarxa de transport la qual cosa significa que les xarxes de distribució es troben en un situació insuficientment analitzades i provades, la qual cosa pot donar lloc a nous reptes  a través d'un comportament encara no identificat.

Pel que fa a la xarxa de transport, la Comissió Europea ha definit un conjunt de codis de xarxa amb dos objectius:

1.- Porta a la finalització del mercat interior de l'energia de la UE, 

2.- Assolir l'objectiu del % d'integració de les renovables.

Per tant, aquest primer objectiu d'un 20% de fonts d'energia renovables va ser la base per a les definicions del conjunt actual de codis de xarxa, i els components de disseny existents per què els serveis auxiliars compleixen els mateixos criteris.

En el camí cap un augment exponencial de les energies renovables variables i la digitalització, cal tenir en compte diversos reptes tècnics i normatius, i es necessiten esmenes als codis de xarxa i serveis auxiliars existents. Calen una sèrie de canvis i adaptacions crítiques, des del punt de vista tècnic, com el control de freqüència i la tensió, per donar suport a l'estabilitat, seguretat i funcionament òptim del sistema energètic, amb implicacions normatives tant des d'aquesta perspectiva com des de la d'aspectes TIC, com es preveu  en els requisits del capítol TIC dins dels codis de xarxa.

Sense dubte, cal donar resposta al context d'augment exponencial del grau d'implicació de les tecnologies TIC en les solucions energètiques, per garantir el compliment dels requisits d'uniformitat i transferència, i donant un suport adequat als principals reptes tècnics, per:

1.- Habilitar noves tècniques per al control de l'estabilitat de tensió a la xarxa elèctrica que requerirà  connectar un gran nombre de punts de comunicació.

2.- Habilitar tècniques d'estimació de la inèrcia per resoldre la disminució de la inèrcia del sistema a causa de la penetració de fonts d'energia distribuïdes.

3.- Habilitar tècniques de control d'estabilitat de freqüència per resoldre els problemes existents de la xarxa elèctrica per minvar la variància de freqüència.

4.- Habilitar tècniques avançades d'optimització de les operacions de les VPP per millorar l'actual trading del mercat energètic.

5.- Fer possible que les TIC permetin un sistema avançat d'agregació i mercat de flexibilitat energètica, és a dir, fer possible noves interaccions entre el mercat energètic i les tècniques de dinàmica ràpida del DSO per millorar més l'estabilitat de la xarxa elèctrica.

6.- Fer possible el desplegament  5G i l'edge cloud computing, per permetre  la instal·lació de dispositius PMU de baix cost els quals, requereixen taxes de dades de mostreig extremadament altes i un rendiment de comunicacions de latència ultra baixa.

Les VPP com a nous participants al mercat d'equilibri elèctric

Avui en dia, el Mercat d'Equilibri Elèctric (EBM) és un component molt important del funcionament dels sistemes elèctrics. Per la instrumentalitat d'aquesta estructura, els operadors de la xarxa elèctrica disposen de les eines necessàries per controlar la freqüència, tant en condicions normals de funcionament com en cas d'incidències. Això és fonamental per millorar l'equilibri de la potència en sistemes elèctrics amb alta penetració de dispositius no síncrons.

Tenint en compte la importància de l'EBM, els requisits per a l'acceptació són molt estrictes. La condició de participar permet a les empreses fer ofertes i rebre pagaments en aquest mercat. Una vegada que una entitat legal rep l'estatus per participar a l'EBM, el seu rol és controlat acuradament l'operador del sistema elèctric. En cas que incompleixi les seves obligacions contractuals, les penalitzacions poden anar des de multes econòmiques i poden provar la cancel·lació de la seva condició de participant.

Fins fa poc, els VPP no s'han considerat prou fiables per ser acceptats com a participant de l'EBM. No obstant això, l'evolució de les plataformes software utilitzades per a la coordinació del funcionament dels components del VPP ha comportat una major acceptació.

Hi ha diferents iniciatives dels reguladors nacionals pertanyents a diferents països europeus per abordar el paper i les responsabilitats dels VPP en aquest context, però sense un enfocament coherent, guiat per un conjunt de bones pràctiques i aportant sostenibilitat.

Noves Normes per a la Gestió de la Generació Distribuïda Renovable

Partint de l'exemple d'una iniciativa d'aquest tipus a Alemanya, on hi ha grans canvis per als operadors de xarxa pel que fa al redispatx i l'alimentació, el legislador ha revisat els requisits per a la reducció de les plantes de generació a on hi han colls d'ampolla i problemes amb la tensió a la xarxa.

Tots els operadors de xarxa  hauran d'estar en condicions de resoldre les congestions de la xarxa mitjançant accions orientades al mercat, proporcionant compensacions econòmiques. A més, caldrà redactar, negociar i celebrar nous contractes. S'espera que la càrrega per a cada operador de xarxa sigui elevada. Totes les instal·lacions de generació, incloses les plantes RES i les centrals de cogeneració a partir de 100 kW de potència instal·lada, així com les plantes que poden ser controlades de forma remota per un operador de xarxa en qualsevol moment seran incloses en el redispatx.

Per això,  s'han redefinit els mecanismes d'implantació per al redispatx de les plantes de RES i de cogeneració. En el futur, el responsable de l'equilibri de  la generació tindrà dret a realitzar ajustos. A més, l'operador de la planta té dret a rebre una compensació econòmica per la pèrdua d'ingressos, com ja s'havia fet en el passat. En el futur, les parades es basaran en valors planificats i dades de previsió. En cas de coll d'ampolla a la xarxa o problemes de tensió, l'operador de la xarxa que tingui aquest problema a la xarxa, ha de decidir quines plantes de generació de la seva xarxa o d'altres xarxes han de modificar la seva generació  per evitar el problema. 

Ramon Gallart

Sistemes d'automatització per subestacions aplicats a les xarxes intel·ligents.

Els sistemes moderns d'automatització de les subestacions, són cabdals  en la modernització de les xarxes elèctriques. Certament, tots aquests sistemes es beneficien de les evolucions dels estàndards com seria el IEC 61850.

El Comitè Tècnic 57 (TC57) de la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) va publicar la norma per garantir la interoperabilitat entre dispositius de subestació, per exemple, Dispositius Electrònics Intel·ligents (IED), i per permetre els serveis de comunicació. Per tant, proporciona les comunicacions verticals i horitzontals entre dispositius i equips en tres nivells: estació, badia i procés.

 

L'estàndard IEC 61850 permet moltes funcions com ara la interoperabilitat, unes xarxes de comunicació perfectes, un disseny orientat a objectes, proves sistemàtiques de fàbrica i d'acceptació a la instal·lació final. 

Els fabricants d’IED afegeixen diverses funcions per utilitzar-les i per intercanviar dades amb nivells superiors, per exemple, el nivell de subestació. És evident que l’estàndard adopta molts principis de les tecnologies de la informació i les comunicacions (TIC) per millorar les funcionalitats a nivell de subestació, badia i procés. Per tant, aquestes modernes funcions, aporten intel·ligència a les subestacions per permetre la recollida i el processament de dades en temps real i per permetre el disseny flexible dels esquemes de protecció. L’intercanvi digital de dades, entre dispositius i equips de subestació a través de les xarxes Ethernet, permet als dispositius a nivell de badia, prendre decisions en temps real,

Els dispositius intel·ligents basats en programari orientat a objectes, poden oferir funcions altament fiables en totes les fases del respectiu cicle de vida de la subestació. Per exemple, en la fase de disseny, es poden utilitzar objectes per construir funcions de protecció i mesura mitjançant aplicacions orientades a objectes. Aquests objectes poden representar la badia (per exemple, l'estat del relé de protecció), el procés i els equips (per exemple, l'estat del interruptor). 

Les xarxes intel·ligents, poden utilitzar aquestes funcions per desplegar ràpidament diversos serveis i funcions a les xarxes de transport, distribució i als centres de control. Una de les funcions pot ser protegir una xarxa de recursos d'energia renovables. Per tant, la graella es pot escalar amb aquestes noves funcionalitats Els següents punts destaquen els avantatges més importants per a l’evolució de les xarxes intel·ligents:

Amb aquests moderns sistemes, la disponibilitat de mesures digitals ajuda a proporcionar informació precisa sobre l’estat de la xarxa quan es recopilen aquests paràmetres a nivell regional o nacional. La disponibilitat de dades sobre l’estat de les subestacions, també pot ajudar a connectar o desconnectar qualsevol recurs d’energia segons les necessitats segons la demanda. El servei de valors mostrejats, porta valors de mesures analògiques en forma digital de manera què, pot transmetre mesures d’instrumentació digital, com són el corrent i el voltatge. Un bon exemple per a aquest servei de comunicació és enviar dades amb una freqüència de mostreig determinada, per exemple, 80 mostres / cicle en un cicle de 50 o 60 Hz. Segons l'estàndard, la protecció, l'automatització i la coordinació han de respectar les limitacions de temps crítics per millorar la fiabilitat. 

El manteniment de la xarxa es beneficiarà de les dades de les subestacions. Per exemple, els models orientat a objectes del IEC 61850, proporcionen conjunts de dades que contenen l'estat dels equips a molts nivells de la subestació. Les incidències genèriques de les subestacions orientades a objectes (GOOSE), definits a la IEC61850 part 7-1, són missatges d'alta velocitat per detectar canvis d'estat. Els conjunts de dades GOOSE, tenen la capacitat d’etiquetatge prioritari per millorar les demandes de prioritat de temps crític. Aquests missatges es poden encaminar fora de la subestació per proporcionar informació útil per a la planificació i el seguiment pel manteniment. Aquests conjunts de dades ajuden a programar polítiques de manteniment preventiu i a allargar la vida útil dels actius de la xarxa (per exemple, transformadors i condensadors). Un altre conjunt de dades importants són l'estat de les xarxes de comunicació i de les interfícies que poden ajudar a diagnosticar fallades i distingir entre les cibernètiques i les físiques. 

Les dades recopilades regionalment de les modernes subestacions intel·ligents, mitjançant els missatges encaminats, poden ajudar a gestionar estratègies de protecció i control en temps real amb grans xarxes elèctriques. Per tant, es pot estimar l'estat general de la xarxa abans de l'aparició de problemes de fiabilitat, com ara fallades en cadena. 

Les parts relacionades amb el mostreig digital, de la norma IEC 61850, proporcionen taxes de mostreig recomanades per dibuixar una forma útil de la xarxa. Aquestes mostres representen quantitats de freqüència, corrent i voltatge que s’utilitzen per determinar l’estat i els valors de mesura. Amb dades addicionals dels generadors, les centrals elèctriques, els recursos renovables i altres recursos energètics distribuïts (DER), els centres de control poden proporcionar automàticament informació detallada sobre la xarxa. Per tant, es pot controlar la fiabilitat del servei d’energia elèctrica en temps real.

En definitiva, els SAS moderns són més intel·ligents amb dispositius amb programari, mostreig digital i xarxes de comunicació perfectes. Aquests sistemes proporcionen informació útil per a les aplicacions i components de la xarxa intel·ligent. La informació inclou mesures per amplies aplicacions de mesurament, protecció. El disseny i l’ús fiables d’aquests sistemes garantiran la fiabilitat, inclosa la seguretat. Pet tant, aquest sistema, contribueix a la fiabilitat global de les xarxes intel·ligents. 

Font: Ramon Gallart

El V2G.

Ja han començant a circular pels carrers vehicles elèctrics capaços de carregar i descarregar energia. Una de les elèctriques més grans dels Estats Units, PG&E, anunciava la seva intenció per treballar amb General Motors per aprendre sobre les tecnologies de càrrega bidireccional.  Ford, també  gràcies a la camioneta elèctrica F-150 Lightning, aposta fermament en la càrrega bidireccional.

El principi general per a la càrrega bidireccional és que els vehicles elèctrics puguin ser carregats a qualsevol punt de recàrrega i lliurar la seva energia, per exemple a les seves llars (vehicle-to-home o V2H) o interactuar amb la pròpia xarxa elèctrica (vehicle-to-grid o V2G). Aquests vehicles V2H/V2G, podrien proporcionar energia elèctrica a la nevera i els llums  entre tres i deu dies. 

Després d'anys  de treball, s'està a prop d'impulsar les tecnologies de càrrega bidireccional a la  xarxa elèctrica. Les expectatives són elevades no obstant, encara manca molta tecnologia per treballar, inclosa la complexa infraestructura de suport, models de negoci i diverses formes d'endolls i carregadors elèctrics.

El Ford F-150 Lightning, te un abast estimat de 482 km al 100% del SoC amb un pes de 454 kg. La camioneta compta amb 563 CV de potència, amb una acceleració de  0 a 100 km/h en 4 segons amb un parell de 1.050 Nm.

Segons Ford, es possible una càrrega completa de 130 kWh durant la nit amb un una potencia de 19 kW.  En cas d'un tall de corrent a casa, es possible alimentar el llums de la llar durant tres dies o fins a 10 dies si es complementa amb un sistema d'energia solar domèstic sense transferència des de la casa a la xarxa.

El fabricant de panells solars dels Estats Units, Sunrun  a Califòrnia, s'ha associat amb Ford per oferir panells solars  per ser possible la seva integració en sincronia amb la instal·lació intel·ligent Backup Power de Ford. Tesla, ara mateix el fabricant de vehicles elèctrics més venut del món, ja està comercialitzant una configuració integrada que inclou panells solars i una gran bateria muntada a la paret com un nou model d'empresa elèctrica  virtual a Alemanya i al Regne Unit.

General Motors, treballa amb PG&E i així provar els propers vehicles elèctrics com a fonts d'energia per a les llars. GM fabrica el Chevy Volt i el GMC Hummer EV i està preparant el llançament del Silverado EV pel 2023).

Un dels primers usos de la càrrega bidireccional va ser com a conseqüència del terratrèmol de Tōhoku del del Japó que va generar un greu tsunami i l'accident de la central nuclear a Fukushima.  Llavors, els Nissan Leafs elèctrics a bateries de la regió van poder oferir energia molt puntualment durant les apagades d'aquells dies. Però, tot i que la bi-direccionalitat dels vehicles elèctrics assegura que s'activa quan hi ha una falla de la xarxa elèctrica, es volen fer més proves per garantir una interconnexió segura.

La camioneta elèctrica i la seva bateria, es consideren una generació tecnològica semblant a l'emmagatzematge d'energia solar de les bateries domèstiques que segons PG&E els propietaris dels V2G hauran de sol·licitar l'aprovació per connectar el carregador a la xarxa.

Tanmateix, el futur dels V2G per fer possible una xarxa elèctrica realment bidireccional no serà trivial ja que cal resoldre els possibles problemes de compatibilitat i estàndards, i els que acabaren fent els consumidors, és imprevisible.

Des del punt de vista dels propietaris, hi hauran preocupacions si aquest ús bidireccional  tindrà un major desgast de la bateria, també cal veure que costaran els punts de  càrrega bidireccionals domèstics. També, cal veure com es desplegaran i utilitzaran els punts de càrrega als centres urbans, així com la manera en què es desplegarà tot el nou equipament de la xarxa elèctrica. Encara hi ha una manca d'interoperabilitat que bàsicament, podria provocar tenir un únic proveïdor. De la mateixa manera que hi ha un ecosistema d'Apple, amb els sistemes de bateries domèstics i EV caldria evitar acabar amb una configuració de Ford, una altre de Tesla o una altre de VW, etc. Tot i així, a nivell mundial, s'està treballant per el V2G.

Ramon Gallart

Límit de la llei de Moore.

Durant dècades, els transistors de silici s'han anat fent cada cop més petits. S'està arribant al límit en què ja no podran ser més petits. Mitjançant l'ús de materials atòmicament prims, s'ha creat un transistor amb una amplada rècord d'aproximadament un terç de nanòmetre és a dir, només tan gruixut com una sola capa d'àtoms de carboni.

En tots els transistors de silici, el corrent flueix de la font al drenador, i aquest flux està controlat per la porta, que permet o no el pas d'una tensió aplicada. La longitud de la porta, esdevé clau per la mida d'un transistor.

Des que es va fer el primer circuit integrat a la dècada del 1950, els transistors de silici s'han anat reduint seguint la llei de Moore, ajudant a empaquetar més d'aquests dispositius en microxips per augmentar la seva potència de càlcul. Tanmateix, els transistors ara s'apropen als seus límits teòrics pel que fa a les mides de les seves portes. Per sota d'uns 5 nanòmetres, el silici ja no pot controlar el flux d'electrons de les fonts als drenadors a causa d'un efecte mecànic quàntic conegut com a túnel.

S'ha començat a explorar materials bidimensionals per a l'electrònica de nova generació, inclòs el grafè, que consta de capes simples d'àtoms de carboni, i el disulfur de molibdè, que està format per una làmina d'àtoms de molibdè entre dues capes d'àtoms de sofre. Per exemple, en el 2016, es va crear un transistor amb portes de només 1 nm de llarg utilitzant nanotubs de carboni i disulfur de molibdè.

A la Xina, s'ha creat un transistor amb grafè i disulfur de molibdè amb una longitud de porta de només 0,34 nm aprofitant l'aspecte vertical del dispositiu de manera que s'ha convertit  en el transistor de longitud de porta més petit del món.

Per forma una imatge del que seria, cal imaginar dos graons d'una escala què, a la part superior del graó superior hi ha la font, i a la part superior del graó inferior hi ha el drenador, tots dos fets de contactes metàl·lics de titani i pal·ladi. La superfície de l'escala, que actua com a canal elèctric que connecta la font amb el drenadors, està feta d'una sola capa de disulfur de molibdè. Sota aquesta superfície hi ha una fina capa de diòxid d'hafni elèctricament aïllant.

Dins del graó superior hi ha un sandvitx de diverses capes. La capa inferior és una làmina de grafè, que consta d'una sola capa d'àtoms de carboni. Al damunt hi ha un bloc d'alumini recobert d'òxid d'alumini, que manté el grafè i el disulfur de molibdè molt separats, excepte per un buit prim a la part vertical del graó superior. Tant el pas superior com el inferior s'asseuen sobre una capa de diòxid de silici sobre una galeta base de silici de 5 centímetres.

Quan la porta està configurada en el seu estat de conducció, es a dir, l'electricitat pot fluir essencialment pels passos des de la font més enllà del grafè fins al drenador, la porta només té una amplada de 0,34 nanòmetres, la mateixa amplada que la capa de grafè.

En el futur, sembla gairebé impossible fer una porta inferior a 0,34 nm, de manera que, podria ser l'últim node per a la llei de Moore.

En els transistors, els estats de conducció i tall de la porta, normalment difereixen en longitud quan s'apliquen camps elèctrics, però aquest efecte no sol ser significatiu a escales més grans. En aquest nou dispositiu, quan s'aplica una tensió a la porta per canviar-la al seu estat de tall, això fa que la porta tingui una longitud efectiva de 4,54 nanòmetres, una diferència que pot resultar un avantatge.

Un canal més llarg amb una resistència més alta ajudaria a evitar el corrent de fuga, en canvi, una longitud de canal més curta amb una resistència més baixa, augmentaria la densitat de corrent de l'estat.

En el futur, s'està pensant en crear circuits integrats a escala més gran gràcies a aquests nous transistors. El següent objectiu és fer una CPU d'1bit, per això cal resoldre el repte per fabricar disulfur de molibdè de major qualitat i major superfície, així com  millorar els sues actual l'alt cost.

Font: Vertical MoS2 transistors with sub-1-nm gate lengths. Fan Wu, He Tian, Yang Shen, Zhan Hou, Jie Ren, Guangyang Gou, Yabin Sun, Yi Yang & Tian-Ling Re

Captura de CO2.

Recentment, l'administració Biden-Harris varen presentar ambiciosos plans per reduir les emissions de carboni mitjançant processos de captura, utilització i confinament de carboni. Aquestes tecnologies absorbeixen carboni de l'atmosfera i el converteixen en productes industrials útils o l'emmagatzemen permanentment.

La Casa Blanca aposta molt per aquestes tecnologies emergents per limitar l'escalfament global i combatre el canvi climàtic. 

Què és la captura directa de diòxid de carboni des de l'aire (CO2)?

La captura de carboni funciona separant el CO2 dels gasos d'escapament emesos per les centrals alimentades amb carbó i altres gasos d'escapament de fàbriques industrials o directament de l'atmosfera.

Com funciona la tecnologia de captura directa d'aire o DAC?

Actualment, hi ha dos mètodes. Un mètode utilitza la química de dissolvents líquids per capturar CO2 com a carbonat de calci. Una altra classe de material de captura de carboni són els absorbents sòlids o materials que absorbeixen altres materials,  que solen estar conformats amb amines o tenen afinitats naturals pel CO2.

Les plantes DAC utilitzen ventiladors per recollir i fer passar l'aire a través del sorbent. Un segon procés separa el CO2 del sorbent per eliminar-lo o reciclar-lo. L'ús de ventiladors i els passos posteriors de regeneració requereixen molta energia. Depenent de la font d'energia utilitzada (solar, eòlica, geotèrmica, etc.), aquest pas esdevé com el pas més costós de la tecnologia DAC.

Com es converteix el CO2 capturat en productes d'utilitat industrial?

La captura i utilització de carboni, o CCU, és el desenvolupament de tecnologies que poden capturar CO2 directament des de l'aire o des dels gasos de combustió i convertir el CO2 capturat en productes químics i combustibles.

Les estratègies més comunes per a la captura i utilització de carboni utilitzen la conversió tèrmica, la conversió electroquímica o la fotoconversió per transformar el CO2 capturat en productes químics bàsics, químics fins i polímers. Hi ha un nombre limitat de processos comercials, però, i el més destacat és la producció d'urea amb CO2 i amoníac.

Què s'està fent  per millorar la tecnologia o la utilització de captura de carboni?

S'estan desenvolupant tecnologies per a la captura i conversió integrada de CO2, o ICCU amb esquemes on els catalitzadors heterogenis (com les nanopartícules de níquel, pal·ladi i coure) s'acoblen amb un sorbent sòlid (zeolites, marcs orgànics metàl·lics, òxids metàl·lics). ) per eliminar de manera eficient el CO2 directament de l'aire o dels gasos de combustió i convertir-lo en gas natural renovable (metà) o en etan i etilè. En la Conferència de Tecnologies de Mitigació del Canvi Climàtic es va discutir l'estat i els avenços de les tecnologies DAC deBoston.

Quins són alguns dels reptes que s'han de superar per a la captura i la utilització de carboni per tal d'aconseguir tot el seu potencial?

El CO2 és una molècula tèrmicament estable que també és cinèticament inert. En altres paraules, es necessita una quantitat important d'energia per activar la molècula de CO2 per formar blocs de construcció per als productes desitjats. Normalment, els catalitzadors heterogenis utilitzats tenen una estabilitat i durabilitat limitades. Per ser viables industrialment, aquests catalitzadors han de ser estables durant anys, no dies o setmanes, com passa amb la tecnologia actual. La majoria de les estratègies de CCU comencen combinant el CO2 capturat amb hidrogen renovable de l'electròlisi de l'aigua per fer metanol i monòxid de carboni. Tanmateix, un repte particular amb aquesta reacció són els baixos rendiments de productes més útils que contenen dos o més àtoms de carboni, com l'etilè. L'etilè és utilitzat per la indústria química com a element bàsic per a productes químics, pintures, envasos i combustibles. La implementació reeixida de CCU per produir rendiments elevats d'etilè i altres productes amb més d'un àtom de carboni millorarà la probabilitat d'implementació industrial i substituirà els processos actuals que produeixen gasos d'efecte hivernacle.

La captura de carboni és capaç de reduir prou les emissions de gasos d'efecte hivernacle per frenar o fins i tot aturar el canvi climàtic?

Les estratègies que combinen la captura i utilització de carboni, o CCU, amb la captura i emmagatzematge de carboni, CCS, haurien de ser suficients per reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle. La bellesa de CCU és que aquest camp se centra en una economia d'emissions netes zero, on en comptes d'utilitzar combustibles fòssils per fer productes per a les nostres necessitats socials, utilitzarem el CO2 com a element bàsic per a aquests materials.

Juntament amb la reducció de les emissions globals de carboni, l'eliminació del carboni que ja es troba a l'atmosfera ara ja és un objectiu important, especialment després de les discussions globals durant la Conferència de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic del 2021, o COP26. A la reunió anterior de París, es va definir com a objectiu global limitar l'escalfament global per sota dels 2 ºC, preferiblement a 1,5 ºC, en comparació amb els nivells preindustrials. Per assolir aquest objectiu, cal posar en marxa tot tipus de tecnologies d'emissions negatives, inclòs el DAC.

Font: Mihrimah Ozkan, Captura directa d'aire de CO2: una resposta per complir els objectius climàtics globals, MRS Energy & Sustainability (2021). DOI: 10.1557/s43581-021-00005-9

Canal d'aigua amb PV solar.

Al voltant de 4.000 milles de canals, transporten aigua a uns 35 milions de californians i 5,7 milions d'acres de terres de cultiu a tot l'estat. Cobrir aquests canals amb plaques solars reduiria l'evaporació de l'aigua i ajudaria a assolir els objectius d'energia renovable, alhora que estalviaria diners.

Els primers prototips als Estats Units tant per a canals que tinguin una envergadura ample i també per els canals estrets, ja han començat a desenvolupar-se a la vall central de Califòrnia.

Conservació de l'aigua i la terra

Califòrnia és propensa a la sequera per tant,  l'aigua és una preocupació constant. Les greus sequeres dels darrers 10 a 30 anys van assecar els pous, van fer que les administracions implementessin restriccions d'aigua i també, la sequera va ser un agent facilitador d'incendis forestals massius.

Califòrnia té ambiciones objectius de conservació. L'estat té el mandat de reduir el bombeig d'aigües subterrànies alhora que manté subministraments fiables a granges, ciutats, vida salvatge i ecosistemes. Com a part d'una àmplia iniciativa sobre el canvi climàtic, l'octubre de 2020 el governador Gavin Newsom va dirigir l'Agència de Recursos Naturals de Califòrnia per liderar els esforços per conservar el 30% de les aigües terrestres i costaneres l'any 2030 .

La major part de la pluja i la neu de Califòrnia cau al nord de Sacramento durant l'hivern, mentre que el 80% del consum d'aigua és al sud de Califòrnia, principalment a l'estiu. És per això que els canals transcorren per tot l'estat esdevenint com el sistema més gran del món d'aquest tipus. Es calcula que al voltant de l'1%-2% de l'aigua que porten es perd per evaporació sota el calent sol de Califòrnia.

En un estudi del 2021, es va demostrar que cobrir les 4.000 milles dels canals de Califòrnia amb plaques solars estalviaria anualment, més de 65.000 milions de galons d'aigua reduint l'evaporació. Amb això n'hi ha prou per regar 50.000 hectàrees de terres de cultiu o satisfer les necessitats d'aigua residencials de més de 2 milions de persones. En concentrar les instal·lacions solars en terrenys que ja s'estan utilitzant, en comptes de construir-les en terrenys no urbanitzats, aquesta proposta ajudaria Califòrnia a assolir els seus objectius de gestió sostenible tant per als recursos hídrics com terrestres.

Energia respectuosa amb el clima

Ombrar els canals de Califòrnia amb plaques solars generaria quantitats substancials d'electricitat. Les  estimacions mostren que podria proporcionar uns 13 GW de capacitat d'energia renovable, que és aproximadament la meitat de les noves fonts que l'estat necessita afegir per assolir els seus objectius d'electricitat neta: el 60% de fonts lliures de carboni el 2030 i el 100% renovable el 2045. .

La instal·lació de plaques solars sobre els canals fa que els dos sistemes siguin més eficients. Els panells solars reduirien l'evaporació dels canals, especialment durant els calorosos estius de Califòrnia. I com que l'aigua s'escalfa més lentament que la terra, l'aigua del canal que flueix per sota dels panells podria refredar-los, augmentant la producció d'electricitat fins a un 3%.

Aquestes marquesines també podrien generar electricitat localment a moltes parts de Califòrnia, reduint tant les pèrdues de les xarxes de transport com els costos per als consumidors. La combinació de l'energia solar amb l'emmagatzematge de la bateria pot ajudar a construir microxarxes a les zones rurals i a les comunitats desateses, fent que el sistema elèctric sigui més eficient i resistent. Això mitigaria el risc de pèrdues d'energia a causa del clima extrem, l'error humà i els incendis forestals.

Es calcula que el cost per abastar canals amb plaques solars serà més gran que la construcció de sistemes muntats a terra. Però quan es tenen en compte alguns dels co-beneficis, com ara l'estalvi de costos del sòl, l'estalvi d'aigua, la mitigació de males herbes aquàtiques i l'eficiència fotovoltaica millorada, fan entreveure que els canals solars poden ser una millor inversió i proporcionar electricitat a menor cost durant la vida útil de les instal·lacions solars. I això, abans de tenir en compte els beneficis per a la salut humana de la millora de la qualitat de l'aire i la reducció de les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

Beneficis a la terra

Els canals solars són molt més que generar energia renovable i estalviar aigua. La construcció d'aquestes llargues matrius solars, podrien evitar que més de 80.000 acres de terres de conreu o hàbitat natural es converteixin en granges solars.

Califòrnia conrea aliments per a una població mundial cada cop més gran i produeix més del 50% de les fruites, fruits secs i verdures que mengen els consumidors dels EUA. No obstant això, fins a un 50% de la nova capacitat d'energia renovable per assolir els objectius de descarbonització es podria ubicar a zones agrícoles , incloses grans extensions de terres de cultiu de primera qualitat.

Les instal·lacions de canals solars també protegiran la vida salvatge, els ecosistemes i les terres culturalment importants. Els desenvolupaments solars a gran escala poden provocar la pèrdua, la degradació i la fragmentació de l'hàbitat , la qual cosa pot danyar espècies amenaçades com la tortuga del desert de Mojave .

També, poden perjudicar les comunitats vegetals de matolls del desert, incloses les plantes que són culturalment importants per a les tribus indígenes. Com a exemple, la construcció del Genesis Solar Energy Center als deserts de Sonora i Mojave el 2012-2014 va destruir senders i llocs d'enterrament i va danyar importants artefactes culturals , provocant un conflicte legal prolongat.

Netejant l'aire i les males herbes

En generar electricitat neta, els canals solars poden millorar la qualitat de l'aire. Un altre benefici és frenar les males herbes aquàtiques que sufoquen els canals. A l'Índia, on els desenvolupadors han estat construint canals solars des del 2014, l'ombra dels panells limita el creixement de les males herbes que bloquegen els desguassos i restringeixen el flux d'aigua.

Lluitar contra aquestes males herbes és car i els herbicides amenacen la salut humana i el medi ambient. Per als canals grans de 100 peus d'ample a Califòrnia, calculem que els canals d'ombra estalviarien uns 40.000 dòlars per milla. A tot l'estat, l'estalvi podria arribar als 69 milions de dòlars anuals.

Portant canals solars a Califòrnia

L'envelliment de la infraestructura elèctrica de Califòrnia ha contribuït a incendis forestals catastròfics i interrupcions de diversos dies. Construir desenvolupaments solars intel·ligents en canals i altres terrenys alterats pot fer que les infraestructures d'electricitat i aigua siguin més resilients alhora que estalvia aigua, redueix costos i ajuda a lluitar contra el canvi climàtic .

Turlock Irrigation District, a la vall de San Joaquin de Califòrnia, construirà el primer prototip de canal solar en col·laboració amb el desenvolupador del projecte Solar Aquagrid, investigadors i altres i amb el suport del Departament de Recursos Hídrics de l'estat.

Els prototips d'aquest projecte de demostració d'una milla de llargada, juntament amb futurs pilots, ajudaran els operadors, desenvolupadors i reguladors a perfeccionar els dissenys, avaluar els co-beneficis i avaluar el rendiment d'aquests sistemes. Amb més dades, podem traçar estratègies per estendre els canals solars a tot l'estat i, potencialment, a l'oest.

Font: The Convestation

Model de seguretat basat en la identitat Zero Trust.

Les indústries de tots els sectors, disposen d'una infraestructura crítica online que permet l'accés remot. Tot i que, sens dubte, aquest pas permet una major eficiència operativa i innovació, però exposa els sistemes de l'entorn de la  tecnologia operativa (OT) a més ciberamenaces.

Si aquesta transformació digital ha de continuar a l’entorn industrial, les solucions per la seguretat han de millorar la protecció futura d’aquesta infraestructura. Les ciberamenaces OT continuaran augmentant. La pregunta que cal fer-se és: què es pot fer sense exposar-se a un risc més gran?

Des del principi, la manera com els diferents operadors industrials han accedit o han permès l’accés a la ciberinfraestructura ha estat problemàtica. Basar-se en models de seguretat basats en perímetres és només la meitat de la batalla i, per tant, és insuficient. Aquest model suposa que, una vegada que algú es connecta amb èxit a la xarxa de control corporatiu o industrial, s'hauria de confiar en aquest individu. Però, en la pràctica, això no és necessàriament cert i suposa un risc significatiu.

Cal un únic enfocament preventiu per omplir el buit del mercat de la seguretat per permetre als operadors industrials defensar-se eficaçment davant les amenaces: implementant la nul·la seguretat de confiança per autenticar l’usuari i el dispositiu / sistema, tot i que algú ja pugui tenir accés a qualsevol de les xarxes de confiança.

El model de seguretat basat en la identitat Zero Trust proporciona als operadors d’infraestructures crítiques un control granular sobre l’extensió i el temps d’accés als sistemes, creant una base de confiança per a cada interacció: home a màquina, màquina a màquina o edge-to-cloud. En una típica subestació elèctrica, per exemple, diverses parts requereixen diferents graus de control i accés; per exemple, l'organització operativa i els proveïdors d'equips contractats tenen necessitats diferents a l'hora de realitzar el manteniment dels sistemes instal·lats. Les solucions Zero Trust  permeten una gestió d’accessos i usuaris remots i locals, mitjançant la identitat per verificar i autoritzar l’accés en funció de rols individuals. En aquest escenari, les parts participants reben un accés adaptat a les seves necessitats mentre veuen que la gestió d’accessos és segura, còmoda i lliure d’errors.

Aquest tipus de control i accés esdevé encara més important quan es parla d’entitats amb extensos territoris, com ara els operadors de petroli i gas, plantes solars i plantes eòlics. Les solucions Zero Trust  permeten als operadors d’aquestes entitats afegir, eliminar i controlar recursos sense comprometre la seguretat.

Per a aquells que formen part de la comunitat de la ciberseguretat del sistema de control industrial (ICS) que prefereixen seguir un enfocament basat en estàndards, l'Institut Nacional d'Estàndards (NIST) va publicar l'estàndard de seguretat Zero Trust  (NIST SP 800-207) a l'agost de 2020. Al maig, l’ordre executiva (EO) sobre ciberseguretat d’infraestructures crítiques demanava la implementació de seguretat Zero Trust  en tot el sector públic, amb orientacions per a la mateixa en tota la indústria privada.

Massa enfocaments per al control d’accés i l’accés remot deixen vulnerabilitats als atacs per penetrar i proliferar a través de les operacions. En aplicar solucions de seguretat avançades que integren un enfocament Zero Trust , es pot reforçar la primera línia de defensa bloquejant i / o aïllant atacs.

Font: IEEE Smart Grid

Geotèrmia.

El sistema de la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) s'ha dissenyat per entendre com l'aigua amb molta temperatura flueix a través de les roques del subsol per després, transferir la seva calor a la superfície.

El nou sistema forma part de l'Enhanced Geothermal Systems, què és un projecte que involucra diversos laboratoris, universitats i socis industrials que treballen per millorar les tecnologies geotèrmiques.

Aquest sistema, està instal·lat a 4.100 peus sota terra al Sanford Underground Research Facility a Lead, Dakota del Sud. Antigament considerada la mina d'or més gran i profunda d'Amèrica del Nord, ara la mina s'utilitza per a diversos tipus d'investigació. Una de les què actualment està en curs,  explora com un dia l'energia geotèrmica podria proporcionar energia elèctrica.

Per això, s'està utilitzant la instal·lació subterrània com una base de proves on l'aigua i altres mescles de fluids seran bombejades a alta pressió en un dels cinc forats, "túnels" de quatre polzades d'ample perforats a la roca, i després es bombaran cap fora. S'està estudiant com els fluids, no només trenquen la roca entre els forats, sinó també com obtenen calor de l'energia emmagatzemada dins de la roca, energia que finalment es pot bombejar per sobre del sòl per generar electricitat.

La singularitat d'aquest sistema és que combina diversos components necessaris per recopilar importants  dades per a l'estudi geotèrmic en un sol sistema de manera que això és innovador ja que no existeix en cap altre lloc.

Aquests components inclouen dues bombes d'injecció que poden injectar fluids a la roca a altes pressions. Una bomba es pot utilitzar per controlar el flux i la pressió amb molta precisió, mentre que l'altra es pot fer servir per quan calen grans cabals.

Un refrigerador de fluids, redueix la temperatura de l'aigua amb la finalitat de poder estudiar com les temperatures de l'aigua afecten les propietats tèrmiques de la roca. Un sistema d'osmosi inversa permet a l'equip recollir dades sobre el recorregut del flux de l'aigua canviant la salinitat (o salinitat) del fluid injectat.

El sistema també inclou un conjunt de cinc "empaquetadores" que s'insereixen als forats. Les envasadores estan equipades amb sensors que proporcionen mesures de temperatura i pressió. Les bufetes a pressió dels empaquetadors, juntament amb les bombes de control, segellen els forats i eviten les fuites fora de la secció prevista del forat.

El nivell precís de control i integració, és un aspecte únic del sistema, que proporciona dades de qualitat necessàries per avançar en la comprensió científica.

La millor part del sistema, és autònom, el que significa que es pot operar i recopilar dades sobre el sòl amb un ordinador portàtil o un telèfon des de casa.

El procés va començar en muntar i provar el sistema en un laboratori sobre el terra per assegurar que tot funcionava. Després es va desmuntar, es va  arribar a una milla sota terra amb peces de 4 peus per 4 peus, fins que va ser possible utilitzar un vagó de ferrocarril.

Tot el sistema, que te una superfície de 7 peus i una alçada de 7 peus i 30 peus de llarg, va trigar tres setmanes a fer possible el seu muntatge sota terra.

Es pot intuir que treballar en un túnel de 7 peus a una milla sota terra és incòmode. No obstant això, com l'aire es bombeja contínuament des de la superfície per mantenir els túnels a 70 graus constants i proporcionar aire fresc per respirar no representen les millor condicions de treball.

Aquest sistema, proporcionarà dades durant molts mesos i possiblement anys. La informació obtinguda d'aquest projecte ajudarà a informar noves tecnologies d'energia geotèrmica que es poden desenvolupar per a la indústria.

Font: Pacific Northwest National Laboratory