Nueva era para la distribución de energia eléctrica.

En el horizonte de la distribución de energía eléctrica ya tenemos aquí cambios transformadores que prometen redefinir la cadena de valor energética.

La introducción de nuevos activos en la red eléctrica y la forma innovadora de aprovecharlos están destinados a situar a los distribuidores en el epicentro de esta revolución, posicionándolos como actores neutrales que no alteran el mercado, sino que se erigen como facilitadores clave de la electrificación para un mundo sostenible.

Estos nuevos activos se basan en tecnologías avanzadas, desde sistemas de almacenamiento de energía hasta la integración inteligente de fuentes renovables y la implementación de redes de distribución inteligentes.

La capacidad de gestionar eficientemente estos recursos diversificados se convierte en un activo estratégico para los distribuidores de energía, ya que les permite adaptarse a la creciente complejidad de la red eléctrica.

El enfoque hacia la neutralidad en el mercado energético se destaca como una característica distintiva de estos distribuidores. Actúan como intermediarios imparciales, facilitando la integración de productores de energía y consumidores finales de una manera equitativa y eficiente.

Al desempeñar este papel neutral, los distribuidores se convierten en catalizadores para la transición hacia un sistema más equitativo y sostenible.

Además, los distribuidores no solo suministran electricidad, sino que también se posicionan como facilitadores de la electrificación en su conjunto y colaboran para impulsar la adopción de tecnologías más limpias y eficientes.

Su enfoque no solo debe estar en la entrega de energía de calidad, sino en el empoderamiento de la sociedad para abrazar un estilo de vida más sostenible.

En este escenario, la electrificación ya no es simplemente un proceso técnico; se convierte en una fuerza para la construcción de un mundo sostenible.

Los distribuidores de energía desempeñan un papel crucial al desbloquear el potencial de estos nuevos activos como los que ofrece energy in the Cloud, fomentando una transición energética que prioriza la sostenibilidad, la equidad y la eficiencia.

La próxima era de la distribución de energía eléctrica ya está entre nosotros y se caracteriza por la inclusión de nuevos activos y la transformación de los distribuidores en actores neutrales y facilitadores de la electrificación sostenible.

Este cambio no solo redefine la cadena de valor energética, sino que también allana el camino hacia un futuro donde la energía se distribuye de manera equitativa y se utiliza de manera sostenible para el beneficio de la sociedad y el medio ambiente.

Ramon Gallart. 

Com l'electricitat va superar al vapor.

No va ser per casualitat que a finals de la dècada de 1880, el negoci de l'electrificació esdevingés en una batalla comercial entre les empreses d'Edison i George Westinghouse pel control d'un mercat basat en l'electricitat.

Edison es va dedicar a desenvolupar sistemes de corrent continu que poguessin distribuir el corrent elèctric de manera eficient a baixes tensions i a curtes distàncies. Per això, Edison havia construït la seva primera central elèctrica de corrent continu a Pearl Street a Nova York el 1882. Però, els inversors europeus donaven suport als sistemes de corrent altern de Tesla;  Deptford de Ferranti, i Westinghouse, aviat també va apostar pel corrent altern als Estats Units. 

Edison va passar a l'ofensiva, dient que corrent altern, funcionaria a voltatges molt més alts que el corrent continu i això permetria la seva distribució a distàncies més llarges, però és una "corrent que mata".  Tot i la lluita d'Edison a començaments de la dècada de 1890, la corrent alterna anava a més ja que oferia economies d'escala i es podia distrubuïr a distàncies molt més llarges respecte el corrent continu. 

La victòria entre els sistemes elèctricts de corrent continu vs corrent altern de Westinghouse,  va arribar quan se li va adjudicar el contracte per generar i distribuir electricitat des de les cascades del Niàgara. L'any 1876, quan William Siemens va visitar Amèrica va preguntar-se que els salts d'aigua del Niagra podrien generar molta potencia  gràcies a moltes dinamos. El físic William Thomson també va pensar que el Niàgara podria ser una font molt important d'energia elèctrica. De fet, a principis de la dècada de 1890, els plans es van dur a terme. La Cataract Construction Company va contractar a Westinghouse per fer deu dinamos, cadascuna capaç de generar 5.000 cavalls força. George Forbes, l'enginyer consultor del projecte va presumir que a Niàgara la gent podia veure un món completament nou. Això, realment semblava per a molts el final del carbó ja que podria distribuir-se a distancies llarges i ser  més econòmic que el vapor.

Un dels factors clau de l'èxit de Westinghouse va ser la compra de la patent de Nikola Tesla el 1888 per al seu revolucionari motor polifàsic que funcionava amb corrent alterna. Aquest era la part que mancava en els plans de Westinghouse, ja que la majoria dels motors funcionaven amb corrent continu i eren complicats de gestionar. El 1888, Tesla va arribar a Amèrica, després d'haver-ho fet el 1884 per treballar per a Edison, però aviat va adonar-se que  podia establir-se pel seu compte. Tesla era un entusiasta de gantàtics somnis elèctrics. La seva reputació va venir de l'èxit del seu motor polifàsic. A principis de la dècada de 1890, Tesla era l'home elèctric del moment. En realitat, no tenia gaire a veure amb els grans plans del Niàgara, però això no va impedir que els diaris el descriguessin com el geni visionari. 

La gran ambició de Tesla era desenvolupar un sistema que pogués enviar grans quantitats d'energia elèctrica polsant a través de l'èter, suficient per alimentar fàbriques i il·luminar ciutats senceres.  Tesla va passar gran part de la dècada de 1890 en una recerca desesperada amb molts diners per ajudar a fer realitat la seva ambició. Es va acostar a John Jacob Astor però no el va acceptar. Finalment va persuadir JP Morgan que li avancés 150.000 US$. Amb això, Tesla va comprar un terreny a Wardenclyffe, a un 100 km de Nova York, on va començar a construir l'aparell que li permetria fer realitat els seus somnis. Al seu centre hi havia una torre de 60 m d'alçada amb una semiesfera metàl·lica de 55 tones a la cúpula. La torre havia d'enviar l'electricitat generada per una dinamo de 350 cavalls de força que viatjaria per l'aire, on podria ser recuperada per qualsevol que disposes dels adequats aparells. 

Wardenclyffe va quedar en no-res. Depenia del desenvolupament de noves maneres de saber i de fer. Calia l'explotació sistemàtica dels recursos naturals necessaris per fer funcionar l'electricitat de manera eficient i econòmica. El futur elèctric depenia del coure. Comitès de científics i enginyers, van treballar per establir els estàndards elèctrics que sustentaven tot això. També era una qüestió de comerç, i els empresaris elèctrics van reconèixer que els estàndards científics i comercials havien de sumar el mateix. 

Tal com va dir William Thomson, que era molt conscient de les perspectives de guanyar diners gràcies al futur elèctric: "Quan l'electroticitat, la llum elèctrica, etc., esdevinguin comercials, potser podem comprar un microfarad o un megafarad d'electricitat... si hi ha un nom que se li dóna. millor que se li doni a una quantitat real que es pugui comprar". 

Lluny dels somnis elèctrics de Tesla, l'electrificació a Europa i Amèrica avançava ràpidament. A finals del segle XIX, fins i tot ciutats relativament petites invertien en electricitat i, l'electricitat domèstica ja no era exclusiu dels rics.  Ara, la gent podia comprar quantitats d'electricitat, lliurades a les seves cases mitjançant cables, de la mateixa manera que el gas es lliurava a través de canonades. A Londres, com a altres ciutats, les empreses subministradores d'electricitat competien ferotgement entre elles per subministrar electricitat per a ús domèstic i industrial. 

Les exposicions internacionals cada cop estaven més dominades per la maquinària elèctrica. El primer tramvia elèctric va ser presentat el 1882 per Radcliffe Ward a la North Metropolitan Tramways Company a Leytonstone. Va fer un viatge per Union Road "per a la sorpresa dels habitants que, per primera vegada a la seva vida, van veure un tramvia ple de gent que viatjava a una velocitat de set o vuit milles per hora sense cap força motriu visible". 

Només un parell d'anys més tard, Thomas Parker circulava amb un cotxe elèctric, alimentat amb el mateix tipus de bateria que Ward utilitzava per fer funcionar els seus tramvies. Hi havia molta tecnologia elèctrica per especular sobre quin podria ser l'avenç. Quan es va descobrir la radioactivitat, es va especular que podria convertir-se en una font de  molta potencia. El febrer de 1896, el físic francès Henri Becquerel havia anunciat a l'Acadèmia Francesa de les Ciències que semblava que hi havia raigs estranys i misteriosos emesos per sals d'urani. 

Uns anys més tard, Marie i Pierre Curie van identificar dos nous elements, els van anomenar poloni i radi, que semblaven ser fonts especialment fortes d'aquests raigs. Aviat es va fer evident que aquests estranys raigs venien de l'interior dels àtoms. 

La realitat de la potencia al final de l'època victoriana va romandre impulsada pel vapor. Pot ser que sorgeixin vaixells elèctrics, cotxes, trens i tramvies, però la majoria de la gent encara viatjava gràcies al vapor. De fet, va ser el carbó i el vapor els que feien funcionar les dinamos que generaven l'electricitat per il·luminar els carrers i les cases de la ciutat. La tecnologia de vapor potser no va disparar la imaginació de la manera que ho va fer l'electricitat, però va ser la tecnologia va funcionar.

A finals del segle XIX, les màquines de vapor eren maravelles tecnològiques molt sofisticades i dissenyades amb precisió. Van ser el producte de l'experiència científica i la pràctica acumulada durant dècades. De fet, eren potents exemples de l'impacte transformador de la tecnologia. Es van crear i van ajudar a mantenir una cultura basada en l'experiència tecnològica. Malgrat la seva ubiqüitat, les màquines de vapor s'assemblaven cada cop menys a la tecnologia del futur. Ningú pensava que els victorians arribarien a la Lluna amb màquienes de vapor. L'electricitat va ser triada com el combustible del futur. De fetm va ser la que va alimentar les exploracions submarines del capità Nemo, la que va impulsar els aventurers de John Jacob Astor cap a Júpiter i més enllà. Gràcies a l'electricitat, un autor de ficció va imaginar Thomas Edison conduint una flota de naus espacials a Mart per venjar-se de la invasió marciana de la Terra.

Reseum fet per Ramon Gallart del text COM ELS VICTORIANS ENS VAN A PORTAR A LA LLUNA, escrit pel doctor Iwan Rhys Morus i publicat per Pegasus Books.

Nadal amb una perspectiva sostenible

Un anys més i com és de costum,  les llums de Nadal adornen els carrers i les nostres llars per mostrar que ens envolta l'esperit festiu.

No obstant això, és un moment per reflexionar sobre les celebracions nadalenques, l'eficiència energètica i la complexa dinàmica geopolítica a Europa. Per tant pot ser un bon moment per incloure accions i prendre decisions sostenibles donat l'actual context geopolític.

Nadal és sinònim de llums radiants i elaborades guarnicions que crean un ambient màgic. Tanmateix, no es pot passar per alt l'impacte ambiental d'aquesta esplendor festiva. Enguany. Adoptar pràctiques sostenibles durant les il·luminació nadalenca s'alinea amb un compromís més ampli amb la responsabilitat mediambiental.

Enmig de l'alegria de fer regals i rebre'ls cal  pensar en la petjada que deixem en base a les nostres eleccions. Els regals sostenibles, com ara electrodomèstics eficients energèticament, aparells que funcionen amb energia solar o experiències que promouen una vida més responsable i ecològica, ben segur contribuieixen a un estil de vida més sostenible. Si podem integrar l'eficiència energètica a les nostres seleccions de regals, no només celebrem l'esperit del Nadal, sinó que també plantem les llavors per a un futur més sostenible.

Per altre bandanda, és imprescindible reconèixer les complexitats geopolítiques que configuren Europa. La seguretat energètica s'ha convertit en un aspecte fonamental en els diferents àmbits que generen debats  geopolítics, per exemple: debats sobre gasoductes, inversions en energies renovables i preocupacions sobre la dependència de certes fonts d'energia. Entendre el panorama geopolític ens permet apreciar les nostres implicacions energètiques amb la finalitat de poder fomentar un sentit de responsabilitat per obtenir estabilitat sense perdre confort a cap nivell ni activitat social.

Aquest 2023, també ha tingut en el dia a dia dels països de la UE, les preocupacions sobre la seguretat energètica. No obstant això, és una realitat que cada cop te un major consens sobre la necessitat d'una transició cap a les fonts d'energia renovables. Aquest díes són un moment per contriobuïr cap aquesta transició adoptant petits gestos com apostar i adoptar solucions d'energia renovable, donar suport a polítiques d'energia neta i defensar pràctiques sostenibles. Si anem alineant les nostres celebracions festives amb un compromís amb les energies renovables, participem activament en el moviment més ampli cap a una Europa més resilient i conscient del medi ambient.

Per tant, quan ens reunim per celebrar la calidesa i l'alegria del Nadal, abracem també un sentit de responsabilitat envers el nostre planeta i les realitats geopolítiques que configuren el nostre món. Incorporant l'eficiència energètica a les nostres tradicions festives i mantenint-nos conscients de l'ampli panorama energètic, que comença a les nostres llars i impacta arreu d'Europa, podem garantir que les nostres celebracions contribueixin positivament a un futur sostenible i resilient. El Nadal, juntament amb un compromís amb l'eficiència energètica, es converteix en un far d'esperança per a un demà més brillant i verd.

Bon Nadal!

Ramon Gallart.

Bateries químiques vs piles de combustible d'H2.

El canvi climàtic és un dels grans reptes que cal resoldre a causa de la necessitat de l'energia que no para de crèixer i encara avui, es basa amb els combustibles fòssils. Tot i que manca molt camí per recórrer perquè els vehicles elèctrics tingui una presència majoritària del mercat global de l'automoció moguts gràces a les bateries d'ions de liti.

El desplegament massiu dels cotxes elèctrics requereix de l'ajuda de les administracions coordinat conjutament amb un desenvolupament de tecnologia d'emmagatzematge d'energia d'alt rendiment i baix cost. Aquest tipus de tecnologia inclou les bateries i altres dispositius electroquímics. Les preocupacions sobre la capacitat de la bateria i l'autonomia esdevenen com un repte tecnològic orientat a millorar l'eficiència energètica. El mateix raonament es pot aplicar als automòbils i autobusos elèctrics. Tanmateix, el mètode d'avaluació es fa més difícil perquè l'eficiència dels motors dels vehicles elèctrics (EV) depèn del perfil de càrrega i dels límits del sistema.

No es descartable que les piles de combustible d'hidrogen tinguin sentit i s'apliquin el trasport pesat com podrien ser els camions de llarg recorregut. La pila d'hidrògen permetrà a aqeust tipus de transpor pessat  gaudir d'autonomies més llargues. A més,  la construcció d'infraestructures seria relativament més fàcil si s'utilitzessin piles de combustible d'hidrogen. 

La indústria de l'hidrogen està visquent un moment potser massa optimista que pot acabar amb una possible descepció posterior. Malgrat això, hi ha cada cop més evidències que fan pensar que aquestes tecnologies seran una realitat per a la descarbonització total dels sistemes energètics globals donat que, el desenvolupament en el seu cost i rendiment mostren que tenen el potencial de ser econòmicament viables. 

Llavors, quin és el potencial paper que podria tenir l'hidrogen per el subministrament d'electricitat, calor, indústria, transport i emmagatzematge d'energia en un sistema energètic baix en carboni?

Hi han aplicacions consolidades basades en l'hidrogen com per exemple, automòbils que funcionen amb hidrogen els quals, es poden comprar a diversos països. També ha han sistemes de calefacció domèstics amb pila de combustible i comencen a haver prodcutes per fer electricitat a la llar amb l'hidrògen.

Es tracta d'un canvi disruptiu respecte la situació que imperava fa només cinc anys. Tot i així, encara manca camí per reòrrer abans que realment l'hidrogen es pugui considerar competitiu pel que fa al seu cost i rendiment. D'altra banda, aquesta competitivitat a mitjà termini no sembla ser tan improbable com abans, fet que plenament explica el creixent interès per aquestes tecnologies així com el suport legislatiu que estan rebent.

Vehicles elèctrics utilitzen com a font primaria les bateries d'ions de liti. Aquestes bateries, han demostrat ser una font fiable tenint en compte la seva viabilitat econòmica amb el seu cost de producció, pes i densitat d'energia. Aquestes bateries estan contstituides per un ànode, un càtode i un electròlit. Durant la càrrega, els ions de liti són alliberats pel càtode i arriben a l'ànode. Durant la descàrrega, l'electrònica flueix de l'ànode al càtode a través de la càrrega. Normalment, la densitat d'energia  varia entre 260 i 270 Wh/kg.

Els VE tenen les pèrdues associades a la conversió d'energia al carregador del propi vehícle o als punts de recarrega (PdR). Per tant, l'eficiència que va des de la generació d'energia fins al vehicle sol ser d'un 70-90%, incloses les pèrdues associades a la generació i transport d'energia. Els VE tenen una autonomia mitjana d'uns 300 km, amb alguns vehicles que arriben fins a 600 km. Un avantatge és la comercialització i fabricació de les bateries d'ions de liti, que fan que les inversions en aquesta tecnologia siguin atractives amb un ritme d'adopció més ràpid que les tecnologies que  es troben en les primeres fases de desenvolupament i comercialització.

Alguns inconvenients dels VE són els requisits de la gestió tèrmica. També,  els VE encara requereixen  un elevat temps de recàrrega en fucnció del tipus de carregador i en bse al que el conductors estan acostumats amb cotxes de gasolina. La infraestructura de càrrega no està completament  desplegada per carregar convenientment aquests cotxes. Això, encara és una de les barreres més grans per a l'adopció massiva. 

Pel que respecte als vehicles elèctrics d'hidrogen dir que el propi H2, és l'element més abundant al món. El propi H2 està  enllaçat amb altres elements perquè l'hidrogen té un electró en el seu nivell d'energia més baix, cosa que el fa tenir una disposició inestable, el que el fa altament reactiu. Per tant, aquests elements combinats han de passar per un procés per separar l'hidrogen que després es pot utilitzar com a font d'energia i aixó consumeix energia. Hi ha diverses maneres de separar l'hidrogen i, depenent de la naturalesa dels processos (si utilitzen combustibles fòssils o energies renovables o una combinació d'ambdós), es classifiquen per diferents indicadors de color com el blau, el verd i el hidrogen verd.

Com que el ressorgiment de l'hidrogen es deu a la revolució de l'energia verda, te sentit centrar-se en l'hidrogen verd, que utilitza energies renovables per separar l'hidrogen mitjançant un procés anomenat electròlisi.

En el cas dels vehicles elèctrics, aquest hidrogen es transporta a una llarga distància i s'introdueix al cotxe, que té una pila de combustible on s'alimenta l'ànode amb hidrògen  i oxigen al càtode. En una pila de combustible, un catalitzador a l'ànode separa les molècules d'hidrogen en protons i electrons, que prenen diferents camins fins al càtode. Els electrons passen per un circuit extern, creant un flux d'electricitat, i el protó passa pel separador, com una membrana d'intercanvi de protons. La densitat energètica d'aquest tipus de piles de combustible és d'uns 39 kWh/kg.

L'avantatge de l'hidrogen com a combustible per als vehicles elèctrics és que es pot carregar més ràpid que les bateries, de l'ordre de minuts equivalent als cotxes de gasolina. A més, te una densitat d'energia més alta que les bateries el que significa  que es poden obtenir autonomies molt més llargues i emmagetzemanr més energia al mateix espai que les bateries químiques de Ió de liti. Per tant, aquesta és una sol·liució molt més atractiva per a vehicles pesants, com ara els camions. A més, l'hidrogen és molt més segur ja que no hi ha risc de combustió en cas d'impacte o xoc.

Alguns dels inconvenients més importants de l'hidrogen són la baixa eficiència en comparació amb les bateries, que només ronda el 30% (tot i que encara és una mica superior a la dels vehicles de gasolina). 

Com que aquesta tecnologia encara està en desenvolupament i en fase de millora, significa que encara està endarrerida en la racionalització de la seva producció. Com a resultat, cal que hi hagi més instal·lacions d'infraestructures per a l'hidrogen, i caldrà passar per la fase de transició que havien de passar els vehicles amb bateria per a la seva infraestructura de càrrega. Així, els costos de producció i transport de l'hidrogen són molt superiors a la generació i distribució d'energia elèctrica per als vehicles amb bateria. Per tant, el cost per km encara és molt superior en el cas de l'hidrogen.

En defintiva i, tenint en compte els objectius de sostenibilitat dels països, així com els clars avantatges que proporcionen les tecnologies de les bateries de Ió-Li i l'hidrogen, és evident que cadascuna de les dues tecnologies és una alternativa molt millor als motors de gasolina. Tenint en compte les compensacions complementàries entre les bateries d'ions de liti i les piles de combustible d'hidrogen, cal una combinació de bateries i tecnologies d'hidrogen per tenir energia sostenible. Les innovacions  en aquestes tecnologies ajudaran a impulsar cap al futur sotenible i donar forma a com la humanitat prospera en aquest planeta.

Ramon Gallart

Com extreure el diòxid de carboni de l'aigua de mar.

A mesura que el diòxid de carboni continua acumulant-se a l'atmosfera, diversos investigadors han dedicat anys per cercar maneres d'eliminar el gas de l'aire. Mentrestant, el  principal "embornal" del món per al diòxid de carboni de l'atmosfera és l'oceà, que absorbeix entre un 30% i un 40% de tot el gas produït per les activitats humanes. 

La possibilitat d'eliminar directament el diòxid de carboni de l'aigua de l'oceà, ha sorgit com una novaa  posibilitat per mitigar les emissions de CO2, ja que algun dia podria fins i tot, conduir-nos a les emissions netes globals. Però, aquesta idea encara no ha donat lloc a cap ús generalitzat, tot i que hi ha algunes empreses que intenten entrar en aquesta àrea.

Un equip d'investigadors del MIT diu que potser han trobat la clau per a un mecanisme d'eliminació realment eficient i econòmic. La recerca va ser publicada a la revista Energy & Environmental Science, en un article dels professors del MIT T. Alan Hatton i Kripa Varanasi, el postdoctorat Seoni Kim i els estudiants de postgrau Michael Nitzsche, Simon Rufer i Jack Lake.

Els mètodes existents per eliminar el diòxid de carboni de l'aigua de mar apliquen una tensió a través d'una pila de membranes per acidificar un corrent mitjançant la divisió de l'aigua. Això converteix els bicarbonats de l'aigua en molècules de CO2, que després es poden eliminar al buit. Certament, les membranes són cares i  es necessiten productes químics per impulsar les reaccions generals dels elèctrodes a cada extrem de la pila, augmentant encara més la despesa i la complexitat dels processos. La proposta preten evitar la necessitat d'introduir productes químics a les cel·les d'ànode i càtode i evitar l'ús de membranes.

Per això, es va idear un procés reversible que consistia en cèl·les electroquímiques sense membrana. Els elèctrodes reactius s'utilitzen per alliberar protons a l'aigua del mar alimentada a les cèl·les, impulsant l'alliberament del diòxid de carboni dissolt de l'aigua. El procés és cíclic: primer acidifica l'aigua per convertir els bicarbonats inorgànics dissolts en diòxid de carboni molecular, que es recull com a gas al buit. A continuació, l'aigua s'alimenta a un segon conjunt de cèl·lules amb una tensió invertida, per recuperar els protons i tornar l'aigua àcida a alcalina abans de tornar-la a alliberar al mar. Periòdicament, els papers de les dues cèl·lules s'inverteixen un cop un conjunt d'elèctrodes s'esgota de protons (durant l'acidificació) i l'altre s'ha regenerat durant l'alcalinització.

Aquesta eliminació de diòxid de carboni i la reinjecció d'aigua alcalina podria començar a revertir lentament, almenys a nivell local, l'acidificació dels oceans causada per l'acumulació de diòxid de carboni, que al seu torn ha amenaçat els esculls de corall i els mariscs. La reinjecció d'aigua alcalina es podria fer a través de punts de venda dispersos o lluny de la costa per evitar un pic local d'alcalinitat que podria alterar els ecosistemes, diuen.

No es possible tractar les emissions de tot el planeta, però la reinjecció es podria fer en alguns casos en llocs com les piscifactories, que tendeixen a acidificar l'aigua, de manera que aquesta podria ser una manera d'ajudar a contrarestar aquest efecte.

Un cop eliminat el diòxid de carboni de l'aigua, encara cal eliminar-lo, com passa amb altres processos d'eliminació de carboni. Per exemple, es pot enterrar en formacions geològiques profundes sota el fons del mar, o es pot convertir químicament en un compost com l'etanol, que es pot utilitzar com a combustible de transport, o en altres productes químics especialitzats. 

En un principi, almenys, la idea seria acoblar aquests sistemes amb infraestructures existents o previstes que ja processen aigua de mar, com les dessalinitzadores. Aquest sistema és escalable perquè puguem integrar-lo potencialment en processos existents que ja estan processant l'aigua de l'oceà o en contacte amb l'aigua de l'oceà. Allà, l'eliminació de diòxid de carboni podria ser un simple complement als processos existents, que ja retornen grans quantitats d'aigua al mar, i no requeriria consumibles com additius químics o membranes.

El sistema també podria ser implementat per vaixells que processaran l'aigua mentre viatgen, per tal d'ajudar a mitigar la contribució significativa del trànsit de vaixells a les emissions globals. Ja hi ha mandats internacionals per reduir les emissions del transport marítim i això podria ajudar les companyies navilieres a compensar algunes de les seves emissions i convertir els vaixells en depuradors oceànics.

El sistema també es podria implementar en llocs com ara plataformes de perforació en alta mar o en granges d'aqüicultura. Finalment, podria conduir a un desplegament de plantes d'eliminació de carboni autònomes distribuïdes a nivell mundial.

El procés podria ser més eficient que els sistemes de captura d'aire, perquè la concentració de diòxid de carboni a l'aigua de mar és més de 100 vegades més gran que a l'aire. En els sistemes de captació directa d'aire, primer cal captar i concentrar el gas abans de recuperar-lo. Els oceans són grans embornals de carboni, però, de manera que el pas de captura ja s'ha fet per a vosaltres. No hi ha cap pas de captura, només alliberament. Això significa que els volums de material que s'han de manipular són molt més petits, la qual cosa podria simplificar tot el procés i reduir els requisits de la petjada.

La investigació continua, amb l'objectiu de trobar una alternativa al pas actual que requereixi un buit per eliminar el diòxid de carboni separat de l'aigua. Una altra necessitat és identificar estratègies operatives per evitar la precipitació de minerals que poden contaminar els elèctrodes de la cèl·lula d'alcalinització, un problema inherent que redueix l'eficiència global en tots els enfocaments informats. Hatton assenyala que s'han fet avenços significatius en aquestes qüestions, però que encara és massa aviat per informar-ne. L'equip espera que el sistema estigui llest per a un projecte de demostració pràctic d'aquí a uns dos anys.

Font: Seoni Kim et al, Procés electroquímic asimètric mediat per clorur per a l'eliminació de CO2 de l'aigua de l'oceà, Energy & Environmental Science (2023). DOI: 10.1039/D2EE03804H

Impacte de les centrals hidroelèctriques.

Els grans projectes d'infraestructures poden afectar a les economies locals. Per això, avaluar aquests efectes és un repte. Un nou estudi, ha evaluat totes les grans preses hidroelèctriques construïdes als Estats Units al segle XX i ha trobat que les preses construïdes a la primera meitat del segle XX van ser un estímul pel creixement a curt i llarg termini, mentre que les preses construïdes a la segona meitat, van afectar modestament aquest creixement.

L'estudi, realitzat per un investigador de la Carnegie Mellon University (CMU), apareix a The Economic Journal, vol mostrar la millor evidència sobre els impactes a curt i llarg termini d'aquestes preses sobre les economies locals, comparades amb els efectes econòmics generats per les preses construïdes a principis del segle XX amb les construïdes a finals del segle. L'objectiu era explicar l'evolució de l'energia hidroelèctrica alimentant l'activitat econòmica local.

L'estudi ha combinat dos dissenys: un basat en 110 comptats dels Estats Units des del 1870 al 2010, incloses totes les àrees amb un potencial hidroelèctric de 100 MW o més, i un que construïa contrafactuals de comtats amb potencial hidroelèctric però sense preses. L'estudi va tenir en consideració una sèrie de factors econòmics, polítics, socials, tècnics i ambientals en  dos períodes per separat: pre-1950 i post-1950. Com a conslusions dir:

La primera: Es refereix al període 1900-1950, abans de la construcció d'una xarxa elèctrica interconnectada mitjançant línies  de transport d'alta tensió, i abans del desenvolupament de la generació d'energia eficient a gran escala a partir de combustibles fòssils. Les preses construïdes abans de 1950 van estimular el creixement local a curt termini, en gran part gràcies al avantatge de que el cost de l'energia local que era  barata. També van estimular el desenvolupament econòmic local en les dues o tres dècades posteriors, augmentant la densitat local de població més d'un 50% durant 50 anys, de mitjana.

La segona: Es refereix a la segona meitat del segle XX, quan s'estava produint una ràpida evolució i desplegament de la infraestructura de subministrament d'electricitat, que va minvar gaudir d'energia local barata. Les preses construïdes després de 1950 només van tenir efectes modestos en el creixement local, fins i tot a llarg termini.

El primer resultat indica impactes agrupats en l'activitat econòmica local, mentre que el segon suggereix que l'avantatge d'energia local barata creat per l'energia hidroelèctrica va disminuir després de 1950, probablement a causa d'innovacions tecnològiques com les línies de transport d'alta tensió.

Les conclusions de l'estudi poden ser d'ajut per les futures inversions en preses hidroelèctriques, moltes de les quals es construiran als països en desenvolupament. També aclareixen els potencials impactes de les noves plantes eòliques i solars per la transició energètica. Inicialment podrien beneficiar una provincia o l'estat on es fan les inversions, però amb l'acumulació de noves línies de transport aquests beneficis es poden dissipar, atenuant els efectes locals.

Font:  Edson Severnini, The Power of Hydroelectric Dams: Historical Evidence from the United States over the Twentieth Century, The Economic Journal (2022). DOI: 10.1093/ej/ueac059

Restablir una xarxa elèctrica.

Restablir ràpidament l'energia elèctrica un cop s'ha produit una important avaria que afecta una gran regió, és un procés complex i delicat. 

Tot i que els talls d'energia sempre són perjudicials, normalment només afecten parts més petites de la xarxa general. Una pèrdua total de potència a tota la xarxa és molt més greu i requereix que els operadors de la xarxa la enegitzin de manera efectiva. Això implica que cal gestionar un  equilibri entre la generació i el consum d'energia gràcies q eu es van conectant gradualment els diferents trams de la xarxa. Fer-ho malament, la xarxa es pot tornar a col·lapsar.

Afortunadament, aquests esdeveniments són rars. no obstant, el contexte actual energètic de canvi climàtic i la creixen amenaça dels ataqcs cibernètics,  augmentarà la freqüència de incidències masives a les infraestructures energètiques.

Per això cal disposar de processos i mètodes per crear plans de seqüències de maniobra capaços de fer front al comportament impredictible dels sistemes d'energia. 

Què passa quan falla la xarxa elèctrica?

En una apagada, els actius clau es poden danyar i és possible que els distribuïdors no tinguin una imatge completa del que està disponible. Tot i que és probable que els distribuïdors tinguin una idea aproximada de quina hauria de ser la càrrega a les diferents parts de la xarxa un canvi d'explotació pot minvar les garanties.

Una eina que permeti optimitzar gràcies a simular com la xarxa podria reaccionar al pla de restauració i com els operadors l'implementen, milloraria les garanties.

L'objectiu d'un model d'optimització és restablir l'energia tan ràpidament com sigui possible, alhora que garanteixi que la càrrega a la xarxa sigui estable i no provoqui una altra fallada. Generar una seqüència de maniobra per determinar quina ordre s'ha de donar als diferents generadors i als alimentadors de les subestacions quan es connecten diferents càrregues de la xarxa,  cal  comparar-lo amb un model físic de flux d'energia que asseguri que cada pas de la seqüencia de maniobre és factible.

Aquest pla de restauració necessita un model cognitiu d'un operador de xarxa que li permeti simular la presa de decisions humana. Per això cal disposar del connèixement dels experts sobre com dur a terme els passos clau implicats en la restauració de la xarxa.

Si a més, es pot connectar a una simulació dinàmica de la xarxa basada en el model matemàtic dels actius, permetrà imitar com la xarxa respondria a les accions dels operadors. El model cognitiu es pot obtenir amb informació sobre la resposta de la xarxa des de l'eina de simulació, i si la seqüència de maniobra causa problemes d'estabilitat, es poden prendre mesures correctores abans de passar al següent pas de la seqüència.

Simulant com un distribuïdor podria fer una seqüència de maniobra per restablir el servei i reaccionar al comportament de les xarxes passa per crear plans molt més tolerants al comportament inesperat. 

La idea d'incorporar el comportament cognitiu de l'operador és interessant, però cal resoldre com gestionar els diferents perfils d'operadors d'un centre de control.

Ramon Gallart

Les energies renovables.

La guerra d'Ucraïna i les seves conseqüències sobre al subministrament d'energia de la UE i, l'empitjorament dels impactes del canvi climàtic han dominat els titulars de les notícies del darrer any i enguany. S'ha vist  la volatilitat dels preus de l'energia, les preocupacions per l'escassetat d'energia a l'hivern i les sequeres que afecten la producció agrícola fent pujar  els preus dels aliments.

Aquests problemes estan relacionats. Si es fos possible substituir els combustibles fòssils per energies renovables, es reduiríen els preus de l'energia, es reduiríen les emissions i es reduiría el futur risc del canvi climàtic el qual, inclou l'impacte en la producció d'aliments.

Els combustibles fòssils, com el petroli, el gas i el carbó, estan formats per residus vegetals i animals descompostos que s'han transformat a les seves formes actuals durant milions d'anys dins de l'escorça terrestre. Els combustibles fòssils contenen energia química, que s'allibera quan es crema juntament amb diversos contaminants.

En comparació amb l'electricitat, que es pot generar a partir de fonts renovables com l'energia solar i eòlica, és difícil d'emmagatzemar. Els combustibles fòssils són més fàcils d'emmagatzemar i transportar. La infraestructura energètica i la tecnologia desenvolupades des de la Revolució Industrial s'han basat en gran mesura en l'ús de combustibles fòssils.

En els últims anys, les polítiques de la UE han establert ambiciosos objectius per accelerar el canvi cap a l'energia sostenible. Aquests ja han començat a donar els seus fruits, amb una part creixent de les necessitats energètiques d'Europa que s'han satisfet mitjançant fonts d'energia renovables.

L'any 2021, més del 22% de l'energia bruta final consumida a la UE provenia de les renovables. No obstant això, la proporció de les energies renovables en el mix energètic varia significativament a la UE: a Suècia és d'uns 60%; a Dinamarca, Estònia, Finlàndia i Letònia més del 40%; i a Bèlgica, Hongria, Irlanda, Luxemburg, Malta i els Països Baixos entre un 10% i un 15%.

Segons Eurostat, l'energia eòlica i hidràulica conjuntament, van representar més de dos terços de l'electricitat total generada a partir de fonts renovables (36% i 33%, respectivament) a la UE el 2020. La tercera part restant va ser de l'energia solar (14% ), biocombustibles sòlids (8%) i altres fonts renovables (8%).

Les fonts naturals, com ara la solar, l'eòlica, la mareomotriu i la geotèrmica, tenen el potencial de crear molta més energia de la que actualment cal en el món. Tanmateix, aquest potencial no coincideix amb el que actualment es pot aconseguir. Un repte és configurar la capacitat suficient per captar l'energia de, per exemple, la llum solar o el vent i convertir-la a un format utilitzable, com l'electricitat. Un altre repte és poder transportar l'energia fins on es necessita o emmagatzemar-la per a un ús posterior.

Un futur sistema energètic ha de ser resistent i adaptable als impactes inevitables del canvi climàtic, com ara sequeres, onades de calor i tempestes. A mesura que augmenta la proporció d'energia eòlica i solar, el sistema també ha de ser prou flexible per funcionar bé fins i tot, quan el vent no bufa o el sol no brilla.

Un sistema flexible pot garantir un subministrament constant d'energia i reduir el pic de la demanda. A més de garantir la diversitat de les fonts d'energia, el sistema es pot millorar, per exemple, millorant l'emmagatzematge d'energia, la integració intel·ligent dels sectors de la calefacció, el transport i la indústria, o abordant els pics de demanda mitjançant preus dinàmics, les xarxes intel·ligents o els consums dels electrodomèstics.

El repte de passar a fonts d'energia renovables no és només la capacitat de producció. Les centrals elèctriques han d'estar connectades a una xarxa que pugui acomodar la creixent capacitat de producció i portar-la als usuaris finals.

Un recent informe de l'AEE explica que els prosumidors europeus ja tenen moltes oportunitats i gaudir de beneficis a les seves llars, així com a la societat. Invertint en la producció o emmagatzematge d'energia, els consumidors poden estalviar els seus propis costos energètics, accelerar la transició energètica d'Europa i reduir les emissions d'efecte hivernacle. A més, es pot esperar que aquestes oportunitats augmentin en els propers anys amb una tecnologia millor i més barata i amb noves polítiques.

Moltes comercialitzadroes també estan  animant a les llars per ajustar el seu consum d'energia per adaptar-se als nivells de genreació. Això és possible si es pot aplicar un preu dinàmic que depèn de l'hora del dia i varia d'hora a hora. En temps d'excés de producció, els consumidors poden obtenir electricitat gairebé gratuïta que es pot utilitzar, per exemple, per carregar cotxes elèctrics.

La fabricació de més plaques solars o aerogeneradors també far sorgir algunes preguntes: es podran  obtenir prou minerals necessaris per les plaques solars o aerogeneradors? On es pot instal·lar parcs eòlics? Com afecten aquestes centrals elèctriques a la bidiversitat i fauna? I com  assegurar la disponibiltiat dels recursos, com ara els minerals de terres rares?

L'anàlisi de l'AEE ha demostrat que el creixement de les energies renovables ha reduït moltes pressions ambientals i climàtiques, i que hi ha accions que poden ajudar a minimitzar alguns efectes adversos, com ara l'ecotoxicitat de l'aigua dolça i l'ocupació del sòl. Amb un creixent nombre de projectes renovables, serà essencial avaluar les compensacions amb hàbitats i ecosistemes.

Potenciar el subministrament d'electricitat de fonts netes, requereix una capacitat de generació creixent i també, ajustos en la infraestructura. Més panells solars i més aerogeneradors pel costat de l'oferta, requereixen d'una xarxa intel·ligent millor connectada i usuaris intel·ligents orientats a  l'eficiència energètica. 

Ramon Gallart

Transició energètica a la UE

La Unió Europea (UE) esta devant una crisi energètica des del 2020. A mesura que calen energies més netes provinent de fonts renovables, la UE necesita  elaborar una millor estratègia per fer la transició des dels combustibles fòssils i anticipar-se a la incertesa i la volatilitat de les energies renovables. El panorama de la crisi dependrà de l'esforç de la UE i de la solidaritat entre els seus membres.

La UE encara requerirà de combustibles fòssils per facilitar la transició a les energies renovables en els propers anys. El factor per reduir la dependència dels combustibles fòssils va derivar de l'agenda de descarbonatació per aconseguir el net-zero en emissions amb fonts verdes i netes. L'emissió net-zero és la condició en què el consum de combustible que emet carboni es compensarà amb la quantitat igual de carboni eliminat de l'atmosfera. La UE te establert el marc amb directives  des de finals dels anys noranta. En l'última dècada, en el període 2008-2018, la UE ha disminuït la seva producció de gas un 46,4%, el petroli un 35,3% i el combustible sòlid un 27,9%.

D'altra banda, els principals subministraments energètics de la UE encara depenen de les importacions d'altres països. A mesura que la UE es prepara per fer una transició cap a les energies netes per l'any 2050, sembla que aquest objectiu no està recolzat per la seva pròpia capacitat d'energia renovable i és possible que la transició no s'hagi preparat amb cura.

És possible que les fonts d'energia renovables no estiguin preparades per al se ús com a font principal, ja que encara depènen de la volatilitat del vent i sol. 

Això pot semblar una transició energètica precipitada a la UE, malgrat els primers esforços per fer que la transició energètica sigui fluida. Amb la intenció d'aconseguir l'agenda de descarbonització, la UE ha emès directives sobre el mercat únic de l'electricitat l'any 1999 (96/92/CE), 2003 (03/54/CE) i 2009 (09/72/CE) (Pollitt, 2019).  Aquestes directives consistien en una guia de la UE als seus membres per participar en el comerç transfronterer d'electricitat.

Aquestes directives havien de ser obligades pels membres i els requisits s'havien d'incorporar a la legislació nacional de cada país membre. Però un dels obstacles per integrar aquest mercat energètic a la regió és el fet que la majoria d'aquests països encara depenen del gas importat.

Després d'anys d'implementació del mercat integrat d'electricitat a Europa, la UE també va emetre directives el 2001 (2001/77/CE) i el 2009 (2009/28/CE) després d'una sèrie d'apagades arreu del món en el 2003, es va demanar una major connectivitat entre els operadors. Un dels requisits d'aquestes directives era augmentar la proporció de fonts renovables en el mix energètic. Això podria afectar el ritme de producció a Europa, mentre que encara es requereix un subministrament constant d'energia de fonts fiables.

La seguretat del subministrament és una part important. L'oferta depèn de la dinàmica del mercat. La UE ha d'anticipar-se i garantir l'escassetat prolongada de necessitats d'energia per a les seves indústries i el consum de les llars. No fer-ho afectaria molt la producció industrial de la UE i, finalment, el PIB.

A més, també podria tenir un efecte negatiu sobre el creixement econòmic. Pot haver-hi alternativa d'importar GNL des dels EUA i Qatar o, recórrer al carbó per generar l'energia necessària estable. L'aliat més proper de la UE  hauria de garantir els subministraments en els propers anys a la regió de la UE, mantenint l'objectiu de descarbonització el 2050.

Un país exportador voldrà una seguretat de la demanda per garantir ingressos rendibles. En el context de la crisi energètica de la UE, el nivell de demanda sembla ser que serà superior en comparació amb l'oferta que hi va ahver en el 2020 al 2021. 

La demanda total de consum elèctric es pot utilitzar per determinar la infraestructura, el sistema i la previsió de producció. Aquestes dades serien importants perquè la UE pogués arribar a un acord factible per a les infraestructures i la producció d'energies renovables evitant que es genieri un excednet de capcatia de genració que no tindrà consum.

El motiu pel qual la UE i molts altres països apunten al net-zero i la reducció de la dependència dels combustibles fòssils, deriva del fet que els combustibles fòssils són un recurs finit i no estaran disponibles per sempre. També tenint en compte el cost ambiental que podria deixar un impacte durador per a la propera generació. El més important d'aquesta decisió de tornar a utilitzar el carbó temporalment o qualsevol altre combustible fòssil és com la UE pot regular el seu consum de manera eficient. Si no es regula, amenaçarà la disponibilitat del recurs. A partir d'aquest argument, la UE ja ha anat disminuint la seva producció de carbó, combustible sòlid en els anys previs a la crisi. No obstant això, es va informar que enmig de la crisi, alguns dels seus països membres estan començant a cremar carbó com a últim recurs enmig de la protesta dels ecologistes. La regió de la UE te devant un dilema si ha de mantenir la seva prioritat per augmentar la seva capacitat d'energia renovable i per assolir el seu objectiu de descarbonització o per assegurar un sistema fiable.

Europa necesita d'una estratègia de transició energètica amb gas natural com a tecnologia pont. La UE haurà d'augmentar la seva inversió en tecnologia nuclear. El gas natural encara podria contribuir per proporcionar el pont energètic necessari de la transició a la UE per compensar la caiguda de la producció de petroli. Però atesa la naturalesa de la UE com a organització internacional i transnacional, també hauria d'ajudar i garantir que els seus membres amb ingressos més baixos puguin superar aquest repte i regular la igualtat d'accés a l'electricitat i l'energia per a tots els seus membres per a la seva estratègia a llarg termini. La UE necessita un enfocament que permeti passar de la seguretat de la sostenibilitat a la seguretat del subministrament fins que, per una banda, la tensió geopolítica hagi disminuït i per altre badna,  el desenvolupament de la infraestructura renovable a la UE s'hagi distribuït i establert de manera igual.


Ramon Gallart

La bellesa interior de l'electrònica clàsica.

El components electrònics han estat dissenyats expressament per satisfer les necessitats tècniques, però aquest disseny ha conduit a  un bellesa accidental: l'estètica que sorgeix de les coses que no s'esperaven veure.

Aquesta resistència de pel·lícula d'alta estabilitat, d'uns 4 mil·límetres de diàmetre, es fa de la mateixa manera que la resistència de pel·lícula de carboni, però amb més precisió. Una vareta de ceràmica està recoberta amb una fina capa de pel·lícula resistiva (metall prim, òxid metàl·lic o carboni) i després es mecanitza una ranura helicoïdal perfectament uniforme a la pel·lícula.

En lloc de recobrir la resistència amb una epoxi, està tancada hermèticament en un petit envoltant de vidre. Això fa que la resistència sigui més robusta, ideal per a casos especials, com ara la instrumentació de precisió, on l'estabilitat a llarg termini de la resistència és crítica. L'embolcall de vidre proporciona un millor aïllament contra la humitat i altres canvis ambientals que els recobriments estàndards com seria l'epoxi.

Cal fer 15 voltes d'un cargol d'ajust per moure un potenciòmetre d'un extrem al altre del seu rang resistiu. Els circuits que requereixen d'un ajust fi, utilitzen aquest tipus de pot. L'element resistent és una tira de cermet, un compost de ceràmica i metall, serigrafiada sobre un substrat de ceràmica blanca. El metall serigrafiat enllaça cada extrem amb els pins de connexió. 

Els condensadors són components fonamentals electrònics que emmagatzemen energia en forma d'electricitat estàtica. S'utilitzen de moltes maneres, inclòs per a petit emmagatzematge d'energia, per suavitzar els senyals electrònics i com a cèl·lules de memòria d'ordinador. El condensador més senzill consta de dues plaques metàl·liques paral·leles amb un buit entre elles, però els condensadors poden prendre moltes formes sempre que hi hagi dues superfícies conductores, anomenades elèctrodes, separades per un aïllant.

Un condensador de disc ceràmic és un condensador de baix cost. El seu aïllant és un disc ceràmic, i les seves dues plaques paral·leles són recobriments metàl·lics extremadament prims que s'evaporen o s'escampen a les superfícies exteriors del disc. Els cables de connexió s'uneixen mitjançant soldadura i tot el conjunt es submergeix en un material de recobriment porós que s'asseca amb força i protegeix el condensador dels danys.

Els condensadors de pel·lícula acostumen a estar instal·lats en equips d'àudio d'alta qualitat, com ara amplificadors, tocadiscos, equalitzadors i sintonitzadors de ràdio. La seva principal característica és que el material dielèctric és una pel·lícula de plàstic de polièster o polipropilè.

Els elèctrodes metàl·lics es connecten amb les llargues tires de plàstic i després s'enrotllen en una epoxi que uneix el conjunt. Per  acabar, tot el conjunt es submergeix en un revestiment exterior resistent i es marca amb el seu valor. Altres tipus de condensadors de pel·lícula es fan apilant capes planes de plàstic metal·litzada, en lloc d'enrotllar capes

el condensador de tàntal te una pastilla porosa de metall de tàntal al núcli. El pellet està fet de pols de tàntal i sinteritzat, o comprimit a alta temperatura, en un sòlid dens que és semblant a una esponja.

Igual que una esponja de cuina, el pellet resultant té una gran superfície per unitat de volum. A continuació, el pellet s'anoditza, creant una capa d'òxid aïllant amb una superfície igualment alta. Aquest procés inclou molta capacitat en un dispositiu compacte, utilitzant una geometria semblant a una esponja en lloc de les capes apilades o enrotllades que utilitzen la majoria dels altres condensadors.

El terminal positiu del dispositiu, o ànode, està connectat directament al metall de tàntal. El terminal negatiu, o càtode, està format per una fina capa de diòxid de manganès conductor que recobreix el pellet

Els inductors són components fonamentals electrònics que emmagatzemen energia en forma de camp magnètic. S'utilitzen, per exemple, en alguns tipus de fonts d'alimentació per convertir tensions emmagatzemant i alliberant energia alternativament. Aquest disseny d'eficiència energètica ajuda a maximitzar la durada de la bateria dels telèfons mòbils i altres aparells electrònics portàtils.

Els inductors solen consistir en una bobina de filferro aïllat embolicat al voltant d'un nucli de material magnètic com el ferro o la ferrita, una ceràmica plena d'òxid de ferro. El corrent que flueix al voltant del nucli produeix un camp magnètic que actua com una mena de volant per al corrent, suavitzant els canvis en el corrent mentre flueix per l'inductor.

Aquest inductor axial té una sèrie de voltes de filferro de coure envernissat i embolicat al voltant d'una forma de ferrita i soldat a cables de coure als seus dos extrems. Té diverses capes de protecció: un vernís transparent sobre els bobinatges, un recobriment verd clar al voltant de les juntes de soldadura i un revestiment exterior verd sorprenent per protegir tot el component i proporcionar una superfície per a les ratlles de colors que indiquen el seu valor d'inductància.

El transformador té diversos bobinatges i s'utilitza en fonts d'alimentació per crear múltiples tensions de sortida en Vca des d'una sola entrada.

Els petits cables que estan més a prop del centre tenen una alta impedància. Aquests bobinatges porten una tensió més alta però un corrent menor. Estan protegides per diverses capes de cinta, un escut electrostàtic de làmina de coure i més cinta.

Els bobinatges exteriors, són de baixa impedància i estan fets amb un cable aïllat més gruixut i menys voltes. Mantenen una tensió més baixa però un corrent més alt.

Tots els enrotllaments s'emboliquen al voltant d'una bobina de plàstic negre. S'uneixen a dues peces de ceràmica de ferrita per formar el nucli magnètic al cor del transformador.

Font: Eric Schlaepfer runs the popular engineering Twitter account @TubeTimeUS, where he posts cross-section photos, shares his retrocomputing and reverse engineering projects, investigates engineering accidents, and even features the occasional vacuum tube or two. He is coauthor of Open Circuits: The Inner Beauty of Electronic Components (No Starch Press, 2022).

Els vehicles elèctrics són un emmagatzematge essencial per la xarxa elèctrica.

Les bateries dels vehicles elèctrics poden ajudar a emmagatzemar l'energia de les fonts renovable i així,  satisfer necessitats de la xarxa pel que es refereix a l'emmagatzematge d'energia.

L'energia solar i eòlica són les fonts d'electricitat que més creixen ràpidament. No obstant això, la seva intermitència genera "pors" pels gestors de les xarxes elèctriques. Una manera de minvar aquesta variabilitat, són les bateries que poden lliurar l'energia renovable emmagatzemada quan minva el sol i el vent. Es preveu que la capacitat disponible de la bateria dels vehicles elèctrics superi les demandes de la xarxa l'any 2050.

Actualment, la gran majoria dels usuaris de vehicles elèctrics carreguen els cotxes a casa durant la nit. Quan estan connectats, les seves bateries es poden utilitzar com  emmagatzematge de la xarxa. Per a aquestes aplicacions del V2G, els conductors  poden signar un contracte amb un gestor de càrrega que els permeti transferir el dret d'ús. Aquest gestor de càrrega, gestiona i controla de manera intel·ligent els perfils de càrrega i descàrrega de la bateria dels vehicles elèctrics per garantir els serveis d'emmagatzematge de la xarxa i la càrrega complerta de la bateria. Per aquest serveis, els usuaris  dels vehicles elèctrics rebran uns diners des del gestor de càrrega.

Quan la capacitat de les bateries de vehicles elèctrics cau entre el 70 % i el 80 % de la seva capacitat original, generalment esdevenen inadequades per a usos de transport. Tanmateix, aquestes bateries al final de la vida útil del vehicle encara poden tenir anys d'ús en aplicacions d'emmagatzematge de xarxa menys exigents. Tenint en compte el seu valor i regulacions, es preeu que es recolliran totes les bateries per ser reutilitzades i així, fer un banc  de bateries de segons ús i per proporcionar serveis de xarxa.

Hi han estudis científics que han calculat que, quan es combinen, la capacitat dels vehicle connectats a la xarxa i les bateries de segon ús es podrien obtenir als 32 a 62 TWh a l'any 2050. En canvi, es va estimar que a curt termini, les necessitats de bateries a la xarxa per a l'emmagatzematge només serien de 3,4 TWh a 19,2 TWh a l'any 2050. En altres paraules i almenys en aquest sentit, es preveu que l'oferta superi la demanda. Cal treballar per generar consciència sobre les oportunitats d'emmagatzematge d'energia de les bateries dels vehicles elèctrics.

Hi han estudies que preveuen que les demandes d'emmagatzematge per a la xarxa elèctrica a curt termini a nivell mundial, es podrien satisfer si només entre el 12% i el 43% de tots els vehicles elèctrics participessin sota el concepte V2G. Es necessitaria menys del 10 % per assolir aquest objectiu si la meitat de totes les bateries al final de la seva vida útil es reutilitzessin per a ser utilitzades com emmagatzematge estàtic per la xarxa.

El ritme al qual els usuaris de vehicles elèctrics participen com V2G, pot tenir un paper clau en quant a que poden ajudar els vehicles elèctrics per donar serveis a la xarxa, i per això, les administracions són claus per fomentar i incentivar aquesta participació.

Això pot incloure controladors intel·ligents per als consumidors per tal de facilitar la participació en el mercat i fer saber quins beneficis poden obtenir els usuaris de vehicles elèctrics. També caldrà assegurar com s'han de reutilitzar per garantir que les bateries dels VE realment són aprofitades  al final de la seva vida útil i són integrades fàcilment a la xarxa.

Ramon Gallart

Energies eòliques i fotovoltaica arreu del Món.

L'any 2022, el 10% de l'energia mundial va ser generada per eòlica i solar. Dinamarca i l'Uruguai van ser  els campions mundials de les energies renovables.  En el 2021, els EUA obtenien el 13,1% de la seva electricitat a partir de l'eòlica i la solar. L'Abril de 2022, va generar el 20% de la seva energia a partir d'aquestes dues fonts renovables. 

Això és un indicador de la velocitat amb què les fonts renovables basades en el vent i el sol creixen arreu  món.  Durant l'última dècada, Amèrica va experimentar un notable augment en la generació d'energia renovable. El 2015, any en què es va signar l'Acord sobre el Clima de París, EUA va generar només el 5,7% de la seva electricitat a partir de l'eòlica i la solar. L'any 2021, va ser del 13%. El març de 2022, un 18%. I el desembre de 2022, un 20%. L'impuls d'aquest augment és gràcies a les noves plantes que es van construir des de Texas fins a Dakota.

A nivell mundial, l'eòlica i la solar han estat les formes de generació d'electricitat amb més creixement des del 2005 i any rere any. La proporció d'energia produïda a nivell global per aquestes energies renovables s'ha més que duplicat entre el 2015 i el 2021, que va ser el primer any que es van lliurar el 10,3% de l'electricitat a tot el món. En conjunt, són ara la quarta font mundial d'electricitat, després del carbó, el gas i la hidràulica.

A més de l'imperatiu mediambiental, la guerra a Ucraïna ha exposat la dependència d'Europa del petroli i el gas rus com una responsabilitat geopolítica de primer ordre. Almenys part del remei ha de ser més renovables i més ràpidament.

Tal com mostra el mapa, els països europeus estan a l'avantguarda mundial pel que fa a l'energia eòlica i solar. Això evita pitjors conseqüències de la restricció d'hidrocarburs rus.

Notícies del 2022: Proporcions són molt diferents entre l'energia eòlica i solar en el mix energètic d'arreu del món. (Font: Visual Capitalist)

Nou dels deu països amb la quota més alta d'energia eòlica i solar en el seu mix energètic nacional de l'any 2022. Dinamarca era el líder mundial i l'únic país del món que obtenia més de la meitat (51,9%) de la seva potència des d'aquestes energies renovables.

Aquesta escalada ràpida proporciona certa esperança en el sentit de poder assolir un objectiu climàtic internacional.

L'any 2020, la generació d'electricitat va emetre més gasos d'efecte hivernacle que qualsevol altra indústria. Segons l'Agència Internacional de l'Energia, l'eòlica i la solar han d'aconseguir el 20% de l'energia mundial el 2025 (i el 70% el 2050), si es vol arribar a zero emissions per l'objectiu del 2050 establert per l'Acord de París.

Un bon nombre de països europeus obtenen més d'una quarta part de la seva energia de l'eòlica i la solar, inclosos alguns grans. En ordre descendent la classificació és: Luxemburg (43,4%), Lituània (36,9%), Espanya i Irlanda (32,9%), Portugal (31,5%), Alemanya (28,8%), Grècia (28,7%) i el Regne Unit (25,2%). Els Països Baixos, considerats tradicionalment com el país dels molins de vent, es troben fora d'aquesta categoria, amb un 24,6%.

De les cinc grans economies d'Europa (és a dir, Alemanya, França, Regne Unit, Itàlia i Espanya), només França obté una puntuació inferior al 10%. A causa d'una política basada en la seguretat energètica, França obté aproximadament el 70% de la seva electricitat de l'energia nuclear. No tots els països europeus estan representats al mapa, però entre els que ho són, els pitjors són Rússia (0,5%), Bielorússia (1%) i Ucraïna (3%).

El segon lloc mundial és per l'Uruguai (46,7%), és un valor atípic a Amèrica. Altres països destacats són Xile (21,4%), Nicaragua (15,7%) i Brasil (13,2%). Mèxic (11,9%) ho està fent millor que la mitjana mundial i, en cas contrari, el Canadà progressista ho està fent força pitjor (6,6%).

Tanmateix, és gairebé impossible fer-ho pitjor que Veneçuela: amb l'energia eòlica i solar a un 0,1% gairebé imperceptible. com  el país és ric en petroli, no sembla haver fet cap esforç per descarbonitzar el seu sector energètic.

Àfrica té molt sol i alguns països han fet grans avenços per treure'n profit. Els líders en energies renovables del continent són Kenya (17,5%), Mauritània (14,3%) i el Marroc (13,4%). Sud-àfrica, sovint aclamada com l'economia més avançada d'Àfrica, es troba en un 5,3%.

Tot i així, és millor que el minsíssim 0,1% de Nigèria, un altre país que ha estat víctima del seu fàcil accés al petroli nacional. Aquest és també el cas a l'Orient Mitjà, amb l'Aràbia Saudita (0,5%) i l'Iran (0,3%) que es mantenen molt per sota de l'un per cent eòlic i solar. Fins i tot Somàlia, que té molts problemes domèstics propis, en gestiona el 5,7%.

A l'Àsia oriental, la Xina (11,2%) és la superpotència eòlica i solar. Altres dos països també aconsegueixen superar la mitjana mundial, encara que sigui una mica: Vietnam (10,7%), Mongòlia (10,6%). El Japó (10,2%) es queda poc. L'Índia està al 8%. Per descomptat, aquestes xifres nacionals s'han de considerar en relació amb la mida absoluta dels mercats nacionals de l'energia. L'Índia consumeix al voltant d'1,4 milions de GWh d'electricitat a l'any, Mongòlia uns 7.000 GWh.

A la seva regió, Austràlia (21,7%) es destaca, amb un rendiment molt superior a Nova Zelanda (5,5%). Nova Caledònia es troba a l'1,7%, que encara és molt millor que el 0,2% d'Indonèsia, que encara és molt millor que el 0,0% de Papua Nova Guinea.

Encara hi ha molts llocs arreu del món que necessiten trencar l'anomenat "trilema" de la transició energètica, és a dir, crear un subministrament d'electricitat que no només sigui sostenible sinó també assequible i segur. És hora que els danesos i els uruguaians ens mostrin a la resta com es fa.

Font: Fran Jacobs

Captadors de vent.

Enguany a Catalunya  ha estat un any sec i es preveu més estius amb onades de calor. Què es pot fer sense consumir més elècrtricitat?

Des de l'antic Egipte fins a l'Imperi Persa ja van estar lluitant contra la calor i la solució de llavors, va ser el que vindria ser un "captador del vent". Aquesta solució de fa milers d'anys, podria ajudar a minvar el consum elèctric.

La majorai de les llars catalnes estan equipades amb aire condicionat el que representa aproximadament un  12% del  consum d'energia de la llar. Els aparells d'aire condicionat refreden captant la calor de l'interior dels edificis, però l'expulsen a l'exterior,  escalfant directament  l'ambient i contribuint a l'efecte illa de calor urbana.

S'està innovant en aquest àmbit per trobar maneres de fer front a aquesta nova normalitat entensa com a amg més calor extrema i un augment de les temperatures. Hi ha molta creativitat i aquesta és alta, des d'aplicacions que ajuden els vianants caminar per llocs ombrívols fins a tecnologies de nova generació com  el paper de refrigerant que redueix la temperatura dins de les llars. 

Tot i que les onades de calor estan reduin les zones amb climes freds, sempre hi ha hagut llocs calents al planeta. I si la gent ha vicut i hi viu, llavors ha estat possible perquè s'han trobat maneres de gestionar la calor. A l'àrid i càlid altiplà iranià, les antigues estructures, anomenades "atrapavents", estan sen un putn d'interès per trobar noves maneres creatives i antigues de refrescar.

Els captadors de vent, o bâdgir en persa, són estructures comunes que s'estenen per sobre dels terrats en torres rectangulars. Aquesta invenció,va fer la possible una vida habitable de maenra que, com refreda un edifici sense utilitzar electricitat ni combustible, són una atractiva solució verda. 

El principi de fucnionament es basa en els captavents que són estructures altes, semblants a una xemeneia, que s'enfilen des del terrat d'un edifici e manra que s'aprofita el vent fresc i es condueix per tot un edifici. 

Els receptors de vent el seu disseny es diferent en funció dels vents i les temperatures predominants al lloc. El disseny més senzill s'encara a l'obertura de la torre cap al vent dominant per crear ventilació natural. Però els climes locals són complicats i, sovint, els captadors de vent tenien altres característiques com són els filtres, sistemes de refrigeració passius (per fer passar l'aire calent sobre aigua freda) o múltiples obertures per poder aprofitar més direccions del vent. 

Aquestes torres van tenir en compte moltes coses en el seu disseny tal com la disposició de l'edifici, incloure a l'interior fulles per optimitzar l'aire fresc de dins la llar i expulsar el calent. No obstant no era perfecte i la raó per la que es va deixar d'usar i aplciar soluciones més occidentals, fonamentalment van ser per les plagues, la pols i les deixalles.

Donat el context actual, calen canvis en les perspectives culturals per utilitzar aquestes tecnologies tna antigues. Cal entendre per què la conservació de l'energia és important.

De fet, MAS Architecture Studio de  Dubai  va crear una torre de vent per mantenir els estudiants frescos, utilitzant 480 capes de cartró reciclat. El Kensington Oval, un estadi de Barbados, té una única pala de vent gegant col·locada a la part superior. Al  centre de visitants  del parc nacional de Zion, Utah, es va utilitzar un.

Ramon Gallart
Paper de referencia: http://ijaup.iust.ac.ir/article-1-549-en.pdf 

Nous reactors nuclears de la Xina.

La China National Nuclear Corp està construint dos reactors nuclears de neutrons ràpids el primer dels quals, està previst que es connecti a la xarxa el 2023, el segon el 2026. 

S'anomenen reactors reproductors perquè produeixen més combustible nuclear del que consumeixen. Segons les autoritats xineses, són reactors d'energia, dissenyats per generar 600 MW d'electricitat cadascun, la qual cosa suposa una mica més de l'1 % de la capacitat total del sector nuclear de la Xina. Però cada reactor també podria produir fins a 200 kg al any de plutoni de qualitat per a ús bèl·lic, suficient per a unes 50 ogives nuclears, la qual cosa no agrada als experts en control d'armes nuclears dels països occidentals.

Els reactors reproductors ràpids es remunten a més de mig segle, quan la comunitat nuclear mundial pensava que no hi hauria prou combustible d'urani disponible per a la indústria de l'energia nuclear. L'urani natural es compon només d'un 0,7 % d'urani 235 (U-235), que pot suportar les reaccions de fissió necessàries per generar energia. La resta, és l'U-238, que no pot suportar una reacció en cadena. Però quan es bombardeja amb neutrons, l'U-238 es transforma fàcilment en un isòtop que si pot: és el plutoni-239.

Els reactors reproductors utilitzen plutoni com a combustible fissible al seu nucli, que està envoltat per una manta rica en U-238. Els neutrons ràpids, és a dir, els que tenen 1 megaelectró-volt (MeV) o més d'energia cinètica, divideixen els àtoms de plutoni, alliberant neutrons secundaris que són capturats per l'U-238 i converteixen part d'aquest U-238 en plutoni. El sodi líquid s'utilitza com a refrigerant perquè no frena els neutrons tant com ho fa l'aigua. El plutoni de qualitat per a armes, es pot separar químicament de la manta.

Si bé molts països van explorar la possibilitat d'utilitzar reactors reproductors ràpids des del principi, només un dels reactors reproductors construïts a França, Alemanya, el Regne Unit o els Estats Units ha sobreviscut al segle XXI abans que, també es clausurés. El Japó també va desenvolupar un reactor de reproducció ràpida, però, el 2016 es va decidir desactivar-lo.

No és així a la Xina, l'Índia i Rússia. L'Índia té un prototip de reactor reproductor en construcció. Rússia ha construït dos reactors reproductors ràpids, que avui dia, encara funcionen . Però, Rússia ha decidit no construir-ne un altre fins a la dècada del 2030, perquè són més cars que els reactors convencionals refrigerats per aigua.

Els nous reactors reproductors a la Xina, són projectes de demostració i són el segon pas d'un programa de tres, per desenvolupar reactors reproductors ràpids per reduir la dependència del país del carbó. El primer pas va ser un reactor de reproducció ràpida experimental de 20 MW a prop de Pequín, que es va iniciar l'any 2000 però que va trigar molts anys a completar-se i connectar-se a la xarxa. No està decidit,  si continuar amb el tercer pas de la construcció d'un reactor reproductor comercial de 1 GW. 

La Xina ja té entre 3 i 5 Tm de plutoni per a ogives. I, estan construint 250 sitges més. Així que probablement els caldrà més plutoni. Una manera de fer-ho seria crear una infraestructura civil de doble ús, i aquest programa, és perfecte per a això. 

Una altre preocupació, és que la Xina va deixar de publicar voluntàriament les seves existències civils de plutoni a l'Agència Internacional d'Energia Atòmica el 2018. Altres nacions amb existències de plutoni, com el Japó, França i els Estats Units, treballen amb la comunitat internacional per publicar les seves existències de plutoni, donant seguretat que el material no s'està fent per un mal ús.

Això, preocupa, donada l'expansió de l'arsenal nuclear de la Xina i la modernització de les seves armes nuclears . Però, hi ha maneres més senzilles de produir plutoni de qualitat per a armes.

La producció directa de plutoni podria produir molt més combustible cada any. Com que la Xina ja és un estat nuclear, si realment es volgués construir el seu arsenal d'armes nuclears, hauria estat millor dedicar un reactor de reproducció ràpida de plutoni per a aquest propòsit, no construir un reactor amb finalitats civils. 

Però, per molt que tinguin la intenció de fer-ho, els constructors d'armes xinesos el manca molt camñi comparat amb  les 88 Tm de plutoni que te el EUA.

Font: Prachi Patel és un periodista independent amb seu a Pittsburgh. Escriu sobre energia, biotecnologia, ciència dels materials, nanotecnologia i informàtica