Transicions energètiques.

Fa 140 anys, Thomas Edison va començar a generar electricitat en dues petites estacions de carbó, una a Londres (Holborn Viaduct), l'altra a la ciutat de Nova York (Pearl Street Station). No obstant això, tot i que l'electricitat era clarament el següetn gran avenc, va trigar més d'una vida a arribar a la majoria de la gent. Fins i tot ara, no totes les parts del món hi tenen fàcil accés. Per això, cal tenir en compte aquest  fet lent com un recordatori més que les transicions sistèmiques fonamentals són assumptes prolongats en el temps.

Aquestes transicions tendeixen a seguir una corba en forma de S: les taxes de creixement canvien de lenta a ràpida i després tornen a lent. Això es demostra observant alguns desenvolupaments clau en la generació d'electricitat i el consum residencial als Estats Units, que té estadístiques fiables per a totes les dècades menys les primeres dues del període elèctric.

El 1902, els Estats Units van generar només 6 TWh d'electricitat, i l'evolució centenària mostra una clara corba S. El 1912, la producció era de 25 TWh, el 1930 era de 114 TWh, el 1940 era de 180 TWh, i després tres successives duplicacions decenals  la van elevar fins a gairebé 1.600 TWh el 1970. Durant  la dècada de 1930 va ser l'única dècada en la qual la generació bruta d'electricitat no es va duplicar, però després del 1970 va trigar dues dècades a duplicar-se, i del 1990 al 2020, la generació elècrica només va augmentar en un terç.

A mesura que el procés va començar a madurar, al principi l'augment del consum d'electricitat va ser impulsat per la caiguda dels preus, i després per la creixent varietat d'usos de l'electricitat. La caiguda impressionant dels preus de l'electricitat ajustats a la inflació va acabar el 1970, i la generació d'electricitat va arribar a un màxim de al voltant de 4.000 TWh per any, el 2007.

La primera expansió de la generació es va destinar a la indústria, sobretot a la conversió de màquines de vapor a motors elèctrics i al comerç. L'ús domèstic d'electricitat es va mantenir amb restriccions fins després de la Segona Guerra Mundial.

L'any 1900, menys del 5 % de totes les llars tenien accés a l'electricitat; el salt d'electrificació més gran es va produir durant la dècada de 1920, quan la proporció d'habitatges amb connexions va passar d'un 35% a un 68%. El 1956 era pràcticament completa, fins al 98,8 %.

Però l'accés no es correlacionava fortament amb l'ús: el consum residencial es va mantenir modest, representant menys del 10 % de la generació total el 1930, i al voltant del 13 % a la vigília de la Segona Guerra Mundial. A la dècada de 1880, les bombetes d'Edison (ineficients i amb poca lluminositat) van ser els primers convertidors d'electricitat d'interior amb molta implantació. La il·luminació va continuar sent l'ús dominant de l'electricitat a la llar durant les tres dècades següents.

Els nous electrodomèstics van trigar molt de temps a marcar la diferència, perquè hi havia llacunes importants entre la patent i la introducció de nous electrodomèstics, incloent-hi la planxa elèctrica (1903), l'aspiradora (1907), la torradora (1909), els fogons elèctrics (1912), la nevera (1913) i la seva propietat generalitzada. La ràdio va ser la més ràpida de totes: el 75% de les llars la tenien el 1937.

La mateixa proporció dominant la van assolir els frigorífics i els fogons només a la dècada de 1940: els rentavaixelles el 1975, els televisors en color el 1977 i els forns de microones el 1988. De nou, com era d'esperar, aquestes difusions van seguir corbes S més o menys ordenades.

L'augment de la propietat d'aquests i d'altres grans usuaris d'electricitat va portar la proporció del consum residencial al 25% a finals de la dècada de 1960 i al voltant del 40% el 2020. Aquesta proporció està molt per sobre del 26% d'Alemanya i molt per sobre del 15% aproximadament de la Xina. S'està obrint un nou mercat per a l'electricitat, però lentament: fins ara, els nord-americans han estat compradors reticents de vehicles elèctrics i, notòriament, fa temps que han rebutjat la construcció d'una xarxa de trens elèctrics d'alta velocitat, com ha fet tots els altres països rics.

Font: Vaclav Smil Vaclav Smil  (IEEE Spectrum)

Reptes per la fiabilitat de la generació eòlica

Un d'aquests reptes és assegurar-se que la xarxa elèctrica està protegida si hi ha una fallada que genera un curtcircuit.

Per això cal afrontar com gestionar  la inèrcia de la generació en un sistema d'energia elèctrica que no la te. Per això es treballa per entendre com la planificació i la explotació de la xarxa podrien canviar amb un desplegament a gran escala de recursos de generació com és l'eòlica i la solar fotovoltaica, que utilitzen electrònica de potència en comptes dels generadors síncrons a les centrals elèctriques convencionals.

Es sabia que la disminució associada de la inèrcia del sistema d'energia suposava un repte important per mantenir un futur sistema d'energia fiable. 

Aquestes peces descriuen com, tot i que el creixement dels recursos basats en electrònica de potencia reduirà la quantitat d'inèrcia a la xarxa, hi ha diferents solucions per mantenir o fins i tot millorar la fiabilitat del sistema, de manera que el transporti la distribució, no s'hauran de preocupar.

La inèrcia és un dels diversos reptes que cal abordar a mesura que la xarxa evoluciona. Tot i que no s'ha parlat àmpliament sobre la inèrcia, la protecció de fallades és un altre tema que cal treballar-lo a mesura que la generació basada en electrònica de potencia s'anirà implantant.

Vídeo

El tipus d'avaria més típic és un curtcircuit. A la xarxa elèctrica, es poden produir curtcircuits, per exemple, quan es toquen dos cables o quan un arbre toca un cable. Això fa que els generadors produeixin una gran aportació de corrent elèctric. Això s'anomena corrent de defecte i pot provocar incendis i danyar l'equip si no es corregeix.

En el sistema elèctric actual, el corrent de defecte es produeix principalment per generadors síncrons en les centrals de generació de gas, nuclears i hidroelèctriques, que de manera inherent poden produir grans quantitats de corrent. Tanmateix, la tecnologia basada en electrònica de potencia, no acostuma a estar dissenyada per produir grans quantitats de corrent de defecte, de manera que en una xarxa amb alts nivells de fonts de generació solar fotovoltaic i eòlic, el sistema elèctric li caldrà noves maneres de proporcionar protecció contra els diferents defectes.

Per això, cal una visió general dels sistemes de protecció i els corrents de defecte per mantenir un sistema elèctric estable, fiable i segur. 

Hi ha una sèrie d'opcions que poden mantenir la protecció del sistema que podrien esdevenir nous esquemes de protecció que no es basen en un gran corrent de defecte el quals, podrien proporcionar els mateixos nivells de protecció o fins i tot més alts a un cost més baix. 

Tot i que hi ha pocs dubtes que els futurs sistemes d'alimentació poden mantenir una protecció adequada contra defectes amb un major desplegament de renovables, encara hi ha una significativa incertesa sobre quin serà la millor manera d'aplicar-ho. 

El repte més gran es trobar la combinació entre els recursos òptims i els seus costos.

Ramon Gallart.

Capturar i convertir CO2 del aire.

A mesura que les emissions de CO2 continuen creixent, el món cada cop més depèn de l'eliminació de diòxid de carboni de l'atmosfera per assolir els urgents objectius climàtics.

La captura directa d'aire (DAC) és una prometedora nova tecnologia per a l'extracció de diòxid de carboni de l'aire ambient mitjançant sorbents líquids o sòlids. El CO2 proporcionat per aquest procés es pot emmagatzemar en formacions geològiques o utilitzar-se com a matèria primera per a la producció de combustibles neutres en carboni i portadors d'energia. 

El creixement necessari de les energies renovables requereix del desenvolupament de mesures per equilibrar les fluctuacions inherents associades a fonts com l'energia solar i eòlica. En aquest sentit, el power-to-X (PtX) sovint es planteja quan es parla del futur sistema d'energies renovables. PtX es refereix a tecnologies que converteixen l'electricitat en una varietat de combustibles o portadors d'energia mitjançant un procés de dos passos. L'hidrogen es produeix inicialment mitjançant l'electròlisi de l'aigua i es converteix en un portador d'energia gasosa o líquida mitjançant la síntesi amb CO o CO2. Els enllaços químics d'aquests portadors proporcionarien una manera molt eficient i escalable d'emmagatzemar i transportar grans quantitats d'energia renovable.

A més, la descarbonització total de la societat no es produirà d'un dia per l'altre, ja que alguns sectors (com l'aviació) requereixen un salt tecnològic crucial per independitzar-se totalment de les fonts de carboni. La utilització de portadors densos d'energia produïts a partir de carboni atmosfèric i hidrogen renovable reduiria o fins i tot eliminaria les emissions de fonts distribuïdes i difícils de descarbonitzar com la associada al sector del transport.

La captura directa d'aire (DAC) segueix sent una tecnologia molt cara amb un alt potencial de millora. L'elevat cost dels processos actuals del DAC donaria un pes considerable a l'economia de qualsevol sistema de captura i utilització de CO2. Per tant, un primer objectiu  seria optimitzar els processos DAC per tal de reduir-ne els costos. Llavors, cal investigar en els processos més madurs i eficaços DAC, que capturen CO2 mitjançant solucions aquoses d'hidròxid de potassi o per adsorció sobre diferents materials sòlids. A més, també cal dissenyar nous processos basats en tecnologies electroquímiques amb la finalitat de poder-se integrar fàcilment amb fonts d'energia renovables, ja que l'única entrada d'energia és l'electricitat. 

També, cal identificar com fer una integració de processos òptima entre el DAC i la metanització de diòxid de carboni. La regeneració del sorbent requereix una energia considerable, mentre que la reacció del CO2 amb l'hidrogen és exotèrmica, és a dir, allibera calor. 

Font: Universitat d'Eindoven

Centrals hidroelèctriques reversibles

Com a un dels majors emissors de gasos d'efecte hivernacle del món, Indonèsia s'ha compromès a aconseguir la neutralitat de carboni l'any 2060.

Tanmateix, l'augment del nivell de vida, el creixement demogràfic i l'electrificació massiva augmentaran la demanda d'electricitat d'Indonèsia per 30, fins als 9.000 TWh per any. Aquest ràpid augment del consum d'electricitat genera preocupacions sobre la seguretat energètica i l'assequibilitat, i la sostenibilitat ambiental.

Un estudi mostra que el país podria cobrir les seves necessitats energètiques confiant en la seva abundant energia solar. Mitjançant la instal·lació de milers de milions de panells solars, Indonèsia podria recollir uns 190.000 TWh d'energia solar a l'any. Aquesta quantitat d'energia és més gran que el consum d'electricitat mundial en el 2020.

Tanmateix, confiar en l'energia solar significa que Indonèsia ha de ser capaç de fer front al risc d'escassetat perquè el sol no brilla sempre. Per equilibrar un sistema elèctric dominat pel solar durant la nit i durant els períodes de pluja, Indonèsia necessitarà grans quantitats d'emmagatzematge d'energia per això compta amb  una solució a aquest problema basada en la natura ja què, el país pot utilitzar el seu enorme potencial per a l'emmagatzematge d'energia hidràulica reversible (PHES).

El PHES és una tècnica per emmagatzemar energia mitjançant l'ús de l'excedent d'energia produïda per les plaques solars durant els dies assolellats i així bombar cap a un embassament més alt. Quan la generació d'energia minva per manca de Sol, els volums d'aigua emmagatzemats poden fluir per generar electricitat hidroelèctrica.

Per desenvolupar un sistema PHES calen dos llacs o embassaments molt espaiats d'aproximadament un quilòmetre quadrat cadascun que tinguin un desnivell d'uns 600 metres. Estan connectats per un túnel que conté una bomba-turbina.

A diferència dels PHES basades en rius, no es necessari construir preses als rius. També podem utilitzar jaciments miners antics, així com llacs i embassaments ja existents. Això significa que els sistemes PHES fora del riu poden tenir un menor impacte ambiental i socials.

La superfície de terra necessària per a un PHES d'aquest tipus també és relativament petita. Una central hidràulica reversible que no està en els rius de 150 GWh, requereix unes 8 hectàrees de terra per GWh. En comparació, el projecte Upper Cisokan PHES a l'oest de Java amb 7 GWh d'emmagatzematge requereix una àrea inundada de 340 ha (50 ha per GWh).

Amb una vida útil que va des dels 50 als 100 anys, aquests sistemes PHES també podrien reduir la  dependència de les bateries convencionals, que normalment tenen una vida útil d'emmagatzematge des de 10 fins 15 anys. Les bateries també contenen materials que són escassos com el liti i el cobalt .

Indonèsia té 26.000 llocs potencials de bombeig hidroelèctric, que és molt més del necessari. Escollint els millors recursos possibles a tot el país amb la màxima qualitat d'emmagatzematge i el menor cost, hi ha un potencial de 321 TWh .

Les regions de l'est d'Indonèsia (Sulawesi, Maluku Papua i Kalimantan) tenen el major potencial, amb baixos requisits d'emmagatzematge. Això contrasta amb la regió occidental d'Indonèsia (Java i Sumatra), que s'espera que tingui una demanda d'emmagatzematge substancial en el futur.

La figura següent il·lustra la mida del millor potencial de PHES a cada regió d'Indonèsia en comparació amb els requisits del 2060 per a una Indonèsia rica i descarbonitzada.

Potencial regional de PHES fora del riu a Indonèsia. Els cercles verds i vermells representen el potencial de les PHES i l'emmagatzematge necessari, respectivament.

Caldrà estudiar si Indonèsia necessita construir noves xarxes de transport elèctric d'est a oest o si el sistema funcionarà millor de manera independent a cada regió.

L'emmagatzematge hidràulic per bombeig és, amb diferència, la forma més barata d'emmagatzemar energia solar durant la nit i té, amb diferència, la part més gran del mercat mundial d'emmagatzematge d'energia.

S'ha modelat un hipotètic emplaçament de 150 GWh  (Wonosobo Regency a Java central) amb una capacitat de potència de 7,5 GW. Aquest sistema podria funcionar a plena potència de generació durant 20 hores. El jaciment té un desnivell entre els embassaments de 741 metres, una longitud de túnel de 4 km i requereix 4 hectàrees de terreny inundat per GWh.

Font: The convesations

Cases connectades i la flexibilitat.

El sistemes de control behind the meter,  poden convertir la majoria de les llars en actius amb capacitat de gestionar els recursos elèctrics d'un país.

Aquest sistema de control ha de ser capaç de transformar eficaçment les calefacció, neveres, congeladors,  aires climatitzats  i els escalfadors d'aigua en aparells intel·ligents que pugin gestionar el seu consum de manera que ajudin la xarxa per coordinar l'oferta i la demanda. 

Aquesta solució, ha de ser econòmica, senzilla d'instal·lar i d'utilitzar, i que permeti als usuaris formar part activa del sistema elèctric per això cal que una casa estigui connectada.

Una casa connectada conté aparells intel·ligents amb capacitats de comunicació i control, que permeten que els aparells responguin automàticament a la informació que requereix el mercat elèctric mitjançant els agregadors.  Les cases connectades jugaran un paper clau en la transició cap a un futur sistema energètic descarbonitzat.

Com que l'energia solar i eòlica tenen característiques variables, és a dir, la seva generació depèn del sol i del vent i, com la xarxa requereix  gestionar la demanda de manera que eviti a la xarxa una inestabilitat i també, cobrir les necessitats elèctriques econòmicament. Les fonts de generació que actualment ajuden a salvar la aquesta situació, són, en general, les centrals de combustibles fòssils, que augmenten les emissions de diòxid de carboni i contribueixen al canvi climàtic global.

Les cases connectades, poden ajudar a abordar la naturalesa variable de l'energia solar i eòlica, així com altres condicions de la xarxa. Els electrodomèstics amb controls intel·ligents que tenen en compte les preferències de confort, treballant conjuntament amb els agregadors, poden canviar de manera ràpida i automàtica la seva demanda d'electricitat per ajudar a equilibrar les variacions.

Aquesta capacitat de "demanda flexible", si es realitza en desenes de milions de llars, donarà més marge a la xarxa per coordinar l'oferta i la demanda en moments en què potser no hi ha energia neta disponible. Les cases connectades són cada cop més habituals, ja sigui per la demanda dels consumidors o per codis energètics dels edificis actualitzats.

A mesura que els clients intenten estalviar diners en les seves factures, substituir els electrodomèstics per altres de més eficients o simplement, si estan interessats en altres maneres d'interactuar amb les seves llars, requereix d'investigació objectiva en aquest camp. 

En general, les llars utilitzen més d'un terç de l'electricitat d'un país i representen una gran oportunitat per aconseguir una demanda flexible. Per això, un sistema de control eficaç i econòmic instal·lat a les cases  no només és bo per a les operacions de la xarxa, sinó per proporcionar energia més barata a les llars. 

Una forma per fer-ho possible passa per una solució dissenyada per als milions de llars que podrien beneficiar-se sobre les quals,  no es poden permetre la compra d'electrodomèstics intel·ligents. Una manera  es permetre aprofitar els programes que ofereixen tarifes elèctriques beneficioses i altres incentius per a les llars per reaccionar a les necessitats de la xarxa i/o el mercat elèctric.

El electrodomèstics  amb més potencial per oferir flexibilitat, són els forns elèctrics, escalfadors elèctrics, les bombes de calor i els aparells d'aire condicionat. El sistema de control s'hauria de veuré ajudat o suportat mitjançant una plataforma de programari dissenyada per ajudar a connectar/desconnectar aquest aparells per gestionar la seva demanda. Els candidats que més potencials tenen, són els escalfadors d'aigua elèctrics i l'aire condicionat.

Hi han estudies en que els escalfadors d'aigua, mostren un potencial d'aconseguir reduccions de la demanda d'electricitat entre el 34% al 83% depenent dels nivells d'ús d'aigua calenta.

Dissenyar que aquest servei permeti ajudar els aparells d'aire condicionat a mantenir les temperatures fresques i a reduir el consum d'electricitat sense perdre confort, són un exemple, que podrien reduir el consum elèctric en un  40%  gràcies a fer possible una diferència de 20 ºCs entre la temperatura interior i exterior. 

Font: Ramon Gallart

La lent de Fresnel, va revolucionar els Fars.

Actualment, els vaixells  utilitzen sistemes de ràdionavegació per satèl·lit, GPS i altres eines queels permet prevenir accidents. Però a principis del segle XIX, els fars guiaven els vaixells lluny de les costes rocoses mitjançant un llum d'oli col·locat entre un mirall còncau i una lent de vidre per produir un feix de llum.

Els miralls no eren gaire efectius i les lents eren tèrboles. La llum era difícil de veure des de lluny en una nit clara, i molt menys en la boira intensa o en una tempesta.

El 1822, l'enginyer civil francès Augustin-Jean Fresnel, va inventar un nou tipus de lents que produïa un feix de llum molt més fort. La lent de Fresnel encara s'utilitza avui en dia als fars actius de tot el món. També es pot trobar en projectors de pel·lícules, lupes, naus espacials i altres aplicacions.

A causa de les queixes dels pescadors i capitans de vaixells francesos sobre la mala qualitat de la llum que emanava dels fars, el 1811 la Comissió Francesa de Fars va establir un comitè sota l'autoritat del Cos de Ponts i Carreteres per investigar com es podria millorar la il·luminació dels fars.

Un dels membres d'aquest comitè era Fresnel, que treballava com a enginyer al cos de la funció pública francesa. Tenia una gran experiència en òptica i ones de llum. De fet, el 1817 va demostrar  la seva teoria ondulatòria en la que afirmava que el moviment ondulatori de la llum és transversal i no longitudinal. En les ones transversals, una ona oscil·la perpendicularment a la direcció del seu recorregut. Les ones longitudinals, com el so, oscil·len en la mateixa direcció que l'ona.

L'anàlisi de Fresnel sobre la tecnologia contemporània dels Fars, va trobar que les lents eren tan gruixudes que només la meitat de la llum produïda brillava .

Va decidir que podria fer-ho millor utilitzant la seva teoria ondulatòria. El seu disseny consistia en 24 prismes de vidre de diferents formes i mides disposats en cercles concèntrics dins d'una gàbia. Els prismes, col·locats tant davant com darrere de quatre làmpades d'oli, van substituir tant el mirall com la lent de vidre del mètode anterior. Els prismes propers al cercle, refracten la llum una mica més que els que estan  més propers al centre, de manera que els raigs de llum tots surten en paral·lel. Això, gairebé permetia  enfocar el 98 % dels raigs generats per les làmpades, produint un feix que es podia rebre a més de 32 km de distància.

Es va utilitzar un mecanisme de rellotge, que s'havia d'enrotllar a mà cada poques hores, per fer girar el marc metàl·lic al voltant dels llums per produir patrons de llum únics per a fars específics. Un far podria enviar un flaix regularment cada 5 segons, per exemple, o podria tenir un període de foscor de 10 segons i un període de brillantor de 3 segons. Els capitans van comptar el nombre de flaixos enviats per un far per calcular la ubicació dels seus vaixells.

Les lents venien en diverses mides, conegudes com a comandes. L'ordre més gran, l'Hiper-Radial, tenia un diàmetre de 1.330 mil·límetres. El més petit,  tenia un diàmetre de 75 mm i es podia trobar als fars de les badies i rius.

El 1823 el comitè de la Comissió Francesa de Fars va aprovar l'ús de la lent de Fresnel a tots els fars de França. Aquell mateix any, el primer es va instal·lar al far de Cordouan , al sud-oest de França. La lent finalment es va adoptar en altres països. A la dècada del 1860, tots els fars dels Estats Units havien estat equipats amb una lent de Fresnel, segons la Smithsonian Institution .

Fresnel va continuar modificant la lent durant diversos anys. El seu disseny final, que va completar el 1825, podia girar 360 graus i va ser la primera lent fixa/intermitent. Va produir una llum fixa seguida d'un flaix brillant seguit d'una altra llum fixa.

Amb la invenció de les eines de navegació modernes, els Fars ha quedat obsolets per a la seguretat marítima. Però la lent inventada encara s'utilitza als miralls laterals utilitzats en camions, panells solars i equips d'il·luminació fotogràfica.

Font: Joanna Goodrich és l'editor adjunt de The Institute, que cobreix el treball i els èxits dels membres de l'IEEE i esdeveniments relacionats amb l'IEEE i la tecnologia. Té un màster en comunicacions sanitàries per la Universitat de Rutgers, a New Brunswick, NJ

Fanals intel·ligents.

Els fanals són un actiu clau a qualsevol ciutat, ja que proporcionen una sensació de seguretat especialment als vianants, i augmenten la qualitat de vida allargant artificialment el dia. Els fanals que són intel·ligents i funcionen de manera intel·ligent i autònoma poden ajudar per un menor consum d'energia i també, menors emissions de CO2. Aquests actius també poden proporcionar connectivitat als sensors necessaris per permetre que els seus algorismes actuïn per optimitzar l'ús d'energia i proporcionar un grau d'automatització de la seva operació. 

Un sistema d'il·luminació intel·ligent pot incloure la detecció d'escenaris on es requereixi llum mitjançant sensors i càmeres CCTV integrades les quals,  podrien millorar la seguretat. El control òptim de la càrrega d'il·luminació intel·ligent té un clar benefici per a l'eficiència energètica, però, la generació i emmagatzematge local d'electricitat, necessita adoptar una arquitectura similar a la d'una nanoxarxa per  millorar els beneficis.

El repte tècnic dels fanals intel·ligents passa per equipar-los adequadament, amb el nivell adequat de capacitat de processament integrada. Un fanal intel·ligent, requereix d'una font d'energia, i el concepte de ciutats intel·ligents requereix d'una eficiència i adaptabilitat òptimes, la qual cosa indica que les fonts d'energia renovables com l'eòlica i la solar, són mitjans per controlar i reduir el consum d'energia,  zones rurals i urbanes sense  necessitar connexió a la xarxa elèctrica. 

El maquinari local, com són els sensors, càmeres, routers IoT, s'han d'associar amb la capacitat de comunicació adequada. Afegir monitorització i control remots significa que cal un canal de comunicacions, i aquest ha de tenir les característiques d'ample de banda i consum d'energia adequades per funcionar dins dels límits de la  generació i consum de fanals autònoms. 

Utilitzen comunicacions sense fils com  podria ser el LoRaWAN o el NB-IoT, proporcionen un ample de banda adequat amb protocols segurs i de baix consum d'energia. Tanmateix, la integració amb un sistema de monitorització i control remot cal per prendre consciència del potencial dels dispositius intel·ligents. 

Aquest repte, requereix que el desenvolupament de programari funcioni perfectament amb arquitectures de maquinari innovadores. La integració amb un sistema de control remot, és necessari el qual,  requereix que el desenvolupament de programari funcioni perfectament amb arquitectures de maquinari innovadores. 

Els fanals intel·ligents han aprofitat l'àmplia disponibilitat de microcontroladors de baix cost com els sistemes Arduino i Raspberry Pi i han utilitzat una sèrie d'algoritmes de control i càrregues controlables per oferir sistemes d'il·luminació que puguin reaccionar sota condicions meteorològiques que es donen en els dies de boira, la presència de vianants i el pas de cotxes a velocitat variable. Disposar de sistemes integrats  de CCTV complementen el concepte d'una il·luminació segura.

Afegir generació local al fanal intel·ligent, té el potencial de fer que el tipus de control requerit estigui molt més alineat amb el concepte de nanoxarxes de corrent continu autònomes. Això obre la possibilitat d'un control distribuït molt més sofisticat que podria optimitzar l'estat de càrrega del dispositiu individual, minimitzar les pèrdues d'energia i també reduir el cost de la càrrega. 

Aquesta capacitat no és una innovació per si mateixa, sinó que es pot veure com un requisit futur per proporcionar fiabilitat i disponibilitat global del sistema, ja que l'emmagatzematge local proporciona una reserva d'energia per al funcionament continuat en zones que non hi ha xarxa elèctrica. Les estratègies òptimes de recàrrega i compartir l'energia  podrien reduir la probabilitat que els fanals tinguin problemes de  disponibilitat de forma individual.

Per tant, l concepte de nanoxarxa, permet augmentar les funcionalitats dels fanals intel·ligents i això, fa  que l'optimització de l'ús d'energia sigui un principi de funcionament clau d'un o diversos fanals intel·ligents perquè funcionen junts. Possiblement, això aporti beneficis en termes de cost d'operació.

En definitiva, una xarxa intel·ligent hauria de tenir la capacitat de controlar el seu propi consum d'energia i mantenir la tensió i el corrent dins dels límits òptims. L'arquitectura de nanogrid del sistema de fanals intel·ligents hauria de segueix aquest requisit conceptual i, per tant, a mesura que s'optimitzen els sistemes de control i s'afegeixen capacitats, hi ha el potencial de proporcionar nous serveis basats en el concepte de nanogrid per la de gestió d'emmagatzematge i recursos energètics distribuïts. 

Ramon Gallart

La innovació és la clau per transformar el sector energètic.

El sector energètic necessita seguir apostant en la innovació per acompanyar a les empreses a desenvolupar condicions per fer prosperar l'enginy. Sense dubte, la transició energètica és una oportunitat per reinventar-se i reimaginar. 

La innovació pot centrar-se en productes i serveis, o processos i models de negoci per fer possible a les empreses preparar l'escenari per aconseguir quelcom transformador. Per exemple, cal pensar en com el vehicle elèctric i l’agregador poden distorsionar els negocis tradicionals de la generació, distribució i comercialització d’energia elèctrica.

En general, un entorn d’innovació, fomenta la creativitat i resolució de reptes que porten a propostes de valor que permet un millor posicionament d'aquestes empreses. Per això, és necessari motivar a les persones per sacsejar l'statu quo, ja sigui reimaginant un producte o remodelant el model de negoci històric. Aquest grans reptes requereixen de líders que imaginin en gran, sense imposar límits al pensament. 

Si només ens centrem en un creixement incremental, totes les millores també seran incrementals. Mai ens farem preguntes des d’una altre perspectiva. Per això, cal que els líders d’aquestes empreses aprenguem a establir una cultura d'experimentació i equipar als membres dels nostres equips per treballar en aquest entorn,  sense restriccions de normes ni precedents.

Disposar d’un entorn que afavoreixi l'assumpció de riscos, sense conseqüències negatives si no ha funcionat,  requereix de lideratge orientat a provocar canvis en la cultura d'una organització especialment en l'apoderament de les persones i el sector energètic, acostuma a ser molt inercial ens costa reaccionar emb velocitat i en terminis. Els equips han d'entendre que si els seus esforços no acaben prosperant aquests es veuran com una experiències d'aprenentatge.

Els directius hem de resistir-nos a la temptació de gestionar directament per, confiar en les persones de l'equip per que treballin de forma autònoma en la recerca de solucions innovadores.  Per això, sense dubte, cal donar suport  els empleats a perfeccionar les habilitats de resolució de problemes i així, fer el millor ús d'aquesta llibertat creativa.

EL sector energètic que està deixant de ser una commodity, requereix desafiar l'statu quo sense por de les conseqüències. Per això cal crear una cultura organitzativa psicològicament segura i amb projecció per disposar de seguretat per experimentar. Els líders som els responsables de marcar el to d'aquest tipus de clima  amb accions i amb lideratge.  

Ramon Gallart

Construir una bateria millor i més barata per a les xarxes elèctriques.

Les bateries emmagatzemen l'excés d'energia solar a les xarxes elèctriques per utilitzar-la després quan no hi ha Sol.

Actualment les bateries necessiten metalls preciosos com és el platí de manera què, per obtenir bateries més econòmiques calen nous materials més barats. Les bateries de zinc-aire, podrien ser la solució

Les bateries de zinc-aire realment podrien reduir el cost d'emmagatzemar energia renovable, i això també es podria aplicar als vehicles elèctrics i fins i tot a l'electrònica portàtil. Tenen diversos avantatges respecte a les bateries d'ió de liti.

Utilitzant El Zn i l'oxigen, per emmagatzemar electricitat podria fer que la bateria sigui un actiu molt més assequible i també,  és més segura que les bateries d'ió de liti respecte a que poden ser inflamables.

El repte és trobar una alternativa més barata als metalls d'alt rendiment com el platí que s'utilitzen per fer el catalitzador, la substància que provoca una reacció química en una bateria.

Amb un catalitzador més barat, les bateries de Zn-aire podrien ser una prometedora alternativa a les bateries d'ió de liti. Tot i que encara queden aspectes per resoldre, eliminar el factor cost és un dels majors obstacles per fer viables les bateries de zinc-aire.

Per crear un catalitzador més econòmics, s'està treballant amb manganès i ferro. Tots dos elements són abundants a la Terra i abundantment disponibles.

Utilitzant una tècnica de capes, seria possible recobrir la superfície de l'elèctrode de la bateria amb catalitzadors que contenen òxids, compostos químics dels dos metalls, i comença a veure bons resultats.

Una investigació anterior,  va demostrar que l' òxid de manganès es podia utilitzar com a catalitzador, i també s'ha descobert la química necessària perquè també es pugui utilitzar l'òxid de ferro.

Encara que no són tan efectius com el platí, els òxids funcionen com a catalitzadors que cal millorar  per reduir més les pèrdues d'energia. Els òxids també són efectius per ajudar a les  bateries per mantenir un òptim rendiment.

Fins ara, era possible un rendiment del 90 % d'eficiència després de 200 cicles de recàrrega, el que significa que tindrà una vida útil més llarga i evitarà haver de ser substituïda. És important tenir aquesta estabilitat  per assolir un ús generalitza. Es creu que aquesta bateria podria estar preparada per a l'ús general entre 10 i 15 anys.

Si les bateries de Zn-aire tenen èxit com a emmagatzematge d'energia,  aquestes seran possible veure-les per emmagatzemar energia renovable generada per parcs eòlics i solars, i també podrien ser utilitzades per les llars per emmagatzemar energia produïda per panells solars, en lloc de vendre-la.

Millorar la funció d'emmagatzematge és clau per avançar el canvi cap a les energies renovables.

Font: Universitat d'Alberta