Soft Open Point per les xarxes de distribució elèctrica.

El Soft Opent Point (SOP), és una tecnologia que està emergent basada en l'electrònica de potència per maximitzar la resiliència i la flexibilitat de les xarxes de distribució (XD). Entre d'altres, permet augmentar el hosting capacity  per els recursos d'energia distribuïda com són la generació fotovoltaica i els vehicles elèctrics. Actualment, un SOP és una àrea de recerca i desenvolupament continu de les noves tècniques de control i algoritmes d'optimització per a una explotació òptima a les XD i així, fer possible als distribuïdors  ho incorporin de manera integral com actius clau.

L'operació del dia a dia de les XD s'està fent complexa a mesura que s'instal·len més recursos d'energia distribuïda (DER) juntament amb la penetració de vehicles elèctrics i altres recursos al costat de la demanda. Qualsevol XD pot patir congestions  a causa dels diferents tipus de consums i de la naturalesa variable de les DER. Com a resultat, apareix la volatilitat de la tensió que cal compensar. Actualment, els dispositius de compensació d'energia reactiva com són les bateries de condensadors i també els dispositius que modifiquen la relació de transformació conneguts com a TAP o canviadors de preses amb càrrega, fa anys que s'apliquen per la gestió tradicional de les XD  i així gestionar la qualitat de servei pel que es refereix a la variabiliat de la tensió però, la resposta dels TAP és més lenta i no són suficients per les XD que venen les quals, requeriran un control ràpid de la tensió. Per això,es proposen dispositius d'electrònica de potència  més avançats que permetin una gestió dinàmica i continua de la tensió.

Com és conegut, les XD tradicionals són d'arquitectura radial el que significa que, les fronteres entre xarxes de diferents alimentadors de baixa i mitja tensió hi han diferentes actius (fusiblers, ganivetes, interrupotors) que estan oberts anomenats punts normalment oberts (PNO). L'evolució de les xarxes elèctriques preveu que els una gran quanitat de PNO seran reemplaçats per SOP equipats amb convertidors de electronica de potencia controlables.

Típicament, els SOP s'instal·len  entre dos alimentadors integrats amb penetració de DER a  les XD radials on dos convertidors estan connectats en mode consecutiu. 

Les XD mallades per la distribuió necessiten un sistema de protecció més complex i costos  mentre que les XD radials molt més simples. No obstant, un SOP pot se explotat en xarxes radials com mallades.

El SOP pot millorar els flux de corrent sense canviar la topologia de la xarxa radial gracies a que es poden connectar als alimentadors des de la mateixa subestació amb un mateix  nivell de tensió i també  amb diferents nivells de tensió ja que és possible controlar el nivell de tensió a cada alimentador de forma independent.

De fet  el SOP pot millorar el perfil de la tensió, controlar la potència activa i la potència reactiva  que flueix o limita els corrents de defecte per maximitzar el hosting capacity.

En una XD el terme "flexibilitat" defineix la capacitat d'un sistema per regular els consums de diferents dispositius que són controlables, per adaptar la variabilitat de les DER. La flexibilitat permet que el sistema mantingui un rendiment d'alta qualitat adaptant-se al entorn operatiu. La possibilitat de coordinació del SOP comparat amb reguladors de tensió (TAP) i dispositius que permetin connectar/desconnectar càrregues, augmenten la flexibilitat del sistema ja que millora la resposta d'aquests dispositius i aixó, pot significar una reducció en el cost d'inversió i el d'operació i manteniment.

Actualment, encara no hi han estàndards que defineixin les funcions del SOP, però qualsevol estàndards relacionat amb els convertidors connectats a la xarxa per a millores en la qualitat de l'energia poden ser una referència.

Els principals objectius del SOP són l'equilibri de càrrega dins dels alimentadors connectats entre ells mantenint el nivell de tensió dins dels llindars i contribuir en la reposició del servei elèctric gràcies a que pot respondre en pocs mil·lisegons. en els punts de la xarxa que s'instali, poden funcióna com un compensador síncron estàtic (STATCOM), Unified Power Flow Controller (UPFC) i filtre de potència activa. 

Els principals reptes per implementar un SOP són, la mida i el cost, les funcions d'explotació, i com pot afectar al sistema de protecció. 

Pel que fa a la seva dimensió aquesta, no depèn completament de la quantitat de penetració de les DER, sinó del requeriment de la necessitat d'alimentació per subministrar les càrregues connectades durant l'aïllament d'una falla. La variació del voltatge és menor quan l'equip és més potent, però la mida i el cost són una limitació.

En definitiva, incorporar SOP a les XD pot ser clau per augmentar la flexibilitat i el hosting capacity de les DER. Fins ara, la recerca realitzada  es basa  en problemes d'optimització de les XD.

Els SOP han de satisfer els codis de xarxa i tenir impacte a les XD. El temps d'opeació i la ràpida resposta dels SOP requereixen de més investigació sense oblidar la relació cost-benefici en comparació amb altres tecnologies existents.

Ramon Gallart

100 % energies renovables.

El consum d'energia necessari per el confort de la llar, per refinar petroli o produir GNL és responsable del gruix de les emissions  de CO2 dels països desenvolupats.

A menys que es redueixi el consum d'energia serà poc probable que les energies renovables substitueixin els combustibles fòssils al 2050.

No obstant això, si a nivell global l'economia es recupera de la pandèmia, és probable que el consum d'energia torni a valors de creixement anterior a la pandèmia però, donada l'actual context de crisi energètica per la situació geopolítica europea tampoc contribueix a assolir emissions zero en aquest cas, per compensar la manca de gas rus ha fet necessari reconèixer com a energies renovables la generació amb gas natural i la nuclear. 

Per altre banda, el lent ritme d'electrificació del transport i la calefacció tampoc contribueix a minvar les emissions. Les energies renovable hauran de preveure un retrocés en el consum d'energia.

El descens d'energia no és una tasca impossible. La clau de l'èxit serà la transició a una economia estacionaria i ecològicament sostenible, amb tecnologies i indústries més ecològiques.

Per fer una transició amb energia sostenible,  cal electrificar el transport i la calefacció alhora que s'hauria de substituir tota l'electricitat generada amb combustibles fòssils per renovables i gestionar l'eficiència energètica.

Tècnicament, les fonts renovables es poden desplegar ràpidament però cal agilitzar la seva tramitació administrativa i també cal millorar els requisits crítics d'infraestructura i institucionals de la indústria elèctrica que facin possible construir noves línies de transport i emmagatzematge d'energia a mitjà termini, com ara la hidràulica bombada. Pel que s'està veien, cal reformar les regles del mercat elèctric.

De fet, la transició de la generació d'electricitat existent amb combustibles fòssils, com les centrals elèctriques de carbó, al 100% d'energies renovables possiblement es podria completar a principis de la dècada de 2030.

Tot i  les optimistes estimacions basades en la rapidesa amb què podem construir-se parcs solars i eòlics, no es pot oblidar el fet que el creixement de l'electricitat renovable està limitat per la pròpia demanda.

Quan les centrals elèctriques amb combustibles fòssils i capacitat de regulació s'hagin substituït per renovables, la demanda d'electricitat estarà determinada per la rapidesa amb què es pugui electrificar el transport i la calefacció. Aquestes són les principals tasques que limitaran la futura taxa de creixement de l'electricitat renovable. Probablement s'implementaran lentament, malgrat la urgència del canvi climàtic.

Les llars i les indústries han fet grans inversions en vehicles i calefacció de combustió per tant, podrien ser reticents a substituir aquestes tecnologies sense substancials incentius.

En general, s'evita el problema assumint que la captura i l'emmagatzematge de diòxid de carboni a gran escala o la captura directa de CO2 de l'aire seran una opció viable. Però confiar en aquestes tecnologies no provades és especulatiu i arriscat. Per tant, cal un Pla B basat en reduir el consum energètic.

Ramon Gallart.

Increment de la vulnerabilitat amb el 5G.

Destacades empreses tecnològiques com Microsoft i NEC han expressat preocupació per la seguretat i potser, la ràpida adopció de les tecnologies5G. 

En una conferència de pirates informàtics que es va celebrar als Països Baixos es va explicar com un equip de hackers havien vulnerat en directe les xarxes 5G de manera que en la majoria dels casos, va ser possible prendre el control de la xarxa, cosa que  va permetre robar dades dels clients o interrompre les operacions.

Els pirates, van  fer-ho possible gràcies a una tecnologia 5G mal configurada  al cloud. Es  creu que moltes companyies de telecomunicacions no tenen experiència en com protegir aquests sistemes de manera que es possible trobar com els operadors de telecomunicacions no havien aplicat tècniques bàsiques de seguretat al cloud que podrien ajudar a mitigar els atacks.

La tecnologia 5G, ha arrasat a les empreses de telecomunicacions amb totes les seves implicacions, i ningú semblen estar ben preparades. De fet, s'estan introduint noves tecnologies a les xarxes mòbils, i aquestes tecnologies, considerablement poden millorar la seguretat de les nostres xarxes mòbils. 

En general, no hi ha consciencia d'aquestes configuracions dolentes al cloud les quals, juguen un paper cada cop més important a les xarxes 5G.

Tradicionalment els operadors mòbils han confiat en maquinari propietari de venedors com Ericsson, Nokia i Huawei per construir les seves xarxes. Però en els darrers anys, hi ha hagut una gran empenta per "virtualitzar" les funcions de xarxa, que implica replicar components clau al programari perquè puguin funcionar amb maquinari genèric o fins i tot al núvol. 

L'arribada del 5G, només ha augmentat la demanda de virtualització, en particular quan es tracta de xarxes d'accés de ràdio (RAN), la part de la xarxa implicada en connectar dispositius d'usuari final com els telèfons mòbils al nucli de la xarxa.

La virtualització té una sèrie d'avantatges, com ara la capacitat de desplegar xarxes més ràpidament i més econòmicament, per actualitzar-les ràpidament i fins i tot per reconfigurar-les de manera dinàmica en resposta a situacions canviants sobre el terreny. El desacoblament entre el maquinari i programari, també evita el bloqueig de proveïdors i permet als operadors de xarxa barrejar i combinar components de diferents empreses, cosa que defensa el  Open RAN .

Però aquestes noves capacitats, també estan fent que les xarxes 5G siguin més complexes, que al seu torn requereix un creixent ús de l'automatització per gestionar les xarxes a més,  la capacitat de combinar programari i serveis de diferents empreses fa que hi hagi molta més gent involucrada en el pipeline de desenvolupament. 

Això fa que sigui molt més fàcil entrar en aquestes xarxes virtualitzades del que era possible abans. Entre els punts  vulnerables descoberts, inclou una API que revelava la porta del darrere que s'havia publicat públicament a Internet, així com un antic lloc de desenvolupament que accidentalment s'havia quedat online. Però l'augment de la facilitat amb què els atacants poden penetrar a les xarxes no és en si mateix el principal problema. 

Es considera preocupant lo fàcil que és entrar i aprofundir en les xarxes, gràcies "contenidors" mal configurats. Es tracta de paquets de programari autònoms que agrupen una aplicació i tot el necessari per executar-la: codi, biblioteques de programari i fitxers de configuració, de manera que es pugui executar en qualsevol maquinari. Els contenidors són una part crítica del cloud, perquè permeten que diferents aplicacions de diferents empreses o departaments s'executin conjuntament en els mateixos servidors. Se suposa que els contenidors estan aïllats els uns dels altres, però si estan mal configurats és possible sortir i accedir a altres contenidors o fins i tot prendre el control del sistema host. 

Sovint, els operadors estan instal·lant components de programari preexistents als contenidors de manera que, moltes de les configuracions dissenyades per aïllar els contenidors entre si impedeixen que el programari funcioni com hauria de ser.  Llavors, en lloc de reescriure el codi, sovint, els desenvolupadors eliminen aquestes proteccions.

Els operadors de xarxa han de passar a un nou model operatiu que és significativament diferent del que s'ha fet fins avui dia. La realitat és que les empreses de telecomunicacions, abans mai havien hagut de fer front a aquests nivells de desenvolupament de programari o de gestió d'infraestructures de baix nivell ja que de fet,  sempre han confiat en els seus proveïdors.

Tot i que el canvi cap a l'Open RAN i la creixent virtualització i la "cloudificació" de les xarxes desbloquegen més opcions i funcionalitats per als operadors, també  porta a un desconegut paper  d'integrador de sistemes, responsables de garantir tota la cadena de subministrament.

La transició a xarxes més virtualitzades comporta riscos inevitables, els principals actors estan invertint molt en seguretat i s'associen amb proveïdors de cloud per aprofitar la seva experiència en seguretat. 

També és important recordar que avui dia, aquest tipus de xarxes altament virtualitzades encara representen només una petita part de la infraestructura 5G. Hi ha consciència que mantenir la seguretat, especialment per a les noves tecnologies de xarxa, és un esforç continu i en evolució, i amb el qual la indústria mòbil està compromesa.

Font: IEEE Spectrum

Disseny vertical per turbines offshore.

Una disruptiva idea substituiria els alts aerogeneradors marítims gràcies a un programari el qual, podria ajudar a optimitzar aquests dissenys.

Gràcies a que el govern dels EUA té previst impulsar l'energia eòlica marina amb la finalitat de desplegar 30 GW pel 2030 de nova eòlica marina. Aquesta iniciativa podria ajudar a donar servei elèctric a més de 10 milions de llars, donar suport a aproximadament 77.000 llocs de treball, reduir 78 milions de tones d'emissions de carboni, i estimular 12.000 MU$ anuals en inversió privada. 

L'eòlica marina és atractiva donada l'alta demanda d'electricitat a les costes. Sovint, la gent viu lluny d'on hi ha el vent necessari ni tampoc hi ha prou espai a les ciutats per instal·lar els panells solars necessaris.

Tanmateix, gairebé el 60 % del vent que necessita l'eòlica marina als Estats Units es troba en llocs on la profunditat  de les aigües supera més de 60 metres. A aquestes profunditats, seria molt costós construir una base per a turbines eòliques. Tot i així, aquesta energia eòlica marina continua sent atractiva, ja que  aproximadament equival a tot el consum anual d'electricitat als Estats Units.

Les turbines eòliques que poden flotar per sobre del fons marí podrien ajudar a tenir un paper clau en les energies renovables. No obstant això, els aerogeneradors flotants en alta mar tenen un cost elevat.

Actualment s'estima que l'eòlica marina flotant és de tres a cinc vegades més car que l'eòlica terrestre.

Per això el projecte ATLANTIS preveu optimitzar el disseny d'aerogeneradors flotants offshore per maximitzar la seva potència alhora que optimitza la despesa econòmica.

Pel que fa a l'energia eòlica terrestre, les turbines en si, representen al voltant del 65 % del seu cost equilibrat, és a dir, els seus costos de vida útil dividits per la producció d'energia. En comparació, quan es tracta d'energia eòlica marina flotant, les turbines representen només al voltant del 20 % ja que les plataformes flotants esdevenen com la part més cara.

Tenint en compte aquesta diferència, podria tenir sentit que el disseny de la turbina per a l'eòlica marina flotant pugui ser radicalment diferent del disseny que és òptim a terra.

La majoria dels actuals aerogeneradors terrestres són màquines d'eix horitzontal. Cadascuna d'elles posseeix una torre amb pales que giren sobre un eix horitzontal, que posa fa girar un generador gràcies a les pales de la góndola de la turbina que hi ha a la caixa de la part superior.

En canvi,  un nou disseny  basat en una turbina eòlica d'eix vertical (VAWT) amb fulles que giren sobre un eix vertical, amb un generador a la base, fa que sigui molt menys pesada, la qual cosa redueix la mida i el cost de la plataforma flotant necessària per mantenir-la a flotació.

Un repte que cal encarar quan es tracta de les VAWT, és protegir-les dels vents extrems. Els aerogeneradors tradicionals d'eix horitzontal (HAWT) poden suportar vents intensos i perjudicials gracies a que es poden orientar i configurar per que en aquestes situacions, ofereixin la menors resistència al vent, però les VAWT al captar vent de totes les direccions, esdevé como una feblesa del disseny.

Una manera de  minvar aquest inconvenient es un nou disseny que substitueix la torre vertical central utilitzada sovint en les arquitectures VAWT per un sistema de cables els quals, es poden escurçar o allargar per ajustar l'alçada de les pales per respondre satisfactòriament a les condicions del vent.

També, aquest nou disseny pot ajudar a maximitzar la captura d'energia de cada aerogenerador alhora que controla la tensió dels cables. A més, la substitució de l'eix per cables redueix encara més el pes de la turbina, permetent que la plataforma flotant sigui significativament més petita i menys costosa.

Llavors, una menor massa per sobre del nivell de l'aigua requereix menys massa per sota del nivell de l'aigua, donant lloc a una plataforma més lleugera i més econòmica. Un sistema òptim d'energia eòlica eliminaria tota la massa i el cost que no capta directament l'energia del vent, i el concepte de disseny de les VAWT sense torre avança cap a aquest ideal reduint la massa de la turbina i la massa de la plataforma associada.

Font:  Charles Q. Choi

Congestió a les xarxes de telecomunicacions.

De la mateixa manera que les xarxes de carreteres poden patir saturació de vehicles, també les xarxes de telecomunicacions poden tenir congestió. Existeixen molts algorismes dissenyats per controlar aquestes congestions que acaben provocant retards a les xarxes d'ordinadors els quals, poden ser injusts en el sentit que alguns usuaris gaudeixin de tot l'ample de banda mentre que altres no en tenen pràcticament res.

Els ordinadors i altres dispositius que envien dades a través d'Internet, les divideixen en paquets més petits i després utilitzen algorismes especials per decidir amb quina rapidesa enviar aquests paquets i els camins que han de recorres (mètriques). Aquests algorismes de control de congestió tenen com a objectiu descobrir i explotar tota la capacitat disponible de xarxa mentre es compartida amb els altres usuaris de la mateixa xarxa.

Durant l'última dècada, s'han desenvolupat diversos algorismes de control de la congestió que busquen aconseguir altes taxes de transmissió de dades alhora que minimitzen els retards derivats de les dades que esperen a les cues de la xarxa. Alguns d'aquests, com ara l'algoritme BBR de Google, són àmpliament utilitzats per molts llocs web i aplicacions.

Tanmateix, tot i que en els darrers 40 anys s'han proposat centenars d'algoritmes de control de la congestió, no hi ha un clar guanyador, fet que ha provocat crear un model matemàtic que permeti fer prediccions més sistemàtiques. tot i així, es sap que molts algorismes de control de la congestió poden resultar molt injusts ja que donada la complexitat dels camins de xarxa, sempre hi haurà un escenari en què no es pot evitar el problema on almenys, un remitent d'una xarxa gairebé no disposi d'ample de banda en comparació amb altres usuaris.

De fet, per si sol un ordinador d'un usuari no sap amb quina rapidesa requereix per enviar paquets de dades, perquè no té informació sobre la xarxa, com ara quants altres remitents hi ha o la qualitat de la connexió. Qaun es dona que l'enviament de paquets és massa lent, significa que fa un mal ús de l'ample de banda disponible. Tanmateix, l'enviament de paquets massa ràpid pot provocar que els paquets es perdin. Aleshores, aquests paquets s'han d'enviar de nou, cosa que comporta retards. També es poden produir retards per paquets que esperen a les cues durant molt de temps.

Els algorismes de control de la congestió es basen en les pèrdues i retards de paquets per inferir la congestió i decidir la rapidesa amb què enviar les dades. Tanmateix, els paquets es poden perdre i retardar per motius diferents de la congestió de la xarxa. Per exemple, les dades es poden retenir i després alliberar en ràfegues amb altres paquets, o es pot retardar el reconeixement d'un receptor que ha rebut paquets. Els algorismes de control de congestió no poden distingir la diferència entre els retards causats per la congestió i la fluctuació. Això pot provocar problemes, ja que els retards causats per la fluctuació són impredictibles. Aquesta ambigüitat confon els remitents, cosa que pot fer que cada estimació retardi de manera diferent i enviïn paquets a velocitats desiguals. 

Ramon Gallart

Nano generadors gràcies al efecte triboelèctric.

Els tsunamis, els huracans i la meteorologia marítima es controlen mitjançant sensors i altres dispositius que s'instal·len a diferents plataformes dels mars i oceans per ajudar a prevenir a les comunitats costaneres. Però, cal estar pendents de les bateries per garantir que la informació que capten es possible enviar. Sense energia, aquests sensors oceànics no poden recollir dades, la qual cosa comporta problemes de seguretat per a les comunitats costaneres que depenen d'aquesta informació meteorològica marítima. Altrament, substituir les bateries és car. 

S'està treballant des de la  Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) amb el desenvolupament d'un nou nanogenerador triboelèctric cilíndric (TENG), com una petita central elèctrica que converteix l'energia de les ones en electricitat per alimentar aquest dispositius al mar. Les versions més grans d'aquest generador es podrien utilitzar per alimentar sistemes d'observació i comunicacions oceàniques per satèl·lit, inclosa la telemetria.

Els TENG són de baix cost, lleugers i poden convertir de manera eficient les ones lentes, uniformes o aleatòries en energia, cosa que els fa especialment adequats per alimentar dispositius ala mars oberts on el monitoratge i l'accés són difícils i costosos.

Aquest disseny utilitza imants col·locats amb cura per convertir l'energia de manera més eficient que altres TENG cilíndrics i per transformar millor les ones en electricitat. Fins ara, el prototip ha estat capaç de produir prou electricitat per alimentar un transmissor acústic, un tipus de sensor que sovint s'inclou a les plataformes d'observació oceànica que es pot utilitzar per a comunicacions. Aquesta és aproximadament la mateixa quantitat d'electricitat que es necessita per alimentar una lampada LED.

Una forma d'entendre l'efecte triboelèctric, es quan es pateix una descàrrega d'electricitat estàtica. Un TENG cilíndric està format per dos cilindres imbricats amb el cilindre interior girant lliurement. Entre els dos cilindres hi ha tires de pell artificial, elèctrodes d'alumini i un material similar al tefló anomenat etilè fluorat (FEP). A mesura que el TENG roda per la superfície d'una onada oceànica, els elèctrodes de pell artificial i d'alumini d'un cilindre freguen contra el material FEP de l'altre cilindre, creant electricitat estàtica que es pot convertir en energia. Com més es mou un TENG cilíndric, més energia genera. És per això que quan hi han ones freqüents poden generar més energia i constant. 

Actualment, el prototip produir prou potència per fer funcionar petits dispositius electrònics, com sensors de temperatura i transmissors acústics. A mesura que l'equip itera en el seu disseny per fer-ne un ús comercial, s'espera que el FMC-TENG produeixi prou potència per fer funcionar una plataforma sencera de monitorització que inclogui diferents sensors i els equips de comunicacions per satèl·lit.

Aquest disseny és únic perquè hi ha molt pocs convertidors d'energia d'ona que siguin eficients i capaços de generar una potència significativa a partir de les ones oceàniques quan aquestes són de  baixa freqüència. Aquest tipus de generador podria alimentar boies que podrien integrar matrius de sensors per fer un seguiment del mar, vent i clima.

Font: Hyunjun Jung et al, Nanogenerador triboelèctric cilíndric multiplicat per freqüència per recollir energia d'ones de baixa freqüència per alimentar el sistema d'observació oceànica, Nano Energy (2022). DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107365

Canvi climàtic i la xarxa elèctrica.

Les onades de calor que s'estan patint enguany poden ser un entorn de proves sobre l'envelliment de la xarxa elèctrica per validar si aquestes estan al dia d'acord  la demanda (tot i les lleis que han limitat consums donada la situació de crisis energètica europea). Aquesta situació,  pot ser un problema que es veurà agreujat pel canvi climàtic, ja que la climatologia cada cop serà més i més severa alhora que més sovint.

Atendre les creixents necessitats de consum elèctric requereix una major capacitat de generació, transport i distribució, una major resiliència i una gestió més intel·ligent.

Llavors, els reptes que cal encarar sobre el canvi climàtic a la xarxa elèctrica d'avui,  donada la gran dependència d'aquesta pel que te a veure amb la seguretat, l'oci, el treball i també, l'educació depenen en gran mesura d'una xarxa elèctrica que pugui subministrar electricitat sense interrupcions.

Històricament, la xarxa elèctrica s'ha dissenyat amb dos objectius:

1.- La fiabilitat: Representa la capacitat de la xarxa que permet un subministrament elèctric en cas de que falli una línia, transformador, etc. Per exemple, si una línia de transport o distribució queda sense servei.

2.- L'economia: Trobar el mix de generació de menor cost per produir electricitat tenint en compte les limitacions físiques i tècniques de la xarxa i de les diferents unitats de generació

El sector energètic elèctric ha operat satisfactòriament sempre que  ha estat possible assolir aquests dos objectius fins avui dia. Tanmateix, la freqüència i la creixent intensitat de la meteorologia comencen a requerir un altre objectiu igualment important: 

La resiliència:. Definida com la capacitat d'una xarxa elèctrica i dels seus components per suportar i adaptar-se a avaries i recuperar-se ràpidament d'ells. Aconseguir la resiliència és car, i es veu agreujat pel creixent nombre d'incidents provocat per incendis, meteo, etc.

Hi ha tres factors que impulsen les necessitats i els reptes futurs de la xarxa. Els dos primers són el canvi climàtic i el panorama canviant del subministrament energètic dels quals he parlat. El tercer és al voltant dels consumidors. La manera com els consumidors fan servir l'electricitat està canviant. Hi ha una necessitat creixent d'energia de major qualitat per als dispositius digitals dels consumidors. Els consumidors també estan instal·lant cada vegada més generació local, incloses plaques solars al terrat i sistemes d'emmagatzematge d'energia residencial, provocant per primera vegada un flux d'electricitat bidireccional, des dels clients fins a la xarxa amunt. L'ús creixent de vehicles elèctrics és un altre canvi important, que podria duplicar la demanda màxima d'un consumidor residencial, la qual cosa requereix actualitzacions de la xarxa.

La xarxa ha de millorar les seves capacitats en tres capes:

Física: Requereix de noves tecnologies com ara dispositius de monitorització en temps real i de microxarxes per proporcionar intel·ligència local per gestionar millor els recursos distribuïts

Cibernètica: Necessita de comunicacions actualitzades i mesures de ciberseguretat per fer front a la xarxa digitalitzada.

Presa de decisions: Li cal una important revisió per aprofitar les tecnologies d'última generació, com ara la intel·ligència artificial i la informàtica avançada..

La producció d'electricitat és responsable del 25% de les emissions de gasos d'efecte hivernacle, just després del sector del transport amb un 27%. A més dels impactes negatius per a la societat, aquestes emissions agreugen el canvi climàtic que encara pertorbarà més el funcionament de la xarxa. Per tant,  és vital reduir aquestes emissions, una cosa que s'hauria de fer aprofitant els recursos d'energia neta i renovable com l'eòlica i la solar.

Tot i que aquests recursos renovables són nets i cada cop són més rendibles, plantegen alguns reptes tècnics a la xarxa. 

Repte-1: La intermitència i la volatilitat de la generació, és a dir, no poden produir electricitat en tot moment, i la producció d'electricitat pot fluctuar significativament en qüestió de segons. La xarxa s'ha d'actualitzar per fer front a aquestes fluctuacions instal·lant unitats de resposta ràpida les quals,  són costoses. 

Repte-2: La manca d'inèrcia. Les unitats tradicionals de generació es basen en la conversió d'energia electromecànica a través d'elements giratoris, oferint una inèrcia mecànica que permet fer front a petites variacions de la càrrega. Això és necessari per mantenir estable la xarxa. Els recursos d'energia eòlica i solar no ofereixen aquesta inèrcia, per tant, no poden donar estabilitat de la xarxa. No obstant, els recents avenços basats en electrònica de potència, ofereix solucions viables.

També,  el comportament dels consumidors està canviant, convertint els consumidors  amb un rol tradicionalment passiu a actors molt més actius els quals,  podrien reaccionar a les condicions de la xarxa. Si una interrupció de la xarxa interromp el subministrament elèctric, el consumidor del futur  canviarà automàticament a la seva pròpia generació per abordar de manera local aquesta interrupció. Si no hi ha cap interrupció, ha de ser possible que un consumidor actiu posi al mercat l'electricitat essent possible rebre una retribució per la seva contribució al subministrament de la xarxa.

Tanmateix, un consumidor actiu pot tenir un paper molt més vital en el funcionament de la xarxa. Els consumidors actius poden abordar molts dels reptes tècnics de la xarxa, com ara la variabiliat de la generació renovable, la necessitat de millorar la resiliència i, fins i tot, la recuperació del sistema després d'una avaria. 

Ramon Gallart.

Economia de l'hidrogen.

Existeixen tecnologies que de manera constant, semblen pel futur, entre elles la fusió nuclear però, l'hidrogen sempre ha estat temptador donat que es possible produir-lo a partir d'energies renovables o nuclear, amb emissions mínimes de gasos d'efecte hivernacle i també, practicament es podria fer arribar a qualsevol lloc, utilitzant majoritàriament la infraestructura existent. 

L'hidrogen podria alimentar camions, cotxes, avions i vaixells a més,  generar electricitat, ja sigui en piles de combustible o turbines de combustió. En resum, podria fer qualsevol cosa que fan els combustibles fòssils actuals, però amb un impacte climàtic substancialment reduït.

Després de dècades en que no ha acabat d'arrancar, possiblement amb models econòmics massa optimistes, estan sorgint diversos factors els quals, estan donant potenciant l'hidrogen net. Per una banda al EUA es van fer polítiques orientada a minvar els costos per produir hidrogen baix en carboni i també es va estimular la seva demanda. Per altre costat, donada l'actual crisi energètica i les restriccions dels combustibles fòssils, s'està lluitant per trobar alternatives al gas natural rus que els països de la UE van importar durant el 2021.

La Llei de reducció de la inflació dels EUA,  va ser aprovada recentment pel president Biden en la que es preveu una nova despesa de 437 bilions US$ durant 10 anys, dels quals uns 370. bilions de US$ es destinaran a una àmplia gamma d'energies renovables, vehicles elèctrics i altres mesures de reducció de gasos d'efecte hivernacle. 

Per exemple, les disposicions baixes en carboni de l'hidrogen són tecnològicament neutres, és a dir, no hi ha distinció entre l'hidrogen produït per electròlisi amb electricitat d'un parc eòlic o una central nuclear.

Gairebé tot l'hidrogen produït als EUA, uns 10 milions de tones l'any 2021, es produït d'aquesta manera. La Xina, el major productor mundial d'hidrogen amb més de 25 milions de tones anuals, obté el 62 %  del seu total del carbó, que crea entre 18 i 20 kg de CO2 per kg d'hidrogen. Tant als Estats Units com a la Xina, la producció d'hidrogen "verd", creat per electròlisi mitjançant una font d'energia renovable, representa menys de l'1 % de la producció total.

El departament d'energia del EUA, va establir objectius per aconseguir que el cost de l'hidrogen baix en carboni, sense incentius, es redueixi fins a 2 US$/kg el 2026 i a 1 US$/kg el 2031, 

A Europa també, a finals de juliol, la Comissió Europea va aprovar un pla de concentració d'hidrogen del que en destaquen  5.400 M€ per finançar 41 projectes per desenvolupar tecnologies que van des de la R+D bàsica fins al desplegament industrial. Està en construcció un centre a prop d'Hamburg (Alemanya) i un altre més gran al port de Rotterdam (Països Baixos). 

Però qualsevol idea que la producció d'hidrogen net que faci possible augmentar la seva producció amb prou rapidesa com per ajudar a mitigar la pèrdua imminent de gas natural rus al continent  el analistes no hi donen credibilitat ja que es creu que l'hidrogen no està ajudant Europa en l'actual crisi energètica to ti que, a mitjà i llarg termini es visualitza un major impuls per a l'ús de l'hidrogen. provocat perquè l'energia convencional com el petroli i el gas, es faran més escasses i més cares.

Ramon Gallart