Corredor Energètic del Caspi al Mar Negre per Connectar amb Europa.

Azerbaidjan proposa  crear un ambiciós corredor energètic transcontinental que connectarà l'energia renovable del Caucas amb Europa.

Aquest projecte té com a objectiu exportar electricitat neta generada a l'Azerbaidjan i Geòrgia, així com energia eòlica marina del Mar Caspi, fins a Europa mitjançant una línia submarina que travessarà el Mar Negre.

Un Projecte de Gran Envergadura

Aquest corredor energètic començarà amb la producció d'energia eòlica, solar i hidroelèctrica a l'Azerbaidjan i Geòrgia. Una línia de transport de llarga distància transportarà fins a 1,5 GWs d'electricitat neta fins a Anaklia, a la costa est del Mar Negre. Des d'allà, un cable submarí de 1.200 km travessarà el mar fins a Constança, Romania, des d'on es distribuirà per la resta d'Europa. Es calcula que la construcció d'aquest cable podria trigar sis anys i tindrà un cost estimat de 3.500 milions d'euros.

Els impulsors del projecte asseguren que aquest corredor ajudarà a reduir les emissions de carboni, proporcionarà una font estable d'energia per a Europa i contribuirà al desenvolupament econòmic de la regió. No obstant això, l'execució d'aquesta infraestructura planteja grans reptes tant tècnics com polítics.

El Repte del Cable Submarí HVDC

El punt clau del projecte és la construcció d'un cable de corrent continu d'alta tensió (HVDC) al Mar Negre. Aquesta línia s’estendrà per zones de fins a 2 km de profunditat i zones perilloses per la presència de mines flotants després de la invasió russa d'Ucraïna. En comparació, l'enllaç submarí més llarg actual, el North Sea Link, només cobreix 720 km entre Anglaterra i Noruega, amb una profunditat màxima de 700 metres.

Malgrat l’ambició, hi ha projectes més llargs en marxa, com l'Australia-Asia PowerLink, que pretén enviar energia solar des d'Austràlia a Singapur a través d’un cable submarí de 4.300 km, i el projecte marroquí que planeja portar energia a Anglaterra al llarg de 3.800 km.

Generació d’Energia i Reptes Locals

Per omplir aquest corredor energètic, la regió del Caucas haurà d’augmentar la producció d'energia verda. Geòrgia, que ja produeix més del 80% de la seva electricitat amb energia hidroelèctrica, espera aprofitar més potencial hidràulic. Tanmateix, la construcció de centrals hidroelèctriques ha generat oposició per part de comunitats locals i grups ecologistes. 

Per la seva banda, l'Azerbaidjan compta amb una inversió important en projectes eòlics i solars. Masdar, una empresa dels Emirats Àrabs Units, ha començat projectes de fins a 1 GW de capacitat i té plans per expandir fins a 9 GW abans del 2030. ACWA Power, d'Aràbia Saudita, també preveu un augment substancial de la seva capacitat de generació renovable a la regió.

Suport Polític i Obstacles de Seguretat

El projecte ha rebut el suport dels governs de l’Azerbaidjan, Geòrgia, Romania i Hongria, que han creat una empresa conjunta per gestionar-lo. La Unió Europea, a través d’un memoràndum amb aquests països, ha mostrat interès en el corredor com una infraestructura de prioritat, amb la possibilitat de finançar fins al 50% del cost.

Tot i aquest suport, les rutes marítimes al Mar Negre han esdevingut més insegures des de la guerra a Ucraïna. Malgrat això, aquest projecte podria promoure la cooperació regional.

La COP29 oferirà una oportunitat clau per impulsar el projecte, tot i que encara queda per veure si la conferència ajudarà a resoldre els obstacles que impedeixen el seu avanç.

Ramon Gallart

Nou motor tèrmic.

La major part de l'electricitat mundial es genera mitjançant turbines de vapor, que funcionen gràcies a la combustió de carbó, gas i la fissió nuclear. Tradicionalment, les cèl·lules termofotovoltaiques (TPV) no han estat tan eficients com aquestes turbines, ja que només transformaven el 20% de l'energia tèrmica en electricitat, en contrast amb el 35% que aconsegueixen les turbines de vapor.

No obstant això, en el futur es podria emmagatzemar l'energia generada a partir de fonts renovables com a calor en bateries tèrmiques i convertir-la novament en electricitat utilitzant cèl·lules TPV.

Des de la Revolució Industrial, l'energia generada per vapor ha estat un puntal del progrés modern. Encara avui, la major part de l'electricitat es produeix mitjançant turbines de vapor que utilitzen combustibles com el carbó, el gas o la fissió nuclear.

Ara bé, un nou tipus de motor tèrmic, desenvolupat per investigadors del MIT i el National Renewable Energy Laboratory (NREL), ha aconseguit superar l'eficiència de les turbines de vapor gràcies a innovacions en la forma en què es genera i emmagatzema l'energia.a.

Un dels reptes actuals és que, tot i que el cost de produir electricitat amb fonts renovables ha caigut dràsticament en la darrera dècada (l'Agència Internacional de l'Energia va destacar el 2020 que l'energia solar s'havia convertit en la font més barata de la història), encara es depèn dels combustibles fòssils per a dos terços de la producció elèctrica mundial, ja que són més fiables i disponibles. Les renovables són més beneficioses per al medi ambient, però les limitacions en l'emmagatzematge d'energia fan que la seva disponibilitat no sigui constant.

Les bateries actuals poden emmagatzemar energia renovable, però amb pèrdues de càrrega al llarg del temps, cosa que limita el seu ús a períodes de dies o setmanes. Això impedeix acumular grans quantitats d'energia solar durant l'estiu per utilitzar-la a l'hivern. Per això, els sistemes de bateries tèrmiques es plantegen com una alternativa prometedora per millorar la fiabilitat de la xarxa renovable.

Més del 90% de l'electricitat global es genera a partir de calor, utilitzant motors tèrmics per convertir aquesta energia en electricitat. Les turbines de vapor, que funcionen escalfant aigua fins a convertir-la en vapor per fer girar una turbina, són l'exemple més comú. En canvi, les cèl·lules TPV utilitzen materials semiconductors per transformar directament els fotons d'una font de calor en electricitat.

Les cèl·les TPV tenen l'avantatge de no tenir parts mòbils, fet que redueix els costos de manteniment en comparació amb les turbines de vapor. A més, poden operar a temperatures més altes, cosa que en millora l'eficiència. Tot i això, tradicionalment han estat menys eficients, amb una conversió del 20% de l'energia tèrmica, enfront del 35% de les turbines.

El motor tèrmic desenvolupat pel MIT representa un avenç per a l'ús de les renovables. Aquest sistema pot emmagatzemar l'energia generada per fonts renovables com el vent o el sol en forma de calor, utilitzant dipòsits de metall líquid aïllats per a emmagatzematge a llarg termini. Quan es necessita tornar a convertir aquesta calor en electricitat, es poden utilitzar cèl·les TPV.

El 2019, els investigadors del MIT van estimar que assolir un 35% d'eficiència faria viables els sistemes de bateries tèrmiques. Ara, amb la col·laboració dels científics de l'NREL, han aconseguit dissenyar un sistema que converteix la calor de fins a 2.400 ºC en electricitat amb una eficiència propera al 40%.

La clau d'aquest avenç és la utilització de múltiples capes de materials semiconductors, on cadascun absorbeix fotons de diferents longituds d'ona (visible, ultraviolada i infraroja). Un mirall daurat reflecteix els fotons no absorbits cap a la font de calor, reduint els residus. Aquesta innovació ha permès situar les cèl·lules TPV en un rang d'eficiència competitiu.

Aquestes cèl·les TPV podrien ser la peça clau per impulsar l'ús de les energies renovables i aconseguir una xarxa elèctrica completament descarbonitza.

Font: Article original  Freethink

El món en constant evolució de la invenció

Cada descobriment comença amb un problema, i amb l'espurna de creativitat que veu un obstacle com un repte i no com una realitat inamovible.

Per exemple, imaginem-nos un nen o nena de 7 anys que un dia durant la classe de manualitats, es demana  als alumnes que construeixin una torre amb blocs que sigui prou alta per sostenir una pilota de ping-pong al seu cim, però amb la condició que la torre no caigui quan s'hi col·loqui la pilota.

Mentre altres nens i nenes apilen els blocs de forma recta i vertical, moltes torres es desestabilitzen i cauen quan s'hi posa la pilota. Un nen o nena es capaç d'observar el problema i decideix fer servir la seva creativitat per trobar una solució diferent. En comptes de seguir la manera tradicional, pensa en com les estructures del món real aconsegueixen estabilitat. Així, decideix construir la seva torre en forma de piràmide, amb una base ampla i robusta que va reduint-se a mesura que s'acosta al cim.

Quan arriba el moment de col·locar la pilota, la torre es manté sòlida i estable, sorprenent tant al professor/ra com els seus companys de classe. Gràcies a la seva capacitat per pensar de manera diferent i aplicar coneixements d'altres àmbits (com la forma de les piràmides o dels edificis), s'ha trobat una solució creativa i innovadora al repte proposat.

Aquest acte simple i divertit il·lustra una veritat més profunda: la capacitat d’inventar és innata i es pot cultivar en qualsevol persona I  a qualsevol lloc, només cal l'entorn i la voluntat.

La invenció no és el domini  exlusiu, sinó el resultat de la curiositat, els recursos i l'encoratjament. Aquesta creença haurià de fer possilbe fomentar una nova generació que pensa de manera creativa i actua amb valentia.

La història ens mostra que la invenció sempre ha estat un camp obert. Perm exemple, patentar quelcom esdevé com el principi que qualsevol persona amb una idea innovadora pot ser inventor, independentment del seu origen. La invenció és  basa  en la motivació com a necessitat personal i no la producció en massa. Però per abordar els reptes més grans de la societat, les invencions sovint necessiten més que la determinació d’una sola persona; necessiten col·laboració, inversió i infraestructura.

Portar una invenció al següent nivell sempre ha requerit recursos. per exemople, la invenció de la ràdio va ser el resultat d'una sèrie d'avenços científics i tecnològics a finals del segle XIX. Tot i que diversos inventors van contribuir al seu desenvolupament, es destaca l'italià Guglielmo Marconi, qui va aconseguir la primera transmissió de senyals de ràdio a llarga distància el 1895. La ràdio va revolucionar la comunicació global, permetent la transmissió de veu i música a través de grans distàncies, i va establir les bases per a les modernes telecomunicacions. Per tant, va ser una invenció revolucionària però limitada donat què, va caldre més innovació, juntament amb la formació de Bell Labs, per transformar aquell dispositiu en un sistema de comunicació capaç de travessar continents.

Avui en dia, l'escala d'aquests projectes és enormed odnades diverses iniciatives que tenen com a objectiu donar suport a la producció nacional de xips i destina milers de milions a la investigació i desenvolupament. La importància d'escalar es reflecteix en projectes com els rellotges atòmics comercials, on els investigadors han hagut de simplificar i adaptar configuracions de laboratori sofisticades per a la producció en massa.

La IA s’ha convertit ara en una eina essencial en aquest paisatge canviant. Imagina tenir assistents digitals capaços d'explorar infinites possibilitats i iterar conceptes més ràpidament que qualsevol equip humà. JA hi han empreses que estan utilitzant la IA per automatitzar moments de "eureka", i emprenedors que engresquen a les startups a aprofitar aquestes tecnologies per provar i perfeccionar idees ràpidament.

No obstant això, amb l'augment de patents, és cada cop més difícil determinar quines invencions perduraran en el temps. Algunes patents fonamentals, com va ser la màquina de cosir o el ciment Portland d’un paleta anglès, van donar peu a indústries senceres. Avui dia, els innovadors experimenten amb formulacions de ciment ecològic per reduir l’impacte ambiental del formigó, impulsats per la necessitat urgent de solucions sostenibles en un món en construcció ràpida.

La gran innovació és complexa i exigeix un coneixement profund. Hi ha un estidi que  demostren que l'edat mitjana dels innovadors ha augmentat, cosa que reflecteix les capes creixents d'expertesa necessàries per entendre i abordar els reptes moderns. 

I qui sap? Les innovacions de demà podrien venir dels nens i nenes que avui juguen amb eines com LEGO, ScratchJr o el kit de robòtica KIBO, imaginant un món que només ells poden concebre. Amb el suport adequat, podrien acabar reinventant la mateixa invenció, convertint els seus somnis en la pròxima onada de tecnologies transformadores.

Ramon Gallart.

 

 

Electrificació de les flotes d'autobusos municipals.

En un article publicat a la revista Transportation Transportation Research i medi ambient, es presenta un nou marc per analitzar l'eficàcia i el potencial de les polítiques d'electrificació de la mobilitat. Aquest marc inclou estimacions detallades dels costos per millorar la infraestructura, així com els costos d'operació i manteniment, el preu de les emissions de carboni i els costos socials associats a la contaminació atmosfèrica en quatre ciutats canadenques.

Segons l'estudi, l'electrificació de les flotes d'autobusos pot proporcionar reduccions significatives tant en les emissions totals de gasos d'efecte hivernacle com en els costos de manteniment i els costos sanitaris vinculats als efectes de la contaminació en la salut pública.

En Es calcula que el 22% de les emissions de gasos d'efecte hivernacle (GEH) al Canadà provenen del sector del transport. Per això, reduir-ne la dependència és fonamental per assolir els objectius de l’Acord de París. La investigació revela que, entre el 2019 i el 2030, les emissions acumulades de GEH de les flotes d'autobusos a Toronto, Mont-real, Edmonton i Halifax es podrien reduir en un 18,7%, 30,1%, 21,3% i 34,6% respectivament.

L'estudi inclou una àmplia recopilació de dades sobre variables diverses com:

1.- Anàlisi detallada dels vehicles,

2.- Estoc de la flota d'autobusos,

3.- Anys de servei,

4.- Consum de combustible,

5.- Sistemes de propulsió.

Aquestes dades es complementen amb un estudi sobre la transició a la propulsió elèctrica, tenint en compte la vida útil prevista dels autobusos, la probabilitat de supervivència, la demanda futura estimada, i l'anàlisi d'objectius de penetració d'autobusos elèctrics, mètodes de càrrega i quilometratge diari. També s'ha inclòs una anàlisi cost-benefici mitjançant el model de planificació de sistemes d'energia a llarg termini.

Els càlculs inclouen factors com el cost global de generació d'electricitat (especialment per als sistemes elèctrics), els costos dels vehicles, els preus del carboni, i les projeccions de costos d'operació i manteniment, a més dels costos econòmics associats a la contaminació de l'aire i la infraestructura.

El canvi dels autobusos dièsel tradicionals als elèctrics suposa una inversió significativa per als operadors. Tanmateix, una renovació gradual amb la introducció temporal d’autobusos híbrids, com s'ha fet a Toronto i Mont-real, podria reduir els costos inicials i les emissions.

A més, caldrà ajustar paràmetres operatius com el quilometratge diari per optimitzar costos d'operació després de la transició.

Els autobusos elèctrics representen una inversió econòmica important, i també és essencial assegurar que la generació d’electricitat es basi en fonts renovables per maximitzar la reducció d'emissions de GEH. Per tant, la cooperació entre operadors, fabricants d’autobusos i proveïdors d’energia és indispensable.

Font: Owen Waygood de l'École Polytechnique de Montreal 

Entendre la Pobresa Energètica

Estar en pobresa energètica significa que una llar no pot permetre's l'energia necessària per cuinar, escalfar o il·luminar la casa.

Segons l’Associació Catalana de Ciències Ambientals , es considera que una llar es troba en situació de pobresa energètica quan és incapaç de pagar una quantitat de serveis d'energia suficients per a la satisfacció de les seves necessitats domèstiques i/o quan es veu obligada a destinar una part excessiva dels seus ingressos a pagar la factura energètica de la seva llar.

La renda familiar, els preus de l’energia i l’eficiència energètica de la llar són els factors que determinen, a nivell de llar, la situació de pobresa energètica. Tal com assenyalen des de l’Associació, aquests components permeten comprendre com sorgeix aquesta problemàtica i proporcionen punts d’entrada per a la definició de polítiques públiques encaminades a fer front a aquesta problemàtica.

A Espanya, la pobresa energètica s’ha convertit en un problema estructural que s’agreuja cada any. Segons el XIII Informe sobre l’Estat de la Pobresa de la Xarxa de Lluita contra la Pobresa i l’Exclusió Social a l’Estat Espanyol (EAPN-ES), la pobresa energètica a Espanya ha augmentat un 138% des de 2008, afectant el 2022 (últim dada disponible) al 17,1% de la població, que no va poder mantenir la seva llar a una temperatura adequada.

És important assenyalar que les llars en situació de pobresa i exclusió social solen patir una major ineficiència energètica, degut a un dèficit en l’aïllament, problemes d’infrahabitatge i insalubritat, i ús d’instal·lacions i electrodomèstics poc eficients. Així ho revela l’estudi d’EAPN-ES: gairebé 1 de cada 3 persones en risc de pobresa no pot mantenir la seva llar a una temperatura adequada.

Segons Eurostat, el 9,3% de les llars europees no van poder mantenir la seva llar prou calenta el 2022, amb oscil·lacions que evidencien una gran desigualtat entre països, des del 1,4% a Finlàndia, el 2,1% a Luxemburg i el 2,6% a Eslovènia fins al 18,7% a Grècia, el 19,2% a Xipre i el 22,5% a Bulgària.

Per garantir l’accés als subministraments bàsics de les llars en situació de vulnerabilitat, es recomanen mesures com impulsar un Bo social energètic que contempli tarifes socials per a diferents subministraments, inclòs l’aigua potable; alleujar la càrrega burocràtica desincentivadora, simplificant al màxim la informació disponible i la seva tramitació; i revisar els llindars de renda establerts per a l’obtenció del Bo, valorant utilitzar el salari mínim interprofessional en lloc de l’IPREM.

En un context de crisi ecològica amb resultats en condicions climàtiques extremes, és necessària una transició ecològica que tingui en compte la realitat de les persones i famílies en situació de pobresa i/o exclusió. Les famílies més vulnerables són les primeres en patir les conseqüències de les catàstrofes naturals, els canvis bruscos de temperatura o les pujades de l’energia, sense poder fer front al pagament de subministraments.

Es necessita una comprensió més àmplia de la privació energètica, reconeixent que una petita diferència percentual en els ingressos pot alterar dràsticament la percepció de la pobresa entre països. Acabar amb la pobresa en totes les seves expressions és una decisió política i una qüestió de drets. 

Ramon Gallart

Reptes de la Transició energètica a ENLIT

La fira Enlit Europe s’ha convertit en un punt de trobada clau per als líders del sector energètic, on es discuteixen els avenços i desafiaments relacionats amb la transició energètica.

Un dels temes de més rellevacia actualment és la necessitat d’invertir en la digitalització de les xarxes de distribució elèctrica europees, no només com un pas tecnològic, sinó com una inversió estratègica que aporta valor als diferents actors de l'ecosistema energètic.

Per entendre millor aquesta necessitat, imaginem que les xarxes elèctriques són com el calçat que necessitem per caminar cap al futur energètic. De la mateixa manera que un calçat inadequat pot causar problemes, des d’incomoditat fins a lesions, unes xarxes elèctriques desactualitzades o mal gestionades poden generar ineficiències, apagades o fins i tot retardar la transició cap a una energia més sostenible i accessible.

Llavors, una inversió adequada seria com calçar-se correctament per tant, invertir en la digitalització de les xarxes de distribució és com triar el calçat adequat per al viatge. 

Cal un calçat que s'ajusti a les necessitats, que sigui durador, que ofereixi comoditat i eficiència durant el recorregut. Aquí és on entren els actors clau de la indústria:

1.- Operadors de xarxes: Adoptant tecnologies digitals, com sensors, sistemes avançats de gestió de xarxes, integració de nosu actius basta en electrònica de potencia conjutament amb l'anàlisi de dades en temps real, son els que optimitzen la gestió dels fluxos d’energia, millorar la resiliència davant avaries i ser més proactius davant el creixent ús de fonts renovables. 

Això és com tenir un calçat resistent i adaptat a diferents terrenys, preparat per a qualsevol imprevist.

2.- Usuaris de la xarxa elèctrica: Mitjançant la digitalització, se'ls ofereix la possibilitat de convertir-se en prosumidors, gestionant el seu consum de manera més eficient i col·laborant en l’equilibri de la xarxa. És com triar unes sabates que ens permetin caminar amb més llibertat i flexibilitat, adaptant-nos a l’entorn.

3.- Inversors i reguladors: Per a ells, el valor resideix a assegurar que les inversions en digitalització es tradueixin en un retorn sostenible, tant en termes financers com en millores mediambientals i sobre tot en els terminis que la tecnologai avança per aportar valor a la societat. Això implica escollir el calçat que millor s’adapti a les demandes del mercat, assegurant que la xarxa pugui suportar els reptes futurs amb eficiència.

La digitalització de les xarxes de distribució elèctrica a Europa és com calçar-se adequadament per a la transició energètica. Només així podrem avançar amb seguretat i eficiència cap a un sistema elèctric més intel·ligent, resilient i sostenible, beneficiant a tots els actors involucrats en aquest viatge.

Ramon Gallart

Reptes energètics.

La darrera setmana vaig estar participant en diferents events per donar una enfoc de com les xarxes elèctriques i els nous actius com poden ser les bateries, son cluas per la electrificació de l'energia i això, com hauria d'impactar favorablement en el teixit industrial espanyol sense oblidar a la societat.

En base a diferents lectures que vaig fer des de diverses fonts, destaca com la dependència energètica d'Espanya planteja seriosos interrogants sobre la viabilitat de la transició cap a l'autosuficiència.

Actualment, el país continua important un 70% de la seva energia, amb una forta dependència del petroli i el gas natural. Tot i que aquesta xifra ha disminuït el 2023, la meta en el PNIEC per reduir la dependència al 50% per a 2030 sembla un repte llunyà.

Malgrat els avenços en energies renovables, com l'eòlica i la solar, el progrés continua sent insuficient. Sectors emergents, com els biocombustibles i l'hidrogen verd, avancen a un ritme lent, desaprofitant el gran potencial d'Espanya. Aquest retard és especialment preocupant si es compara amb la resta de la Unió Europea, on l'adopció de tecnologies netes,  avança més rapidament però, ho ha de fer encara més.

Per si no hi hagés prou la situació es complica tenint en compte que l'energia nuclear, que actualment representa el 20% de la generació elèctrica a Espanya, desapareixerà el 2035. Tot i que és una font energètica sense emissions de carboni, la resistència política i social cap a aquesta tecnologia deixa poques opcions a mitjà termini.

Tot això em porta a veure una desconnexió entre les ambicions polítiques i la realitat industrial del país. No només estan en joc els objectius de sostenibilitat, sinó també la competitivitat econòmica de sectors clau, com per exemple la indústria automobilística, que ja mostra símptomes d'afebliment, amb nivells de producció per sota dels registres previs a la pandèmia. Un altre aspecte es que el teixit industrial tecnologic especialitzat en el sector energètic, també mostra una retrocés en el lideratge a nivell EU.

En definitiva, Espanya ha d'accelerar i reforçar la seva estratègia energètica. Sense una acció decidida i eficaç per impulsar les energies renovables i modernitzar la indústria, el país corre el risc de quedar enrere en un escenari global que es mou ràpidament cap a un futur més sostenible.

Ramon Gallart

Manteniment predictiu a la xarxa de distribució.

Les xarxes elèctriques són cada vegada més complexes de gestionar, especialment amb la creixent integració de fonts d'energia renovable.

En aquest context, és essencial identificar sistemes de manteniment predictiu capaços de preveure la fallada de components crítics, com els interruptors de potència. Actualment, els operadors de les xarxes de distribució tendeixen a substituir els actius quan ja han fallat o a partir d'una estimació de la seva vida útil, cosa que sovint provoca reemplaçaments innecessaris i un augment dels costos

Els sistemes de manteniment predictiu, basats en la captura de dades operatives i en l'anàlisi de la informació provinent de sensors, ofereixen una solució a aquest problema. Aquests sensors poden mesurar el flux d'electricitat, detectar sobreescalfament amb sensors tèrmics, monitoritzar la qualitat de l'aire i identificar intrusions amb càmeres. Aquesta combinació d'informació permet avaluar l'estat real dels actius i predir amb precisió el temps de vida útil restant, optimitzant la seguretat i reduint els costos.

Malgrat els avantatges, els operadors de les xarxes de distribució (DSOs) mostren poc interès a prioritzar aquestes tecnologies predictives. Tot i que estan disposats a invertir en productes intel·ligents que informin de l'estat dels actius, encara no existeix una cultura sòlida per implementar sistemes que anticipin avaries.

Tanmateix, la incorporació de la intel·ligència artificial (IA) en les tasques de manteniment ofereix una oportunitat clau. A mesura que les xarxes es diversifiquen i interactuen amb les energies renovables, la IA i els sistemes de manteniment predictiu es convertiran en eines fonamentals, reduint costos operatius i temps d'inactivitat, alhora que incrementen l'eficiència i fiabilitat de les xarxes.

Ramon Gallart

El futur de la competitivitat europea

El pasat 9 d'octubre, el professor Draghi va presentar el seu informe sobre els reptes que afronta Europa, especialment les seves vulnerabilitats econòmiques.

Aquest informe presenta una anàlisi detallada del panorama energètic d'Europa i els passos estratègics necessaris per assegurar la seva competitivitat econòmica i la seguretat energètica. La discussió destaca els reptes crítics, incloent-hi la dependència excessiva de fonts externes com Rússia, l'abandonament de l'energia nuclear i les oportunitats perdudes en tecnologia solar. L'informe subratlla la necessitat que Europa harmonitzi les seves polítiques industrials, energètiques i comercials, especialment davant l'evolució dels mercats globals i els avenços tecnològics.

Històrica dependència energètica: La dependència d'Europa de l'energia russa, especialment del gas natural, s'ha convertit en una vulnerabilitat important, agreujada per l'escenari geopolític arran de la invasió russa a Ucraïna.

La reducció de l'energia nuclear, que una vegada representava el 30% de l'electricitat d'Europa, i ara s'ha reduït al 15%, ha disminuït la independència energètica d'Europa.

La manca d'una estratègia coherent va portar Europa a cedir el lideratge en tecnologia solar a la Xina.

Reptes actuals del mercat energètic: Els preus de l'energia a Europa són volàtils, amb el gas natural afectant desproporcionadament el preu de tota la barreja energètica, tot i l'augment de les energies renovables.

Les polítiques fiscals d'Europa han convertit l'energia en una font important d'ingressos per als pressupostos nacionals, contribuint encara més a la inestabilitat dels preus.

Camí cap a la competitivitat futura: La integració de les energies renovables és fonamental. L'informe suggereix que Europa ha de reduir la seva dependència del gas natural i desvincular els preus de l'energia de la volatilitat del mercat del gas.

Les tecnologies avançades com l'hidrogen, la captura de carboni i l'energia nuclear (especialment els reactors modulars petits) són essencials per reduir l'impacte ambiental i enfortir la resiliència industrial d'Europa.

Innovació i política industrial: Europa ha d'invertir en innovació en tot el sector energètic, promovent tecnologies que redueixin la dependència dels minerals crítics i fomentant principis d'economia circular.

És urgent una estratègia europea unificada per millorar la coordinació entre els estats membres i alinear les polítiques energètiques, industrials i comercials.

Donar suport tant al costat de la demanda com a l'oferta de tecnologies renovables, alhora que es fomenten associacions amb aliats globals com els EUA, el Japó i el Canadà, és crucial per a l'autonomia estratègica d'Europa.

Consideracions geopolítiques: L'informe destaca la importància estratègica de reduir la dependència de països com la Xina en matèria de minerals crítics i fabricació de tecnologia. Diversificar i establir associacions més sòlides amb països africans i altres actors globals és necessari per assegurar els materials necessaris.

El paper de l'energia nuclear i l'hidrogen: L'energia nuclear, tant en les tecnologies tradicionals com en les innovadores com els reactors modulars petits (SMR), ha de jugar un paper central en la transició energètica d'Europa.

L'hidrogen i les tecnologies de captura de carboni són clau per descarbonitzar les indústries intensives en energia d'Europa, especialment per reduir les emissions dels sectors de la manufactura i el transport.

Oportunitats dels mercats energètics globals: L'informe assenyala desenvolupaments positius en el mercat mundial del gas natural, on s'espera que l'oferta creixi gràcies a l'augment de la producció de països com els EUA i Qatar. Aquest canvi presenta una oportunitat per a Europa per estabilitzar el seu subministrament energètic i els preus.

L'informe insta Europa a adoptar una estratègia energètica coordinada i orientada al futur que aprofiti les tecnologies renovables, enforteixi les polítiques industrials i mitigui la dependència energètica de fonts externes. Mitjançant la promoció de la innovació, l'enfortiment de les aliances i la descarbonització del sistema energètic, Europa pot assegurar el seu futur econòmic i energètic en un paisatge global en ràpida evolució.

Ramon Gallart
https://www.youtube.com/watch?v=5eEBV31bcqk

Cap a les ciutats intel·ligents.

El futur de les ciutats, tal com les coneixem, està canviant ràpidament, avançant cap a un model de ciutat intel·ligent. De fet, la infraestructura necessària per fer realitat aquestes ciutats ja s'està construint.

Gràcies a l'ús de tecnologia avançada, les ciutats poden automatitzar molts dels seus serveis. Per garantir el bon funcionament d'una ciutat intel·ligent, es recullen dades de diverses fonts, com ara els telèfons mòbils i els sensors connectats a xarxes d'alta velocitat. Aquestes dades es processen amb l'ajuda d'ordinadors que utilitzen intel·ligència artificial i tècniques de deep learning per analitzar-les i predir tendències que afecten la ciutat.

Alguns dels usos més comuns d'aquesta tecnologia en ciutats intel·ligents inclouen la gestió del trànsit i dels residus. Per exemple, el reconeixement de matrícules pot identificar vehicles que infringeixen les normes de trànsit, mentre que els algorismes de deep learning poden ajudar a regular el flux de trànsit anticipant congestions. A més, es poden reduir les emissions de CO2 informant els conductors sobre possibles retards i oferint rutes alternatives. Pel que fa a la gestió de residus, mitjançant programes d'IA, es poden classificar de manera eficient els materials reciclables i controlar els nivells de capacitat dels contenidors per optimitzar la seva recollida.

Per millorar les ciutats i fer-les més intel·ligents, és essencial oferir formació que ensenyi els fonaments necessaris per transformar un municipi en àmbits com l'assistència sanitària, el transport, l'energia i la seguretat. Aquesta formació ha d'incloure tant els aspectes tècnics com els socials, per assegurar que els canvis siguin sostenibles i beneficiosos per a la comunitat.

Call entendre la història i l'impacte social darrere de les ciutats intel·ligents, ja que això permet establir unes bases sòlides per al desenvolupament eficient d'aquestes. Analitzar exemples de ciutats intel·ligents arreu del món ens pot oferir una visió clara de com han evolucionat i com les innovacions tecnològiques han transformat la vida quotidiana de les persones, tant en aspectes positius com en reptes que cal afrontar.

En l'àmbit de la sanitat, els professionals mèdics han d'estar ben formats en les noves tecnologies que permeten gestionar digitalment les dades de salut. Això inclou comprendre com funcionen sistemes avançats com la impressió 3D per a la creació de pròtesis i models anatòmics, la cirurgia robòtica que millora la precisió quirúrgica, i la telemedicina, que facilita l'accés a l'atenció mèdica des de qualsevol lloc. A més, és fonamental garantir que aquestes innovacions es despleguin d'una manera que protegeixi la seguretat i la privacitat de les dades mèdiques, amb un focus especial en els protocols de ciberseguretat.

Pel que fa al transport, les ciutats intel·ligents depenen de sistemes de transport intel·ligents que han de tenir en compte la seguretat viària, l'aparcament, la gestió del trànsit i la reducció d'emissions. Aquestes tecnologies ajuden a optimitzar el trànsit urbà, evitant congestions i reduint la contaminació, alhora que milloren la qualitat de vida dels ciutadans amb un transport més eficient i sostenible.

En relació amb l'energia, les ciutats intel·ligents han de respondre a les necessitats creixents de distribució sostenible. La implementació de tecnologies de xarxes intel·ligents (smart grids) permet una gestió eficient de l'energia, integrant fonts renovables com l'energia solar i l'eòlica. Això no només millora l'eficiència energètica a les llars i empreses, sinó que també redueix la petjada de carboni de les ciutats.

No obstant això, amb la integració creixent de tecnologies en una plataforma comuna, les ciutats intel·ligents es tornen més vulnerables a ciberatacs i violacions de dades. Per tant, és imprescindible formar els professionals i els responsables municipals en ciberseguretat. Han de conèixer els diferents tipus de ciberatacs, com poden afectar la seguretat i la privacitat de les persones, i com mitigar els riscos associats. La seguretat cibernètica no només protegeix la infraestructura tecnològica, sinó també els drets i la confiança dels ciutadans.

En definitiva, la transformació cap a ciutats intel·ligents requereix una combinació de formació tècnica, comprensió social i desenvolupament tecnològic, sempre amb una mirada cap a la seguretat i la sostenibilitat.

Ramon Gallart

Estratègies de control per a les Microxarxes

 1. Introducció

L'augment de la penetració de les energies renovables, especialment dels sistemes fotovoltaics solars (PV), als sistemes elèctrics planteja reptes i oportunitats. Les microxarxes (MG) s'han convertit en una infraestructura per integrar aquestes fonts d'energia a la xarxa, oferint una gestió energètica fiable i eficient tant en modes connectats a la xarxa com aïllats. Tot seguit, es revisen tècniques de control avançades per gestionar les operacions de les MG, les transicions entre els modes d'operació, les estratègies de sincronització i la previsió d'irradiació solar per garantir una generació i subministrament d'energia estables i robustos.

2. Control jeràrquic en les Microxarxes

Les microxarxes solen utilitzar un esquema de control jeràrquic que consisteix en tres nivells: control primari, secundari i terciari. Aquesta estructura està dissenyada per complir diversos requisits operatius, assegurant un rendiment òptim tant en escenaris connectats a la xarxa com en mode aïllat.

• Control Primari: Aquest nivell garanteix l'estabilitat local de les unitats de generació distribuïda (DG) ajustant autònomament la tensió i la freqüència, operant a una ràpida velocitat de resposta.
• Control Secundari: És responsable de corregir les desviacions de freqüència i tensió causades per les unitats DG en mode de control primari. Corregeix els desequilibris a un horitzó temporal més llarg.
• Control Terciari: Aquest nivell optimitza el flux de potència i l'intercanvi d'energia entre la MG i la xarxa elèctrica. Garanteix que s'assoleixi l'eficiència econòmica i operativa màxima de la MG.

Un exemple d'aquest sistema de control jeràrquic és el Grup de Coordinació de Control Multi-Agent (MCCG), dissenyat per a una microxarxa intel·ligent basada en inversors de maerna que assegura l'equilibri de tensió i freqüència, gestionant eficaçment les transicions entre diferents modes operatius.

3. Transició Entre els Modes Connectat a la Xarxa i Aïllat

Una de les funcions més crítiques d'una microxarxa és garantir una transició sense interrupcions entre els modes connectat a la xarxa i aïllat. Aquesta capacitat és fonamental per minimitzar els transitoris, protegir les càrregues locals i mantenir l'estabilitat del sistema durant les transicions operatives. Diverses estratègies s'han proposat per aconseguir una transició suau.

L'èxit de la transició depèn de l'elecció del bucle de control adequat. En mode connectat a la xarxa, el control per retroalimentació gestiona els inversors, mentre que en mode aïllat, domina el control de tensió. Per als convertidors paral·lels, s'utilitza el control basat en pendents per assegurar una generació estable d'energia per a les càrregues locals en operació aïllada. És necessari sincronitzar correctament abans de reconnectar la microxarxa a la xarxa per evitar grans transitoris de tensió i corrent, i això es fa normalment amb estratègies de control de pendent basades en tensió (VBD).

4. Sincronització de la Microxarxa

La sincronització d'una microxarxa amb la xarxa principal és un altre aspecte important per garantir una operació estable. S'han investigat diversos mètodes de bucle de bloqueig de fase (PLL), com el PLL senzill, PLL millorat i PLL de quadratura, per detectar i corregir desajustos de fase. Tècniques avançades com el filtratge adaptatiu milloren la sincronització detectant ràpidament les desviacions de freqüència, especialment sota càrregues desequilibrades o senyals distorsionats.

Per a una millor sincronització, sovint s'utilitza un bucle de contro. Aquest bucle sincronitza els inversors amb fonts de tensió (VSI) dins la microxarxa, ajustant la seva tensió i freqüència per igualar els paràmetres de la xarxa. Això permet transicions entre els modes aïllat i connectat a la xarxa.

5. Previsió d'Irradiació Solar

L'energia solar és una de les fonts renovables més prominents, però la seva intermitència i variabilitat poden plantejar reptes per a l'estabilitat de la xarxa. Per minvar aquests problemes, és essencial tenir una previsió precisa de la irradiació solar per predir la quantitat d'energia generada pels sistemes fotovoltaics.

Existeixen diversos mètodes de previsió al llarg dels anys, que van des de models estadístics senzills fins a tècniques avançades d'aprenentatge automàtic i profund. Aquests mètodes utilitzen dades històriques, mesures meteorològiques i imatges de satèl·lits per millorar l'exactitud de les previsions.

• Probabilístics: Tècniques com la regressió de K-Nearest Neighbors més propers i els mètodes d'anàlisi de conjunts s'utilitzen per preveure la radiació solar basant-se en patrons històrics.
• Models d'Aprenentatge Automàtic: Models avançats, com les xarxes de memòria a llarg termini (LSTM), unitats recurrents amb porta (GRU) i xarxes neuronals recurrents (RNN), s'apliquen tant per a la previsió a curt termini (hores o dies) com a llarg termini (mesos o anys). S'ha demostrat que el model GRU és el més eficient per a previsions precises.

Aquests mètodes permeten als operadors de microxarxes i serveis elèctrics predir millor les fluctuacions en la producció solar i ajustar les estratègies de gestió d'energia en conseqüència, cosa que condueix a sistemes d'energia més fiables i eficients.

6. Perspectives Futures en el Control de Microxarxes i la Previsió d'Energia Solar

La integració de nivells alts de generació solar fotovoltaica a les xarxes elèctriques modernes continua evolucionant. S'han identificat diverses direccions de recerca futura per abordar els desafiaments i millorar el rendiment global de les microxarxes:

1. Control d'Inèrcia Virtual: Cal seguir treballant i invesntigant en el desenvolupament d'estratègies avançades de control d'inèrcia virtual per compensar la disminució d'inèrcia a les xarxes amb alta penetració fotovoltaica.
2. Sistemes Híbrids d'Emmagatzematge d'Energia: La combinació de sistemes d'emmagatzematge d'energia basats en bateries amb supercondensadors pot abordar els reptes relacionats amb l'inèrcia sintètica i la regulació de freqüència.
3. Control Avançat per a Inversors Distribuïts: Les tècniques de control predictiu basat en models (MPC) poden aplicar-se als inversors distribuïts per millorar la seva operació en mode aïllat i connectat a la xarxa, assegurant transicions suaus i una millor sincronització amb la xarxa.
4. Integració del Vehicle-a-Xarxa (V2G): Desenvolupar carregadors V2G amb control multicanal que admetin fluxos bidireccionals d'energia activa i reactiva pot millorar l'estabilitat de la xarxa i proporcionar serveis auxiliars addicionals per al control de tensió i freqüència.

7. Conclusió

Les estratègies de control i els avenços tecnològics necessaris per a una gestió eficient de les operacions de les microxarxes i la previsió de l'energia solar. La integració reeixida de la generació fotovoltaica a gran escala a les xarxes elèctriques depèn d'una combinació d'estratègies de control jeràrquic, transicions suaus entre modes d'operació, mecanismes de sincronització robustos i previsions precises de la producció solar. El desenvolupament de tècniques de control avançades i models de previsió intel·ligents serà crucial per garantir l'estabilitat, la fiabilitat i la resiliència dels futurs sistemes d'energia.


Ramon Gallart.

Beneficis de les centrals hidroelèctriques per bombeig reversible.

Els sistemes reversibles de circuit tancat amb bombeig hidroelèctric són els més adequats per a l'emmagatzematge d'energia, considerant els impactes totals dels materials i la construcció.

Segons en va publicar a la revista Environmental Science and Technology, es presenta una nova perspectiva sobre l'energia hidroelèctrica d'emmagatzematge amb bombeig, especialment en aquells sistemes que no estan connectats a fonts d'aigua externes.

L'informe destaca que augmentar la capacitat d'emmagatzematge d'energia pot facilitar una major integració de les fonts d'energia renovable a les xarxes elèctriques. Com que fonts com l'eòlica i la solar no generen electricitat de manera contínua, existeix el risc de restriccions quan es produeix un excedent d'electricitat que no es pot consumir al moment. 

Aquest tipus d'emmagatzematge contribuirà a gestionar els excedents de generació elèctrica i a equilibrar l'oferta i la demanda, garantint així que més electricitat renovable arribi als consumidors. Això es destaca en el document, "Life Cycle Assessment of Closed-Loop Pumped Storage Hydropower in the United States que demostra que l'energia hidroelèctrica d'emmagatzematge per bombeig en circuit tancat és una de les tecnologies amb menys emissions de gasos d'efecte hivernacle.

El potencial d'escalfament global (GWP) de les tecnologies d'emmagatzematge d'energia és actualment un obstacle que limita l'aprofitament ple de la generació elèctrica a partir de fonts renovables. L'emmagatzematge d'energia pot ajudar a incrementar la capacitat de la xarxa per acollir fonts com l'eòlica i la solar. L'energia hidroelèctrica reversible, tot i ser una tecnologia consolidada, compta amb poca informació sobre les seves emissions de gasos d'efecte hivernacle. No obstant això, aquest estudi ofereix una avaluació del cicle de vida d'aquesta tecnologia, demostrant el seu impacte reduït en termes de GWP.

L'energia hidroelèctrica reversible es compara amb altres quatre tecnologies d'emmagatzematge:

Emmagatzematge d'energia amb aire comprimit (CAES)

Bateries d'ions de liti (LIB)

Bateries de plom-àcid (PbAc)

Bateries de flux redox de vanadi (VRFB)

Mentre que l'energia hidroelèctrica de bombeig reversible està dissenyada per a un emmagatzematge de llarga durada i ofereix corrent de curt-circuit, les bateries són més adequades per a períodes d'ús més curts i tenen més limitacions per proporcionar corrent de curt-circuit.

No totes les tecnologies d'emmagatzematge d'energia ofereixen els mateixos serveis. Per exemple, tant l'emmagatzematge d'energia amb aire comprimit com la hidroelèctrica de bombeig poden proporcionar inèrcia i resiliència a la xarxa. Tanmateix, l'energia hidroelèctrica de bombeig produeix aproximadament una quarta part de les emissions de gasos d'efecte hivernacle en comparació amb el sistema d'aire comprimit.

L'informe presenta els càlculs del GWP atribuïts a 1 kWh d'electricitat emmagatzemada i lliurada a la subestació de la xarxa més propera, amb un rang estimat de 58 a 502 grams de diòxid de carboni per kWh.

Per tant, l'energia hidroelèctrica té el GWP més baix per unitat funcional, seguida de les bateries d'ions de liti (LIB), les bateries de flux redox de vanadi (VRFB), l'aire comprimit (CAES) i les bateries de plom-àcid (PbAc). També es conclou que certes decisions, com la construcció en terrenys abandonats en lloc de zones verdes, podrien reduir el GWP en un 20%..

Ramon Gallart.

Nova Bateria De Metall Líquid.

Per a qualsevol bateria, el cost és una variable per que esdevingui com a opció viable per a l'emmagatzematge d'energia a la xarxa elèctrica. 

Un anàlisi del MIT explica i  demostra que l'emmagatzematge d'energia hauria de costar al voltat del 20 US$ per quilowatt-hora perquè la xarxa elèctrica pugi esser completament alimentada per energai eòlica i solar. 

Segons un informe del Pacific Northwest National Laboratory, un sistema de bateries d'ions de liti connectats a la xarxa de 100 MWh, avui costa uns 405 US$/kWh. 

Però una nova bateria de metall líquid que està en desenvolupament, podria reduir considerablement els costos d'emmagatzematge d'energia.

Per fer aquests estudis cal tenir en compte l'assequibilitat  de les diferents bateries que s'han dessenvolupant al llarg dels anys, inclosa una nova i recent bateria d'alumini i sofre.

L'start-up Ambri, va inventar una bateria de metall líquid, que contenia elèctrodes de metall fos i un electròlit de sal fosa. Aquesta bateria, costa entre 180 US$/ kWh i 250 US$/kWh depenent de la seva capacitat. No obstant, es preveu que el seu cost acabi essent d'uns 21 US$/kWh el 2030, segons un article de Sadoway que es va publicat l'octubre de 2021 a la revista Renewable and Sustainable Energy Reviews. 

El menor cost de la bateria de metall líquid sorgeix dels materials que són més simples, de la química i del disseny del sistema en comparació amb l'ió de liti, conjuntament amb la seva vida útil, que és més llarga. El concepte d'una bateria de metall líquid la fa única per a l'emmagatzematge estacionari. No és inflamable, a diferència del lit i és resistent a la capacitat d'esvaïment. Es tenen dades sobre milers de cicles de càrrega, que són anys de funcionament de fetm es preveu una vida útil de 20 anys al 95% de la seva capacitat. 

Les bateries convencionals es fabriquen normalment amb dos elèctrodes sòlids —grafit i un òxid de metall de liti en el cas de bateries d'ions de liti— i un electròlit líquid, juntament amb separadors, membranes i altres elements que sumen costos. Durant els cicles de càrrega i descàrrega, a mesura que els ions de l'electròlit entren i surten dels elèctrodes, els materials sòlids s'expandeixen i es contrauen. Els canvis de volum repetits trenquen les partícules amb el pas del temps, fent que la capacitat de la bateria s'esvaeixi.

La bateria de metall líquid d'Ambri consta de tres capes líquides apilades en funció de la densitat. El més dens, un càtode d'antimoni fos, es troba a la part inferior, l'ànode d'aliatge de calci que és lleuger, es troba a la part superior i l'electròlit de sal de clorur de calci de densitat intermèdia es troba al mig.

El disseny de metall líquid requereix menys components i la química es basa en l'aliatge, de manera que no hi ha cap ruptura del material sòlid. Durant la descàrrega, l'ànode de calci allibera ions de calci que es mouen a través de l'electròlit fins al càtode, on formen un aliatge de calci-antimoni. El procés s'inverteix durant la càrrega. 

La companyia ha aconeguit una gran comanda de bateries des de Microsoft, que vol desfer-se dels generadors dièsel com a fonts d'energia de reserva als seus centres de dades. 

A mesura que la prodcucció d'aqeustes batgeries creixi, caldrà assegurar subministrament constant d'antimoni. Gairebé el 90 % de l'antimoni del món, prové de la Xina, Rússia i Tadjikistan, segons Investor Intel. 

Ramon Gallart

Base de Dades de materials rars per generació renovable.

El vent i el sol són fonts d'energia inesgotables, però els materials necessaris per construir turbines eòliques i panells solars no són tan abundants. Metalls com el neodimi, el disprosi i el praseodimi, coneguts com a terres rares, són essencials per al funcionament d'alguns aerogenerador. 

Tot i que aquests noms poden sonar desconeguts, el seu paper és fonamental en la tecnologia de l'energia renovable. De manera similar, l'energia solar també depèn de materials com l'alumini i el zinc, indispensables per convertir la llum solar en electricitat.

Per això és important disposar d'una base de dades com la Renewable Energy Materials Properties Database (REMPD), que ofereix informació sobre les necessitats de materials per a les centrals d'energia eòlica i solar. Aquesta base de dades quantifica la demanda de materials per megawatt (MW) de capacitat de generació i compara aquesta demanda amb els subministraments actuals.

El REMPD és el primer recurs d'aquest tipus, dissenyat per comprendre la quantitat i el tipus de materials que s'utilitzen en les plantes d'energia renovable. A més, permet explorar la disponibilitat de materials tant a nivell nacional com global, i avaluar els possibles riscos de subministrament.

Tot i que és difícil predir com evolucionaran les cadenes de subministrament per satisfer l'augment de la demanda de materials, el REMPD proporciona dades essencials per entendre les possibles tensions que podrien afectar aquestes cadenes. Aquesta informació inclou una àmplia gamma de materials utilitzats en noves tecnologies d'energia renovable, detallant-ne el tipus, la quantitat, el país d'origen, els usos, la disponibilitat prevista i les propietats físiques.

A més, s'ha realitzat una nova anàlisi de les necessitats futures de materials per al desplegament de l'energia eòlica, tenint en compte l'augment de la mida de la tecnologia, recollit a l'informe  Materials Used in US Wind Energy Technologies: Quantities and Availability for Two Future Scenarios .

Per assolir els objectius d'una xarxa elèctrica lliure de carboni l'any 2035 i una economia de zero emissions netes el 2050, la indústria eòlica hauria d'incrementar la construcció de noves plantes en un factor de cinc o deu. Segons l'informe, aquesta expansió podria incrementar la demanda de materials específics, com la fibra de carboni, més enllà dels subministraments mundials actuals.

Estudis anteriors ja havien analitzat les necessitats de materials per a tecnologies renovables específiques i en escenaris futurs de baixes emissions de carboni. No obstant això, aquest estudi és el primer que proporciona una estimació detallada dels materials necessaris per aconseguir un sector elèctric lliure de carboni als EUA l'any 2035.

El REMPD també s'ha utilitzat per calcular la quantitat de materials necessària per assolir els escenaris futurs de desplegament de l'energia eòlica, tenint en compte tant els objectius de descarbonització com les polítiques actuals que influeixen en el sector.

Cal destacar que els aerogeneradors no són l'única tecnologia que necessita fibra de carboni. Altres indústries competeixen pels mateixos materials limitats, com ara l'automobilística, l'aeronàutica i fins i tot la fabricació d'articles per a la llar, com bicicletes, pals d'hoquei o de golf. A més, els elements de terres rares, com el neodimi, el disprosi i el praseodimi, essencials per als generadors de turbines eòliques, tot i no ser escassos com el seu nom indica, estan sotmesos a una gran demanda i són vulnerables a interrupcions en la cadena de subministrament.

Aquests metalls també es fan servir en dispositius com telèfons mòbils, discs durs d'ordinadors i sistemes de guia, i la major part dels elements de terres rares necessaris per a les turbines eòliques s'importen actualment de la Xina.

Es preveu que la demanda de fibra de carboni augmenti considerablement a mesura que l'energia eòlica es desplega més, especialment amb el creixement de la mida de les pales, que utilitzen cada cop més fibra de carboni.

Per evitar que la demanda superi l'oferta, s'han identificat diverses estratègies clau:

1. Augmentar la producció nacional d'aquests materials d'alta demanda.
2. Diversificar i ampliar les fonts d'importació.
3. Reduir les necessitats materials substituint-los per alternatives o dissenyant components més lleugers.
4. Promoure l'ús de materials reciclats o components reutilitzats en lloc de materials verges.

Algunes tecnologies eòliques també podrien alleugerir la pressió sobre els subministraments globals de materials. Per exemple, els sistemes de torres híbrides utilitzen més formigó i menys acer, i els dissenys alternatius de generadors podrien integrar materials diferents dels metalls de terres rares.

En el futur, el REMPD també podria utilitzar-se per realitzar anàlisis de cicle de vida tant per a la indústria eòlica com solar, ajudant així a comprendre millor quins materials, mètodes de fabricació i processos de reciclatge podrien contribuir a reduir la petjada de carboni i la dependència de nous materials.

Tot i que l'informe se centra en l'energia eòlica als EUA, el REMPD també inclou els materials necessaris per a centrals solars futures. A més, la base de dades està dissenyada per a una expansió futura que podria incloure altres tecnologies d'energia renovable, com plantes geotèrmiques o sistemes d'emmagatzematge amb bateries, així com informació sobre emissions i impactes ambientals derivats de l'ús de materials.

Ramon Gallart

Captura directa de CO2 a l'oceà.

Un dels processos per a la captura de carboni dels oceans funciona de manera similar a una dessalinitzadora. Consisteix en aplicar pressió a un volum d’aigua marina per fer-la passar a través d’una membrana, amb l’objectiu de separar-ne aproximadament un 1%, convertint-la en salmorra concentrada mitjançant una màquina d'electrodiàlis.

L'electrodiàlisi, un procés utilitzat en diverses indústries, inclosa la dessalinització, fa passar l’aigua per una sèrie de membranes electrificades (preferentment amb l'ús d'energies renovables). Cada membrana separa diferents molècules de l’aigua, formant solucions àcides i alcalines. L'àcid es barreja amb l'aigua restant de l'oceà, on provoca una reacció amb els ions de bicarbonat, fent que el CO₂ s'alliberi en forma de bombolles. Posteriorment, s'ha d'afegir l'àlcali a l'aigua per neutralitzar-la abans de ser retornada al mar.

La captura directa de CO₂ de l'aire sol dependre de grans ventiladors que mouen l'aire sobre materials costosos que l'absorbeixen. Capturar CO₂ des dels oceans, però, té un avantatge natural: l'oceà ja actua com un gegantí absorbent natural de CO₂. Així, no cal construir màquines per manipular l'aire, ni utilitzar absorbents químics, ni gestionar subproductes. Tot i que la filtració de l'aigua implica un cert cost energètic, el principal desafiament és el consum d'energia per al bombeig i l'electrodiàlisi, que, tot i així, resulta més econòmic que les tecnologies actuals de captura d'aire.

L'empresa Captura Corporation ha desenvolupat un innovador sistema de "flux reactiu" que passa aigua marina per dues cel·les electroquímiques en tàndem. En la primera cel·la, un elèctrode de bismut allibera protons que descomponen els carbonats i bicarbonats de l'aigua, alliberant el CO₂, mentre que un altre elèctrode de clorur de plata allibera ions per equilibrar la càrrega. Després, una cambra de buit extreu les bombolles de CO₂, i en la segona cel·la, les reaccions s’inverteixen abans que l'aigua neutralitzada torni a l'oceà.

Aquest procés electroquímic senzill, que utilitza corrent elèctric i bombolles d'aire per provocar reaccions que generen carbonat de calci i hidrogen, consumeix uns 2,2 MWh d'energia per tona de CO₂ eliminat. No obstant, la meitat d'aquest consum es compensa amb la producció de 35 kg d'hidrogen per tona de CO₂ capturat, un subproducte valuós que Boeing ja ha comprat per utilitzar com a combustible d'aviació sostenible.

L'escalabilitat del projecte, per eliminar més de 100.000 tones de CO₂ anuals, dependrà de la capacitat de produir electròlits a gran escala. A diferència de l’electròlisi d’aigua pura, l’electròlisi d’aigua salada és un camp emergent.

Tot i això, mentre empreses i inversors es mobilitzen per desenvolupar aquestes tecnologies de captura oceànica de CO₂, els ecologistes adverteixen sobre els possibles riscos per als ecosistemes marins. És crucial que aquestes tecnologies avancin de manera responsable, sense posar en perill la salut dels oceans i les comunitats que en depenen.

Tot i la urgència de la crisi climàtica i la necessitat d’eliminar carboni dels oceans, hi ha alternatives naturals i provades, com la conservació i restauració de les algues marines. Les tecnologies electroquímiques encara presenten moltes incògnites, i el risc d'invertir-hi grans sumes sense conèixer completament els seus efectes col·laterals és elevat.

Cal recordar que l'absorció de CO₂ ja està alterant la química dels oceans, creant un entorn més àcid. Qualsevol intervenció química o electrolítica podria modificar de manera inesperada la química local i el pH, per això és essencial assegurar que no es generin productes químics que puguin danyar la vida marina

Ramon Gallart

Innovació Interna i Externa: Complementàries o Substitutes?

La innovació és un factor estratègic en el desenvolupament i la competitivitat de les empreses, especialment en l'entorn empresarial dinàmic actual.

Aquestes línies pretenen abordar la dicotomia entre la innovació interna i externa que derrerament he pogut observar en diverses empreses del sector energètic. Per tant en base a la meva experiència basada en una exploració sobre si aquestes estratègies són complementàries o substitutes voldria donar una opinió de com les empreses podrien adoptar sistemes oberts i tancats d'innovació per optimitzar el seu rendiment.

L'article pretén proporcionar un marc per entendre les complexitats i les millors pràctiques en la gestió de la innovació en base a la meva experiencia personal.

Innovació Interna vs. Externa

Innovació Interna: La innovació interna se centra en el desenvolupament d'activitats de recerca dins de l'empresa, utilitzant recursos i capacitats internes per generar nous productes i processos que aportin valor assumint un risc. Aquest enfocament enforteix el coneixement base i les competències organitzacionals, tot i que pot portar a una visió miop si s'ignora el que pasa en el sector.

Innovació Externa: La innovació externa, d'altra banda, implica la incorporació de coneixements i tecnologies de fonts externes. Aquesta estratègia ofereix accés a una varietat d'oportunitats i evita l'esgotament tecnològic. No obstant això, pot presentar dificultats en termes d'integració i gestió del coneixement extern.

Sistemes Tancats o Oberts

Sistemes Tancats: Els sistemes tancats d'innovació es concentren en el desenvolupament intern, aïllant-se d'influències externes. Tot i que aquest enfocament pot protegir la propietat intel·lectual i mantenir el control, pot limitar l'exposició a idees noves i rellevants de l'entorn.

Sistemes Oberts: Els sistemes oberts d'innovació combinen fonts internes i externes de coneixement, permetent una major flexibilitat i adaptabilitat. Aquest enfocament es veu impulsat per la difusió de tecnologies digitals, com el crowdsourcing, que amplia la recerca d'innovació tant dins com més enllà dels límits organitzacionals.

Complementarietat vs. Substitució

Complementarietat: En base a la meva experience coinicedeixo amb molts estudis els quals, suggereixen que la combinació d'innovació interna i externa és complementària. Empreses amb capacitats d'absorció ben desenvolupades poden integrar eficaçment el coneixement extern amb els seus processos interns, millorant el seu rendiment i competitivitat. La teoria de la capacitat d'absorció indica que per beneficiar-se del coneixement extern, les empreses han de tenir la capacitat de reconèixer, assimilar i aplicar aquesta informació adequadament. A més, la superposició entre la nova informació externa i el coneixement base intern facilita la comprensió i integració creativa.

Substitució: No obstant això, he obesrvat que hi han opinons que planteja que la innovació interna i externa poden ser substitutives. Arguments com el síndrome de "no inventat aquí" o al contrari " nosaltres no sabem innovar com els de fora" suggereixen que els esforços per buscar coneixement extern o intern poden ser rebutjats, afectant negativament les activitats de R+D+i.

Certament,  l'obertura a coneixements externs pot portar a filtracions d'informació valuosa cap als competidors, debilitant la base de coneixement interna. Les diferències en els processos d'aprenentatge intern i extern també poden generar asimetries d'informació, dificultant la integració del coneixement.

El Dilema Organitzacional

El dilema entre adoptar innovació interna o externa depèn dels recursos i capacitats dinàmiques de l'empresa. La teoria de Recursos i Capacitats indica que els recursos estratègics són heterogenis i no perfectament mòbils, cosa que significa que l'efectivitat de la integració de fonts internes i externes varia segons les característiques de cada empresa. Les empreses amb altes capacitats d'absorció, adaptació i aprenentatge tendeixen a veure la innovació interna i externa com a complementàries, mentre que aquelles amb menors capacitats poden enfrontar problemes d'integració.

Per tant, les empreses no han d'optar exclusivament per fonts internes o externes d'innovació, sinó buscar formes d'integrar-les eficaçment. Els sistemes oberts d'innovació, que combinen inputs interns i externs, responen millor a les necessitats de les empreses. No obstant això, la relació entre la innovació interna i externa depèn de les capacitats organitzacionals per absorbir i adaptar el coneixement extern.

La gestió de la innovació ha de ser flexible i adaptativa, permetent a les empreses aprofitar tant els seus recursos interns com les oportunitats externes.

Serai de valor identificar les variables que influeixen en la complementarietat o substitució d'aquestes fonts d'innovació, per proporcionar un marc més detallat que guiï les empreses en la seva estratègia d'innovació.

Ramon Gallart

Oportunitats dels sistemes MVDC per les xarxes de distribució.

Oportunitats que podria aportar els sistemes MVDC (sistemes de corrent continu de mitja tensió) i les tecnologies necessàries per implementar-les. 

Ja estan disponibles tecnologies per implementar xarxes MVDC en les xarxes de distribució. Les xarxes de distribució en general operen des de nivells de 3 kV fins a  45 kV i des de 66 kV fins145 kV per les arquitectures de subtransport dels distribuïdors. 

Això permet utilitzar diversitat de tecnologies que engloben els rangs de tensió esmentats per tant  ofereixen flexibilitat en la selecció de la topologia requerida.

Des de la "Guerra dels Corrents" entre Thomas Edison i Nikola Tesla, durant els darrers 100 anys, els sistemes elèctrics han estat predominantment en AC. Els sistemes en DC s’han utilitzat en certes aplicacions, però ara els seus avantatges podrien complementar els sistemes tradicionals en AC per moltes situacions. En comparació amb els sistemes AC, els sistemes DC ofereixen una millor capacitat de transferència, més flexibilitat i controlabilitat, i una major fiabilitat en el subministrament elèctric. El MVDC podria substituir l'AC en diverses aplicacions, com ara el desenvolupament d'innovadores xarxes de distribució.

Tot i que els sistemes HVDC ja s'han implementat en les xarxes de transport d'energia elèctrica, el MVDC és una oportunitat que cal tenir en compte en les estratègies de les xarxes de distribució.

Hi ha sistemes MVDC implementats amb èxit en xarxes de distribució que faciliten la gestió d'energia renovable i la interconnexió entre subestacions de distribució.

Des dels principis del segle XX, quan va començar l'electrificació mitjançant xarxes de distribució, aquestes han estat majoritàriament en AC. Aquesta s'ha utilitzat a causa de la facilitat amb què es poden augmentar/reduir les tensions amb transformadors, cosa que redueix les pèrdues de potència. No obstant això, els avenços en Voltage Source Converters (VSC) han obert la porta a connexions per xarxes de distribució en MVDC.

En àrees urbanes densament poblades, la demanda d’electricitat està augmentant a mesura que creix la població, la qual cosa exerceix pressió sobre les capacitats de subministrament. No obstant això, el sistema AC està arribant al seu límit pel que fa a espai per a noves subestacions i línies. Els conductors DC tenen una capacitat de transferència aproximadament 1,5 a 1,8 vegades superior a la d'un cable i també són més eficients. Per tant, el MVDC podria oferir l’augment de tensió i capacitat necessaris en àrees congestionades mitjançant la conversió de línies MVAC a MVDC.

Una altra limitació dels sistemes AC és la necessitat de compensació de potència reactiva. Utilitzar DC permet eliminar els requisits d'equilibri o compensació entre les tres fases. Els convertidors que connecten xarxes DC i AC podrien oferir suport i control de tensió als sistemes AC, un dels temes claus on els distribuïdors tenen la seva major responsabilitat i poden aportar gran valor.

Ramon Gallart.