Cap a un Futur Net i Compartit: l’Energia Que Pot Unir Europa.

L’energia a Europa: Com superar la fractura generacional i avançar cap a un futur sostenible.

En un moment en què la transició energètica ja no és opcional sinó urgent, Europa es troba davant un repte complex: com fer el canvi cap a energies netes sense deixar ningú enrere? Les decisions sobre com produïm, distribuïm i consumim energia no només tenen un impacte ambiental, sinó també social, econòmic i polític. I com mostra el cas d’Austràlia, que també afronta divisions profundes en matèria energètica, Europa ha de vigilar de no caure en la mateixa trampa: convertir l’energia en un camp de batalla generacional i ideològic.

Arreu del continent europeu, les generacions més joves mostren un suport clar i decidit a les energies renovables. Volen un futur descarbonitzat, impulsat per fonts com el sol, el vent, l’aigua i les bateries. Són conscients del risc climàtic i exigeixen accions urgents. Però aquest entusiasme no sempre es comparteix amb les generacions més grans, sovint més preocupades per la fiabilitat i l’accessibilitat dels sistemes energètics, especialment en contextos d’inflació i incertesa econòmica.

Aquesta divergència no és una barrera insalvable, sinó un punt de partida per a polítiques energètiques més intel·ligents i inclusives. Per exemple, a Suècia, un país amb un alt percentatge d’energia nuclear, s’ha observat que els joves donen suport tant a les renovables com a la nuclear, especialment quan pugen els preus de l’electricitat. El que demanen, en el fons, és energia neta, sí, però també estable i assequible. Això obre la porta a solucions híbrides i equilibrades.

A la Unió Europea, el debat sobre l’energia nuclear ha tornat amb força. Alguns països com França, Finlàndia i Polònia aposten per reactors com a part de la solució climàtica, mentre d’altres, com Alemanya, han decidit abandonar-la. Aquest debat, sovint polaritzat, pot generar desconcert i desconfiança entre la ciutadania. En aquest context, cal una comunicació clara i basada en dades, que expliqui els costos, els riscos i els beneficis de cada opció sense simplificacions.

Però el repte més gran és social. Si els preus de l’energia continuen pujant, el suport ciutadà a la transició verda pot afeblir-se, fins i tot entre els qui hi estan a favor per motius ambientals. La pobresa energètica ja afecta milions d’europeus, i si no s’hi posa remei, pot convertir-se en un obstacle polític i ètic insalvable.

Què es pot fer? La resposta no passa per escollir entre verd o segur, entre renovables o nuclear, entre joves o grans. Es tracta de construir un camí comú, amb mesures de transició que protegeixin els més vulnerables i donin confiança a tota la societat.

La clau és no presentar l’energia com un joc de suma zero, on un grup guanya i un altre perd. A Europa, tenim els recursos, el coneixement i la capacitat democràtica per fer una transició justa, àgil i ambiciósament climàtica. Però només ho aconseguirem si el camí es fa amb empatia, escolta i responsabilitat.

L’energia no hauria de dividir-nos, sinó unir-nos. En un continent que ja ha superat grans reptes col·lectius, l’oportunitat de transformar el nostre sistema energètic pot ser també una oportunitat per renovar el pacte social entre generacions, territoris i visions de futur.

Ramon Gallart

Quan surt més a compte un vehicle elèctric?

Tot i els avenços tecnològics i l’interès creixent per reduir les emissions de gasos contaminants, els vehicles elèctrics encara són, en general, més cars que els vehicles de combustió interna. 

Aquesta diferència de preu inicial sovint genera dubtes entre els compradors que es pregunten si, a la llarga, un cotxe elèctric pot resultar més econòmic. Per respondre aquesta pregunta cal tenir en compte tots els costos associats al llarg de la vida útil del vehicle, no només el preu de compra.

L’anàlisi del cost total de propietat inclou despeses com el combustible (electricitat o gasolina), el manteniment, les reparacions, les assegurances, els impostos, el finançament i, en alguns casos, les ajudes públiques. Si algun d’aquests elements s’exclou o es calcula incorrectament, els resultats poden estar esbiaixats i no reflectir la realitat.

Alguns estudis recents suggereixen que els petits vehicles elèctrics amb una autonomia d’uns 350 km ja poden ser igual de cars o, fins i tot, més barats que els seus equivalents de combustió. En canvi, els models més grans i amb autonomies superiors  (al voltant de 650 km) continuen sent clarament més cars. Els SUV elèctrics de mida mitjana només assoleixen la paritat de costos amb els de combustió quan reben subvencions governamentals.

Les condicions de l'entorn també juguen un paper determinant. Els vehicles elèctrics són més competitius en entorns urbans, especialment en zones amb preus alts de la gasolina, electricitat relativament barata, climes temperats i una bona infraestructura de càrrega. A més, la disponibilitat d’ajuts pot alterar significativament l’equació econòmica.

Una investigació realitzada als Estats Units mostra que un sedan elèctric amb autonomia mitjana pot igualar el cost d’un vehicle de combustió entre els 3 i 7 anys de propietat. No obstant això, aquest estudi no va considerar els ajuts econòmics, i tampoc es va aplicar a zones rurals, on els costos i les necessitats poden ser diferents. A més, hi ha incògnites importants, com la possibilitat que, fora de la garantia, calgui substituir les bateries, que són molt costoses, tot i que actualment les garanties arriben a un mínim de 8 anys o 150.000 km.

Finalment, el factor que més influeix en la rendibilitat d’un vehicle elèctric és la capacitat de carregar-lo a casa. Quan això és possible, l’electricitat acostuma a ser molt més econòmica que la gasolina, fet que redueix considerablement els costos recurrents. En canvi, si la càrrega domèstica no és una opció i s’ha de recórrer a punts de càrrega públics, sovint més cars, és molt probable que un vehicle elèctric no arribi a ser més econòmic que un de combustió durant la seva vida útil..

Ramon Gallart.

Apagades, plaques solars i oportunitats perdudes: cap on va el sistema elèctric?

Una reflexió sobre els reptes reals de la transició energètica: apagades, renovables mal integrades i la necessitat urgent de modernitzar el sistema elèctric per fer-lo més segur i eficient.

El dissabte passat (26/4/2025) compartia una opinió sobre la davallada del sector fotovoltaic a Espanya. La veia com molt més que un sotrac puntual: és el símptoma d’un model energètic mal planificat i amb mancances estructurals greus. Amb una sobreoferta mal gestionada, absència de bateries i falta de suport institucional, el país està desaprofitant el seu enorme potencial solar des de la base. A l’article de l’Observatorio de la Energía hi vaig posar el focus en aquesta oportunitat perduda i vaig alertar de la necessitat urgent de repensar l'estratègia. Només amb una reforma profunda es podrà reconduir aquest col·lapse de mercat cap a un futur sostenible i eficient.

Avui voldria opinar sobre el que va passar el dilluns 28 d’abril, com una mostra evident que el nostre sistema elèctric es troba en una cruïlla històrica. Vivim una transició energètica imparable, amb l’objectiu de descarbonitzar l’economia, incrementar la sobirania energètica i democratitzar la producció. Però aquesta evolució, tot i ser necessària, no està exempta de reptes. L’incident que va provocar l’apagada massiva a Espanya i Portugal ha estat un toc d’atenció sobre la complexitat d’un sistema elèctric que ja no pot dependre exclusivament dels paradigmes del segle XX.

Des dels inicis de l’energia elèctrica per a usos industrials i posteriorment per a les llars, el sistema elèctric ha funcionat gràcies al principi físic dels generadors síncrons convencionals, capaços de generar tensió i freqüència des de la seva excitatriu connectada al mateix eix dels generadors, i a la inèrcia proporcionada pels volants d’inèrcia i les masses pròpies del conjunt turbina-generador, típicament instal·lats a les centrals tèrmiques, nuclears i hidroelèctriques. Aquest conjunt de característiques físiques és capaç de proporcionar estabilitat dinàmica gràcies a la seva capacitat d’absorbir o lliurar energia momentàniament davant canvis sobtats a la xarxa.

Però la transformació i evolució de les tecnologies de generació, com l’eòlica i la solar, interactuen amb la xarxa a través d’equips d’electrònica de potència moderna que, tal com estan dissenyats avui dia per complir les condicions operatives requerides, no disposen de massa rotatòria. Això fa que el comportament tradicional del sistema s’hagi vist alterat.

Desenvolupar sistemes de generació amb convertidors que puguin funcionar com a síncrons (generant tensió, freqüència estable i emulant dinàmiques d'inèrcia), funcionalitats que ja és possible incloure en els convertidors, permetrà una millor integració de les renovables al sistema.

No tinc cap mena de dubte que el futur de la integració massiva de renovables va en aquesta direcció: el comportament com a font de tensió pot garantir una major estabilitat al sistema, a més de permetre l’arrencada d’aquestes plantes des d’una aturada total, ajudant així a la recuperació del servei. Aquesta tecnologia és la coneguda com a grid-forming converters i, sens dubte, és una de les claus per permetre una integració massiva de renovables sense comprometre la seguretat del sistema elèctric.

Si bé el debat sobre si és possible operar una xarxa sense inèrcia encara està obert, hi ha escenaris on això ja s’està investigant activament. És evident que cal seguir avançant tant en l’adaptació tecnològica com en la regulació i la planificació per fer compatible una generació energètica neta, descentralitzada i variable amb una operació del sistema robusta i fiable.

L’apagada del 28 d’abril no hauria de ser vista com una amenaça al progrés, sinó com un episodi que ens recorda que la transformació energètica va acompanyada d’un aprenentatge col·lectiu. No podem frenar la transició per por als errors. Al contrari, cal escoltar-los, entendre’ls i traduir-los en més inversió, més innovació i més col·laboració entre administracions, operadors, empreses i ciutadania. Perquè, al capdavall, l’objectiu és clar: un sistema elèctric que no només sigui net, sinó també intel·ligent, resilient i preparat per al futur.

Noruega i El Futur Elèctric Que Ja Ha Començat.

Noruega lidera el món en l'adopció de vehicles elèctrics, una posició que no és fruit de la casualitat, sinó del treball constant des de la dècada de 1990.

El país escandinau va apostar aviat per una estratègia sòlida basada en finançament públic i incentius governamentals, fent possible que els vehicles elèctrics esdevinguessin una alternativa real per als seus ciutadans. Una de les claus del seu èxit va ser la inversió inicial en infraestructura de recàrrega, que va eliminar una de les grans barreres psicològiques de l’època: l’ansietat per l'autonomia.

Mentre Noruega marca el camí, el món s'encamina cap a una revolució automobilística. Es preveu que els vehicles elèctrics representin dos terços de les vendes mundials de cotxes l'any 2030. Tot i així, segons el World Resources Institute, per mantenir l'escalfament global per sota d'1,5 graus Celsius, seria necessari que entre el 75% i el 95% de les vendes de vehicles de passatgers fossin elèctrics en aquesta mateixa data. Altres països, com Islàndia, Suècia, els Països Baixos i la Xina, també han fet passos importants en aquesta direcció. El 2022, però, encara existia una distància considerable respecte Noruega: només el 41% de les vendes d'Islàndia, el 32% de Suècia, el 24% dels Països Baixos i el 22% de la Xina eren de vehicles elèctrics. Tot i això, aquests països han establert objectius ambiciosos per reduir aquesta escletxa de cara al 2030.

La confiança en un futur elèctric global no és només un desig. Les dades acompanyen l'optimisme: si bé la taxa de creixement anual de les vendes de vehicles elèctrics ha estat del 65% en els últims cinc anys, el món només necessitaria mantenir una mitjana del 31% anual fins al 2032 per assolir les fites climàtiques marcades. Això mostra un ritme assolible si es mantenen i amplien les polítiques de suport.

Els vehicles pesants i comercials també estan entrant en aquesta transformació. Trenta-tres països s'han unit a l'acord Global Commercial Vehicle Drive to Zero, que vol assolir el 100% de vendes de camions i autobusos d'emissions zero per al 2040, amb un objectiu intermedi del 30% per al 2030. Més d'una dotzena de nacions europees són signatàries d'aquest acord, en sintonia amb la promesa de la Unió Europea de reduir les emissions mitjanes de CO₂ dels vehicles en un 45% per al 2030 i un 90% per al 2040.

Tot i no ser signant de l'acord Drive to Zero, Alemanya no s'ha quedat enrere: el seu govern ha establert que per aqust 2025, almenys la meitat dels nous vehicles de la seva flota pública siguin elèctrics, amb l'objectiu que el 2030 tots utilitzin tecnologies de conducció respectuoses amb el medi ambient.

A mesura que la demanda de vehicles elèctrics creix, els avenços tecnològics han fet baixar els preus de les bateries, reduint així el cost total de propietat dels vehicles elèctrics fins a situar-lo proper, o fins i tot inferior, al dels cotxes de combustió. Aquesta tendència, juntament amb polítiques públiques decidides, augura una acceleració encara més gran del canvi. La Unió Europea, per exemple, té l'objectiu de quintuplicar la seva flota de vehicles elèctrics, passant dels aproximadament 8 milions actuals als 40 milions l'any 2030. Per assolir aquest repte, comptarà amb el suport d’importacions de vehicles elèctrics xinesos, superant el milió d'unitats anuals.

La carrera cap a la mobilitat elèctrica està en marxa tot i que avança lentament, per això cal que l'esforç conjunt de governs, indústria i consumidors  transformi radicalment el panorama de la mobilitat global en els pròxims anys.

Ramon Gallart

Les Bombes De Calor Que Desafien El Fred Extrem.

Les bombes de calor no han estat habituals en regions molt fredes. Durant anys, aquest sistema no era prou eficaç a temperatures sota zero.

La realitat és que això està canviant. De fet, diversos fabricants han aconseguit avenços tecnològics que permeten a les bombes de calor funcionar de manera eficient, fins i tot quan el termòmetre baixa a -15 °C o menys.

Per demostrar-ho, vuit grans marques del sector —com Bosch, Daikin, Trane o Midea— van participar en el  Cold-Climate Heat Pump Technology Challenge, un repte organitzat pel Departament d’Energia dels Estats Units i Natural Resources Canada. L’objectiu era demostrar que les seves bombes poden mantenir una casa calenta fins i tot amb temperatures extremament baixes.

Els resultats han estat bons. Totes les empreses participants han superat les proves de laboratori, i van estar provant els seus prototips en condicions reals a cases del nord dels EUA i del Canadà. Encara que no hi ha premis en metàl·lic, el govern nord-americà ajudarà aquestes empreses a accedir als mercats de clima fred. Les primeres bombes de calor d'alt rendiment van sortir a principis del 2025.

Aquest sistema aprofita la calor que hi ha a l’aire exterior (sí, fins i tot quan fa fred) i la trasllada a l’interior de la casa. Funciona mitjançant un refrigerant que bull a temperatures molt baixes i que, un cop comprimit, genera calor. A l’estiu, el procés es pot invertir per refrescar l’habitatge.

Un dels avenços clau ha estat millorar el compressor, el "motor" de la bomba de calor. Avui dia, els nous sistemes poden adaptar la velocitat del compressor i controlar amb precisió quan i com injectar vapor, per extreure calor de manera més eficient. Trane Technologies, per exemple, ha desenvolupat un sistema d’injecció de refrigerant que actua com un "extra de potència" quan fa molt fred..

Aquest progrés és important perquè les bombes de calor poden jugar un paper fonamental en la lluita contra el canvi climàtic. Funcionen amb electricitat, no amb gas o fuel, i si l’electricitat prové de fonts renovables, les emissions es redueixen dràsticament. A més, són molt més eficients: transfereixen la calor en lloc de generar-la.

Un estudi publicat a la revista Joule conclou que si totes les llars dels Estats Units adoptessin bombes de calor, es podrien reduir les emissions de CO₂ entre un 5 i un 9%, i l'ús d'energia domèstica baixaria fins a un 47%.

A banda de ser més sostenibles, poden suposar un gran estalvi en la factura energètica, sobretot si substitueixen sistemes antics com la calefacció per resistència elèctrica, fuel o propà. Tot i això, els estalvis depenen de molts factors: l’aïllament de la casa, el sistema anterior i la climatologia de la zona.

Ara bé, no tot són bones notícies. Algunes persones mostren "ansietat per la temperatura", és a dir, dubten si una bomba de calor podrà mantenir l’ambient prou càlid quan fa molt fred. També hi ha qui prefereix la sensació de la calor intensa dels forns tradicionals.

Europa també aposta fort per aquest canvi. La Comissió Europea vol que s’abandonin els sistemes de calefacció amb combustibles fòssils abans del 2035, i molts països ja ofereixen ajudes per instal·lar bombes de calor.

Amb la nova tecnologia, les bombes de calor poden ser una alternativa eficient, ecològica i econòmica per escalfar les llars, fins i tot en climes freds. Encara hi ha resistències, però tot apunta que el futur de la calefacció passa per aquí.

Ramon Gallart

Bateries Quàntiques.

Un nou estudi de la Universitat de Lanzhou i la Universitat de Hubeiproposa un sistema innovador per carregar bateries quàntiques utilitzant una guia d'ones.

Aquesta proposta no només obre portes a una càrrega més eficient, sinó que també podria tenir un impacte ambiental positiu i superar les limitacions actuals relacionades amb la distància de càrrega.

Les bateries convencionals, malgrat els grans avenços en els últims anys, continuen presentant reptes importants: millorar l’emmagatzematge d’energia, augmentar la durabilitat i accelerar els temps de càrrega. Les bateries quàntiques, per la seva banda, ofereixen un camí alternatiu aprofitant els principis de la mecànica quàntica, com l’entrellat i la coherència,  per obtenir un rendiment superior respecte a les tecnologies tradicionals. L’objectiu és superar les limitacions de la física clàssica i aconseguir una càrrega més ràpida, més eficient i amb una extracció d’energia més gran.

L'estudi se centra en un model on tant la bateria com el carregador són sistemes de dos nivells d’energia, coneguts com TLS (per les sigles en anglès de "two-level systems"). En aquest escenari, la bateria i el carregador poden intercanviar energia mitjançant una interacció coherent. Tanmateix, aquestes interaccions són fràgils i molt sensibles al seu entorn, cosa que fa que es produeixi un fenomen anomenat decoherència. Aquesta decoherència implica la pèrdua espontània d’energia de la bateria, sovint descrit com l’envelliment de la mateixa.

Una altra dificultat en aquest tipus de sistema és que la càrrega es veu afectada per la distància entre la bateria i el carregador. Per això, una part clau de la proposta és utilitzar guies d'ones —estructures metàl·liques i buides que dirigeixen ones electromagnètiques— com a pont entre la bateria i el carregador. Aquestes guies permeten transferir energia a distància sense contacte directe, i ho fan d’una manera controlada i eficient.

En aquest nou sistema, el carregador es troba en un estat excitat i la bateria en un estat bàsic. El carregador emet un fotó (una unitat d’energia electromagnètica) que viatja a través de la guia d’ones i és absorbit per la bateria, que passa a un estat excitat. Curiosament, tot i que aquest procés implica un camp electromagnètic amb infinits modes possibles (el que normalment comportaria una gran decoherència), el camp es comporta com un entorn favorable, facilitant la transferència coherent d’energia. Això contradiu la idea habitual que més complexitat equival a més pèrdues: en aquest cas, el sistema es manté estable i funcional.

Aquest descobriment suggereix que el problema de l’envelliment de la bateria pot ser molt menor del que es pensava en aquests sistemes. De fet, es podria arribar a un procés de càrrega més òptim del que es podria aconseguir amb una connexió directa.

A més, aquest enfocament obre la porta a la càrrega sense fils basada en sistemes quàntics, gràcies a la formació d’estats lligats dins l’espectre energètic del sistema. Les connexions quàntiques establertes a través de la guia d’ones poden convertir-se en una eina clau per millorar el rendiment de les bateries, fent-les més eficients, lleugeres i duradores.

Mirant cap al futur, es preveu el desenvolupament de models de bateries quàntiques de molts cossos que puguin funcionar com a sistemes de càrrega sense fils a gran escala. Aquest pas podria integrar plenament els avantatges de l’entrellat quàntic, millorant no només la potència i la capacitat de càrrega, sinó també la quantitat de treball útil que es pot extreure d’una bateria d’aquest tipus. Tot plegat, representa un pas de gegant cap a una nova generació de tecnologies energètiques..

Resum per Ramon Gallart

Articles originals:
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.09040.1

https://arxiv.org/abs/2308.13784

 

La Precisió Invisible Que Ho Connecta Tot.

Avui dia la freqüència de la xarxa elèctrica es dóna per fet, però en els inicis de l'electrificació, poques vegades es sabia la freqüència exacta en que giraven els generadors.

Avui dia, quan encenem un llum mitjançant l'interruptor, gairebé mai pensem en la freqüència de la xarxa elèctrica. Senzillament confiem que tot funcionarà. Però aquesta confiança no sempre va ser una realitat. Als inicis de l'electrificació, la freqüència —és a dir, el nombre de cicles per segon de l'ona de corrent altern— era una variable inestable. Els generadors giraven a velocitats lleugerament diferents, i les xarxes no estaven sincronitzades. Això feia difícil interconnectar sistemes i compartir energia de forma eficient. Però tot va canviar gràcies a una innovació sorprenent: El rellotge.

L’enginyer E. Warren va tenir la visió de resoldre un dels reptes més crítics de la nova era elèctrica: mantenir una freqüència estable. I no ho va fer des d’una central elèctrica, sinó des del món dels rellotges de la llar. Va dissenyar un mecanisme amb un motor síncron d’arrencada automàtica i un pèndol integrat, capaç de mantenir una precisió temporal que, a la vegada, permetia regular la freqüència de la xarxa. Aquest rellotge no només mesurava el temps: l'imposava sobre el ritme del corrent elèctric.

En silenci, aquest rellotge va revolucionar la distribució i transport d'energia elèctrica gràcies a que va poder instal·lar-ne un a la central de generació de L Street de l'Edison Electric Illuminating Co de Boston. Aquest rellotge, mantenia un tipus d'hora molt particular: utilitzava una motor d'arrencada automàtica juntament amb un pèndol per ajudar a mantenir el corrent elèctreica de corrent altern a una freqüència constant de 60 cicles per segon.

Aleshores, quan el servei elèctric encara era limitat a pocs usuaris, la manca d’un estàndard de freqüència no semblava problemàtica. Però amb l’augment de la demanda, tant a les fàbriques com a les llars, es va fer evident la necessitat d’una base comuna. I així, el rellotge de Warren es va convertir en una peça clau per a la interoperabilitat del sistema.

A finals dels anys 40, més del 95% de les línies elèctriques dels Estats Units estaven regulades per rellotges com el de Warren. Aquesta normalització va permetre que les companyies elèctriques compartissin energia i oferissin un servei més fiable. A partir dels anys 50, però, l’electrònica avançada va començar a reemplaçar aquests dispositius electromecànics. Avui dia, la tasca de mantenir una freqüència exacta de 60 Hz ha passat als rellotges atòmics, milers de vegades més precisos.

Malgrat això, el llegat d’aquell primer rellotge viu encara. El motor que Warren va desenvolupar va ser adoptat per General Electric el 1917 i llicenciat a altres empreses. Avui, a Medfield, Massachusetts, l’empresa Electric Time Co. , a Medfield, Massachusetts encara fabrica rellotges a mida per a torres, carrers i edificis, i acull el Museu del Rellotge Elèctric —un espai on es pot descobrir com una idea modesta va ajudar a sincronitzar un món sencer.

El que va començar com una necessitat tècnica, es va transformar en una revolució invisible: la del temps compartit. Gràcies a la visió d’un enginyer i al tic-tac constant d’un rellotge, l’electricitat va aprendre a ballar al mateix compàs.

Ramon Gallart

La Descarbonització de la Indústria Química: Un Repte amb Solucions Emergents.

La indústria química és una de les més complexes i diverses que existeixen. 

Engloba des de la producció de grans volums de productes químics bàsics fins a la fabricació de medicaments i fàrmacs d’alta precisió. Tot i aquesta diversitat, totes les branques comparteixen un desafiament comú: la necessitat urgent de fer front a la crisi climàtica i avançar cap a la sostenibilitat.

Una de les claus per assolir aquest objectiu és repensar la manera com es duen a terme les reaccions químiques. Actualment, molts processos industrials es basen en l’ús de calor generada per la combustió de combustibles fòssils, una pràctica altament contaminant. Molts experts apunten que el futur passa per substituir aquesta calor per electricitat procedent de fonts renovables.

Aquest canvi no és senzill. Cal desenvolupar i perfeccionar tecnologies que permetin electrificar els processos químics de manera eficient i rendible. Això implica treballar des d’una escala fonamental —entenent els mecanismes de les reaccions electrificades— fins a una escala aplicada, capaç de portar aquestes solucions al mercat.

Algunes iniciatives ja estan en marxa, impulsades per la creixent presència d’energies renovables a la xarxa elèctrica. Tanmateix, encara cal fer molt camí per integrar aquestes fonts en processos industrials amb plenes garanties tècniques i econòmiques.

Una de les opcions més prometedores és l’ús d’hidrogen electrolític, generat a partir d’aigua i electricitat verda. Aquesta alternativa podria substituir l’hidrogen produït amb gas natural, un procés altament emissor de CO₂. Altres tecnologies emergents, com l’electroquímica i el plasma, ofereixen també un gran potencial: permeten dur a terme reaccions químiques a temperatures i pressions més baixes, reduint així el consum d’energia i les emissions.

Malgrat aquestes perspectives, la descarbonització de la indústria química no serà fàcil. La seva naturalesa multiproducte i la gran varietat de processos impliquen que caldran estratègies adaptades a cada situació. És per això que resulta fonamental fomentar col·laboracions entre empreses, institucions i centres de recerca.

Quan la indústria i el món acadèmic treballen conjuntament, s’afavoreix la innovació i es redueix el temps entre el descobriment científic i la seva aplicació pràctica. Aquestes aliances poden ajudar a identificar quines tecnologies són viables a curt termini i quines requereixen encara més investigació.

Finalment, cal tenir en compte que els consumidors també juguen un paper clau. Cada vegada més, exigeixen productes i processos més respectuosos amb el medi ambient. Això pot ser un impuls important per a les empreses que aposten per una transformació sostenible, ajudant-les a destacar en un mercat cada cop més conscient.

La descarbonització de la indústria química no és només un repte; és una oportunitat per innovar, col·laborar i construir un futur més net i eficient. 

Ramon Gallart

Xarxes Elèctriques de Transport.

A Europa, una de les grans preguntes que ens hem de fer és si disposem de prou línies de transport elèctric per connectar les diferents regions dins d’un país i també entre països veïns.

Aquesta infraestructura és necessària per garantir un subministrament d’energia fiable, assequible i sostenible. Quan hi ha dèficits en aquesta xarxa, poden pujar els preus de la llum, es pot comprometre la fiabilitat del sistema i es dificulta la integració de les energies renovables. 

Les línies de transport elèctric funcionen com grans autopistes de l’energia: porten l’electricitat des dels llocs on es genera (centrals, parcs eòlics o solars) fins als llocs on es consumeix (ciutats, fàbriques, llars). Si el consum augmenta —com està passant— però la xarxa no s’expandeix al mateix ritme, el sistema es veu tensionat. I això pot tenir conseqüències econòmiques i socials importants per a qualsevol país.

Per garantir que l’energia arribi on es necessita, cal una xarxa forta i ben interconnectada. Això inclou tenir connexions internacionals que permetin compartir electricitat entre països. El 2018, la Comissió Europea va marcar un objectiu: que cada estat membre sigui capaç de transportar almenys un 15% de l’electricitat produïda al seu territori cap a països veïns. A finals del 2022, ja hi havia en construcció 23 gigawatts de connexions d’aquest tipus arreu d’Europa.

Aquesta interconnexió no només millora la seguretat energètica, sinó que és clau per fer possible la transició cap a les renovables. L’energia eòlica o solar no sempre es genera al mateix lloc ni al mateix moment, així que poder transportar l’excedent d’un país a un altre quan bufa el vent o fa sol pot fer estalviar molts diners als consumidors. I quan aquestes fonts no són tan productives, es pot importar electricitat d’altres llocs.

Fins i tot deixant de banda les renovables, una xarxa més ben connectada permet reduir els costos del sistema en general, perquè fa falta construir menys centrals i es poden aprofitar millor els recursos ja existents. També millora la fiabilitat: si hi ha una incidència en una zona, una bona connexió amb altres permet compensar-ho ràpidament.

Per fer realitat aquesta xarxa europea moderna i eficient, també calen noves tecnologies. Un exemple destacat són les línies de corrent continu d’alta tensió (HVDC), molt més eficients que les de corrent altern per transportar grans quantitats d’energia a llargues distàncies. Aquest tipus de línies ja funcionen en diversos punts i, de fet, són l’opció preferida per molts dels projectes futurs d’interconnexió a Europa.

A Catalunya, la necessitat de millorar la infraestructura de transport elèctric és especialment rellevant. La regió ha de preveure un augment del consum d’energia, i si no es reforça la xarxa de transport, podríem veure un increment dels costos de l’electricitat i una menor fiabilitat en el subministrament. A més, amb l'objectiu de reduir la dependència de les fonts d’energia fòssils, Catalunya ha apostat per les energies renovables, com l’eòlica i la solar, que poden generar més energia en algunes èpoques de l’any i menys en altres.

Per aprofitar al màxim aquestes fonts renovables, és fonamental que Catalunya estigui ben connectada amb la resta de l’Estat i amb països veïns. Actualment, Catalunya té dues connexions amb la xarxa de transport elèctrica d’Europa, però encara queda molt per fer. En els últims anys, hi ha hagut esforços per millorar aquesta situació, com la construcció de noves línies d’alta tensió i la repotenciació de les interconnexions amb França. Aquestes connexions són essencials perquè, quan el vent bufa a la costa catalana o el sol brilla a les terres interiors, l’excés d’energia es pugui transportar fàcilment cap a altres zones que en necessiten.

A més, amb l’objectiu de fomentar les energies renovables, la creació de noves línies de transport, incloent les de corrent continu d’alta tensió (HVDC), pot jugar un paper clau per garantir que Catalunya pugui incorporar més energia renovable al seu sistema. Això, a la llarga, pot reduir el cost de l’electricitat per als consumidors i augmentar la seguretat del subministrament.

Ramon Gallart

Incidències a les Futures Xarxes Elèctriques.

L’evolució de la xarxa elèctrica: del món analògic al digital.

La xarxa elèctrica està vivint una transformació profunda i accelerada. Tradicionalment concebuda com una infraestructura robusta però bastant rígida, avui dia es troba immersa en un procés de digitalització i adaptació sense precedents. Aquest canvi no només afecta la forma com es genera i es consumeix l’energia, sinó també la manera com es gestiona i es controla la pròpia xarxa.

Un dels principals motors d’aquest canvi és la substitució de les antigues centrals elèctriques basades en generadors rotatius —com les centrals de carbó, gas, nuclears o hidroelèctriques— per fonts d’energia renovable com l’energia solar i eòlica. Aquestes noves fonts es connecten a la xarxa a través d’equips d’electrònica de potència, és a dir, mitjançant convetidors que transformen l’energia generada (en corrent continu o variable) en una forma compatible amb la xarxa elèctrica de corrent altern.

Nous consums, nous desafiaments

D’altra banda, també està canviant la manera com consumim l’energia. A les llars i indústries, cada cop són més habituals dispositius que es connecten a la xarxa a través de convertidorss: bombes de calor de velocitat variable, plaques fotovoltaiques d’autoconsum i, sobretot, vehicles elèctrics. Aquest tipus de càrregues tenen un comportament molt diferent dels electrodomèstics tradicionals, i poden generar demandes variables i imprevisibles.

Tot plegat genera una gran pregunta: estem preparats per a una xarxa elèctrica basada en energies renovables i en dispositius digitals? Sovint es diu que les renovables podrien desestabilitzar la xarxa, però fins a quin punt és això cert?

.

L’inèrcia de la xarxa: què és i per què importa?

Per entendre-ho, cal parlar d’un concepte clau: la inèrcia de la xarxa. Les centrals tradicionals, amb generadors síncrons acoblats mecànicament, aporten inèrcia natural al sistema. Això vol dir que, davant d’una pertorbació com un curtcircuit, aquestes màquines continuen girant una estona per inèrcia i proporcionen corrent de manera immediata, ajudant a estabilitzar la tensió i la freqüència de la xarxa fins que es restableix l’equilibri.

Les fonts renovables basades en convertidors, en canvi, no tenen aquesta inèrcia física. Quan es produeix una incidència, no poden reaccionar de manera instintiva; necessiten detectar el problema i actuar mitjançant sistemes de control i algoritmes. Aquest procés, tot i ser molt avançat, és més lent i depèn de la qualitat de les dades i del programari que gestiona els convertidors.

Poden els convertidors estabilitzar la xarxa?

La resposta és sí, però amb matisos. Els convertidors intel·ligents poden ser programats per emular el comportament dels generadors rotatius, una funció coneguda com a inèrcia sintètica. A més, poden respondre amb una gran precisió i flexibilitat, adaptant-se a situacions canviants amb més agilitat que les màquines tradicionals. Això obre la porta a xarxes elèctriques més resilients i eficients, sempre que es disposi d’una bona arquitectura de control i comunicació.

En el futur, les xarxes elèctriques es basaran en una interacció entre recursos distribuïts, com parcs solars, eòlics, bateries i sistemes d’emmagatzematge, tots ells coordinats per sistemes digitals. A mesura que augmenti la complexitat i el nombre de dispositius connectats, també creixerà la necessitat de noves estratègies per garantir la fiabilitat.

El paper clau del programari de codi obert

En aquest context, el programari de codi obert juga un paper fonamental. Permet que diferents agents del sistema elèctric —des de operadors fins a desenvolupadors de tecnologies i instal·ladors— puguin col·laborar, compartir coneixement i anticipar les interaccions entre dispositius. Això afavoreix la transparència, la interoperabilitat i, en última instància, l’eficiència de tot el sistema.

De fet, cada cop més iniciatives promouen el desenvolupament de sistemes de control oberts, on el codi font és accessible i modificable. Això permet experimentar amb nous algoritmes de control, millorar la resposta davant incidències i fer simulacions realistes de situacions complexes.

Una oportunitat per repensar el futur energètic

La transformació digital de la xarxa elèctrica no hauria de ser vista com una amenaça, sinó com una gran oportunitat per millorar-la. Ja que s’hi hauran de destinar grans inversions per adaptar la infraestructura, és el moment ideal per fer-ho bé, amb una mirada cap al futur i no pas nostàlgica del passat.

Aquesta nova xarxa, més descentralitzada, intel·ligent i flexible, pot ser clau per aconseguir una transició energètica justa i sostenible. Però per arribar-hi, caldrà combinar el millor de la tecnologia amb una bona planificació, regulacions adaptades i una visió comuna que posi la fiabilitat, l’eficiència i la descarbonització al centre.

Ramon Gallart

Transport ecològic.

Segons el Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), aproximadament el 15 % de les emissions de gasos d'efecte hivernacle antropogènics provenen del sector del transport.

Segons va publicar Statista, els motors de combustió interna dels vehicles van representar gairebé la meitat de totes les emissions de diòxid de carboni atribuïbles al sector del transport el 2022.

Per facilitat la transició cap a una mobilitat sostemible i elèctrica, Influit Energy, preten comercialitzar un nou tipus de bateria de flux. Normalment, les bateries de flux s'utilitzen en aplicacions estacionàries com ara l'emmagatzematge de la xarxa elèctrica, però,  les bateries de flux podrien ser millorn que les de liti? 

La bateria d'Influit fa circular un dens nanoelectrocombustible d'energia per emmagatzemar de 15 a 25 vegades més energia que una bateria de flux convencional en una volum similar i amb la mateixa segureat i estabilitat per subministrar l'autonomia d'un vehicle amb motor de combustio. Els cotxes i camions amb aquest tipus de bateries podrien omplir-se amb el nanoelectrcombustible en un sortidor i potser, seria possible aprofitar la infraestructura de gasolineres acutals.

Les innovacions en electrònica de potència, motors elèctrics i bateries per a la indústria de l'automòbil també, comencen a trobar aplicacions per el sectro de l'aviació. GE Aerospace i Aurora Flight Sciences de Boeing estan treballant en un sistema de propulsió híbrid-elèctric per a un avió entre 150 a 180 seients. El projecte va començar en el 2021 i s'anomena Fly the Hybrid Skies. Pretén modificar un avió Saab 340 mitjançant dos motors GE CT7 combinats amb unitats de propulsió elèctrica. To i que encara s'està en les primeres etapes, l'electrificació podria ser el primer canvi fonamental en els sistemes de propulsió d'avions des de l'arribada del motor a reacció.

La indústria naval també li cal un avenç similar donat què,  totes les flotes comercials del món encara funcionen amb gasoil. La indústria ha d'avançar molt més ràpid si vol assolir l'objectiu de zero emissions netes per al 2050.

Una manera d'aconseguir aquest objectiu és utlitzar l'energia nuclear. De fet, ja hi han uns 160 vaixells amb propulsió nuclear en alta mar, tot i que gairebé tots són vaixells i submarins de la marina. Els petits reactors modulars (SMR) de nova generació podrien proporcionar la solució per als vaixells de càrrega comercials. 

Ramon Gallart

Els Vaixells i l'Energia Nuclear.

La indústira naval treballa per minvar les seves emissions de carboni. Gairebé tota la flota de vaixells del món encara funciona amb combustible fòssil i hi ha un 25% dels nous vaixells que estan sota comanda els quals  funcionaran amb alternatives una mica més baixes en carboni com el gas natural liquat, el metanol o la propulsió híbrida.

El transport marítim consumeix més de 300 milions de tones de combustibles fòssils cada any, produint el 3 % de les emissions de gasos d'efecte hivernacle. 

Actualment, aquesta indústria està explorant l'amoníac, les bateries i l'hidrogen, entre altres opcions per moure els vaixells. D'aqui sorgeix una creixent la pressió per utilitzar una tecnologia d'emissions zero com és la propulsió nuclear.

Avui dia, uns 200 reactors nuclears ja funcionen en 160 vaixells, la majoria vaixells i submarins militars. Els vaixells de propulsió nuclear poden passar anys sense repostar. No necessiten grans  dipòsits de combustible, la qual cosa obre més espai per a la càrrega i els passatgers. I els reactors també estan millorant: els petits reactors modulars (SMR) de quarta generació haurien de ser més segurs i senzills d'operar que els reactors convencionals. Hi ha en curs un estudi per avaluar la viabilitat de desplegar un reactor de 30 MW en vaixells.

Fins ara s'han construït quatre vaixells mercants de propulsió nuclear, tots ells projectes dirigits pel govern iniciats principalment per motius de desenvolupament i proves més que per motius purament comercials. El primer va ser el nord-americà NS Savannah, construït a finals de la dècada de 1950 amb un cost de 46,9 MUSD (uns 495 MUSD). Va estar en servei des de 1962 fins a 1972, però el seu reactor d'aigua lleugera a pressió (LWR) era massa complex i car perquè el vaixell funcionés de manera rendible. El vaixell de càrrega rus Sevmorput, posat en servei el 1988, és l'únic vaixell mercant de propulsió nuclear que encara funcionava a principis del 2024. Els altres dos vaixells, el japonès Mutsu (1970) i ​​l'alemany Otto Hahn (1968), van ser equipats amb motors dièsel a mig camí de la seva vida útil.

L'energia nuclear s'ha aplicat amb més èxit en submarins i vaixells trencaglaç. El primer vaixell de propulsió nuclear va ser el submarí d'atac USS Nautilus, el 1954, enmig de l'apogeu de la investigació de l'energia nuclear dels anys 50. Des de llavors s'han utilitzat centenars de reactors nuclears en vaixells i submarins. Actualment, Rússia opera set trencagels d'energia nuclear.

El repte de descarbonització del transport marítim, juntament amb les noves tecnologies de reactors, estan provocant una reavaluació dels vaixells mercants nuclears. 

El primer pas per fer realitat els vaixells mercants nuclears pasa per construir el tipus adequat de reactors nuclears. Per a la propulsió de vaixells, els enginyers han utilitzat reactors d'aigua a pressió perquè poden produir una major potència per a una massa determinada en comparació amb l'altre tipus de reactor d'aigua lleugera. Tanmateix, la tecnologia presenta grans reptes. Depenen de complexos sistemes de control que necessiten una tripulació operativa tècnicament entrenada i funcionen amb barres de combustible sòlid que s'han de substituir cada 18 mesos. També hi ha el risc, per petit que sigui, que el recipient a pressió exploti. Els SMR de quarta generació eviten tot això. 
tot i així, encara hi han molts constructors de vaixells que segueixen sent escèptics sobre els vaixells d'energia nuclear.  Hi han moltes preguntes que cal donar resposta tals com:  El reactor redueix l'espai de càrrega? Com està disposat? On va la tripulació? Quins són els requisits especials de formació? Com introduir aquesta tecnologia? Com es reposta? Com es gestiona la velocitat? 

S'estan desenvolupant més de 80 dissenys SMR a tot el món. No obstant això, la indústria  naval és petita. La majoria de la construcció naval mundial es fa a Corea del Sud, Japó i Xina.

Tot i que hi ha partidaris de la propulsió de vaixells nuclears, no tothom està d'acord que posar reactors als vaixells és la millor manera de fer-ho. A curt termini, argumenten, té més sentit utilitzar l'energia nuclear com a font d'electricitat per produir combustibles alternatius baixos en carboni. Utilitzar electricitat nuclear per electrolitzar l'aigua de mar per produir hidrogen, i després utilitzeu aquest hidrogen com a matèria primera per fer amoníac o metanol, la petjada de carboni de la producció de combustible és efectivament zero.

Posar un reactor a bord d'un vaixell té molts factors de complicació que la producció de combustible amb energia nuclear no té. 

A diferència de l'ús terrestre de l'energia nuclear, l'ús marí comporta el repte de tenir un reactor en un vaixell en moviment per que cal avaluar la tecnologia de cada reactor sobre com tolera el moviment.

Un possible problema per als futurs vaixells de propulsió nuclear serà la regulació nucleardonat que aquests vaixells travessen fronteres internacionals  i per tant, s'enfrontaran a diferents regulacions als diferents ports. 

Ramon Gallart

Reptes de les bateries d'estat sòlid per VE.

Els anuncis de bateries d'estat sòlid de Volkswagen i QuantumScape han generat expectatives al mercat dels vehicles elèctrics.

L'estat sòlid és una gran tecnologia però, li passarà el mateix que li va passar a les bateries d'ió de liti, trigaran temps a arribar al mercat.

La corba d'adopció, dependrà de la capacitat del producte per ser validat en base al seu rendiment, vida útil i cost.

Aquesta tecnologia es veu com clau per al futur del cotxe elèctric perquè potencialment ofereix  major seguretat i energia, així com un temps de recàrrega molt més ràpids. Les cel·les d'estat sòlid es diferencien de les bateries d'ions de liti convencionals en l'ús d'un electròlit de vidre o ceràmica, en lloc d'un líquid compost de sals de liti. Els fabricants d'automòbils estan interessats perquè la tecnologia ofereix una major estabilitat tèrmica que les bateries de base líquida, permetent així una recàrrega substancialment més ràpida, entre altres avantatges.

Les bateries de gel son consideres com un semisòlidal igual que les de electrolit líquid es poden perforar amb un impacte. 

El gran repte que s'enfronten aquestes bateries d'estat sòlid, éscomlir amb les cinc "regles d'or" de les bateries: seguretat, rendiment, vida útil, cost i medi ambient.

La majoria de les empreses de bateries d'estat sòlid no compleixen almenys tres de les cinc regles d'or". No es poden trobar xifres sobre las eva vida amb sentit, tampoc hi han encara preus que puguin ser competitius.

Pel que respecte al fabricants d'automòbils, han de verificar el seu rendiment en:

1.- En funCió de la temperatura

2.- en fucnió de l'altiutd

3.- I la segureretat i rendimetn donat un cop.

Per tant, no espreveu que els fabricants d'automòbils passin a una amplia implantació fins que no siguin capaços de verificar les habilitats de la nova tecnologia en totes aquestes àrees.

La validació trigarà temps, ja que els fabricants d'automòbils posen a prova les cel·les construïdes a fàbrica en condicions i entorn real. Per fer-ho, primer han de construir fàbriques de bateries i això no es fa en menys de dos o tres anys. Després cal fer productes prototips i distribuir-los als clients i fer-lis els cicles de treball.

S'espera que la ciència continuï evolucionant. Avui dia, hi ha nombroses versions de bateries d'estat sòlid que utilitzen, des del grafit tradicional fins al silici i el metall de liti a l'ànode, i hi ha càtodes fets amb NMC tradicionals i materials rics en níquel.

Tot i així des del punt de vista científic, hi ha optimisme en fer possible que la nova generació de bateries pugui superar dos inconvenients clau de l'ió de liti convencional. En primer lloc, els càtodes rics en níquel permetran a la indústria de les bateries utilitzar menys cobalt al càtode. En segon lloc, les químiques d'estat sòlid permetran utilitzar metall de liti a l'ànode.

La capacitat de reduir el cobalt al càtode és important perquè el cobalt és escàs, car i sovint s'extreu en països amb lleis laborals febles. I la capacitat d'utilitzar metall de liti a l'ànode és important perquè augmentaria la densitat d'energia alhora que promourà la seguretat. Els fabricants de bateries d'ions de liti de base líquida actualment no utilitzen ànodes de metall de liti per por als incendis.

El que es desconeix és fins a quin punt poden estar aquestes químiques dins d'algunes de les grans empreses de fabricació  com LG Chem i BYD. 

Ramon Gallart

Estels Com a Aerogeneradors.

Una petita turbina eòlica sol ocupar menys superfície terrestre per cada MWh generat en comparació amb gairebé qualsevol altra font d'energia.

No obstant això, en certs casos, la combinació d'un aerogenerador amb la seva torre pot resultar excessivament voluminosa i afectar l'ús eficient del terreny. En aquest context, l'energia eòlica aerotransportada (AWE) vol posicionar-se com una alternativa innovadora, que planteja una solució més flexible i eficient: substituir la tradicional turbina eòlica per un estel ancorat mitjançant un cable. Aquesta nova tecnologia no només és més maniobrable que les turbines convencionals, sinó que també pot generar energia de manera més constant i amb un ús més reduït del terreny per MWh en comparació amb altres fonts energètiques, tot i que en ocasions, la combinació d'un aerogenerador i la seva torre pot resultar desmesuradament voluminosa.

Kitepower és una empresa holandesa que treballa per portar al mercat les tecnologies AWE, amb l'objectiu de proporcionar una solució eficient per a la generació d'energia renovable en ubicacions remotes o en situacions on les turbines tradicionals no siguin viables. La companyia ha desenvolupat un sistema anomenat Hawk, amb una capacitat de 40 kW. Lluny de competir en capacitat amb les turbines eòliques tradicionals, Kitepower espera que el Hawk pugui subministrar energia elèctrica a llocs on es pugui substituir l'ús de generadors dièsel, com en microxarxes temporals o ubicacions remotes que no disposen d'una xarxa de distribució elèctrica.

Diagrama que mostra el sistema Kitepower, un generador dièsel, una matriu solar fotovoltaica, inversors solars i una comunitat. Font: KITEPOWER

El sistema AWE de Kitepower consisteix en un estel amb un esquelet de fibra de vidre que envolta una ala inflable, que pot arribar a cobrir una superfície de fins a 60 metres quadrats. L'estel vola en cicles, descrivint un moviment en forma de vuit al cel, òptim per aprofitar els vents creuats. Aquest tipus de moviment permet una captació més eficient de l'energia eòlica. Quan els vents són més intensos, l'estel es recull automàticament mitjançant el cable, permetent així la generació d'electricitat de manera més eficient i constant. El sistema està connectat a una bateria de 400 kWh per emmagatzemar l'energia generada. El sistema AWE de Kitepower és compacte i fàcil de muntar. Tot el sistema s'emmagatzema en un contenidor estàndard, i el temps de muntatge és inferior a 24 hores. Aquesta eficiència en el muntatge i la instal·lació facilita la seva implementació en llocs remots o temporals. Un altre competidor important en aquest sector és l'empresa alemanya SkySails Power que, al desembre de 2022, va presentar el seu primer sistema comercial AWE totalment autònom: un generador de 100 kW lligat a un estel en forma de paracaigudes que volava a 400 metres sobre l'illa de Maurici. Aquesta innovació destaca per la seva capacitat de generar energia en condicions que serien difícils d'abastar amb turbines convencionals. Kitepower també està duent a terme proves amb el seu sistema a la costa nord d'Irlanda, on estan treballant per fer volar el Hawk. La creació d'aquest sistema no ha estat senzilla; la fabricació del Hawk es pot comparar amb la construcció d'un avió. Si bé és relativament senzill dissenyar prototips i demostrar tècnicament la capacitat d'extreure energia eòlica, garantir que el sistema funcioni de manera fiable i segura, evitant errors de programari o fallides de l'estructura, és una tasca complexa que requereix molt de temps i esforços. Encara que les turbines eòliques tradicionals han augmentat constantment de mida durant aquest segle, amb torres que tenen una alçada mitjana d'uns 100 metres, el Hawk té la capacitat de volar fins a 350 metres d'altura. A major altitud, els vents són més forts i estables, la qual cosa permet una generació d'energia més eficient i constant. A finals de 2022, el món comptava amb una capacitat eòlica d'aproximadament 900 MW. Un estudi de 2013 va mostrar que els vents constants i intensos a uns 500 metres d'altura poden generar fins a 1.800 terawatts (TW) d'energia, una quantitat suficient per alimentar tot el planeta. Aquestes dades subratllen el potencial dels sistemes AWE per revolucionar la generació d'energia eòlica a gran escala.

Ramon Gallart

Camions d'hidrogen.

La startup de camions Nikola va presentar un camió trailer que funciona  amb hidrogen i, és un dels primers que s'han construït als Estats Units.

Daimler Truck també va anunciar el seu  camió-trailer semi elèctric GenH2. Els motors del GenH2 obtenen l'energia d'una pila de combustible que funciona amb hidrogen líquid. 

L'empresa va signar acords amb diverses empreses que tenen operacions de flotes a la regió alemanya, on Daimler l'ha provat en una pista i a la via pública. Mitjançant aquestes primeres proves, la companyia han comprovat que un GenH2 completament carregat va ser capaç de transportar la seva càrrega útil d'aproximadament 25 tones durent més de 1.000 km amb un sol dipositde combustible.

A sota el capó del camió GenH2, hi ha el sistema de pila de combustible que ofereix 300 kW. El camió també té una bateria que pot aportar 400 kW addicionals durant un curt periode per a una ràpida acceleració. La capacitat d'emmagatzematge de la bateria és de de 70 kW-h. Toti que pot semblar petita,  és suficient per reciclar l'energia cinètica que es converteix en càrrega elèctrica mitjançant la frenada regenerativa.

Daimler, juntament amb Linde i Air Liquide, multinacionals alemanyes i franceses respectivament que són proveïdores de gasos industrials i serveis de recàrrega d'hidrogen, estan aprofitant els avenços en l'emmagatzematge d'hidrogen líquid donat que ofereixen avantatges notables respecte a l'ús de l'aire comprimit.

En el seu estat liquat, es pot transportar més hidrogen per unitat de volum en comparació amb l'H2 a temperatura ambient, que és un gas. Com a resultat, la densitat d'energia és significativament més alta en tancs més petits. Aquest estalvi d'espai i l'augment de la densitat d'energia permeten que el camió transporti una càrrega útil més gran.

A les estacions d'hidrogen líquid equipades a Wörth am Rhein a la zona de Duisburg, l'hidrogen líquid criogènic refrigerat a menys 253 ºC es pot bombejar a dos dipòsits d'acer inoxidable de 44 kg muntats a banda i banda del xassís d'un camió GenH2. L'aprovisionament es pot completar en 10 a 15 minuts. Segons l'empresa, l'aïllament d'alta eficiència dels dipòsits manté l'hidrogen per sota del seu punt d'ebullició ultra baix sense refredament actiu.

Està previst treballar directament amb altres empreses per ajudar a desenvolupar les seves pròpies tecnologies de recàrrega d'hidrogen líquid i vehicles de pila de combustible. L'objectiu, és "establir un mercat per al nou procés de reabastament.

De fet, Daimler Truck ja està treballant amb Linde en un altre nou procés per manipular l'hidrogen refrigerat a temperatures súper baixes de manera què,  aquest procés produirà una densitat d'emmagatzematge encara més gran i, per tant, d'energia amb un reabastament més fàcil en comparació amb el procés LH2.

Daimler està posant les bases per què l'hidrogen siugi una amplia i fiable opció d'energia per a automoció. Per això, està previs treballar per construir una infraestructura de recàrrega d'hidrogen per a les principals rutes de transport a Europa.

Ramon Gallart.

Li-Fi vs WiFi.

El Li-Fi és una tecnologia innovadora de comunicació sense fils que utilitza la llum visible per transmetre dades, amb la capacitat de superar la velocitat del Wi-Fi fins a 100 vegades, gràcies al seu ampli espectre de banda.

Aquesta característica permet una transmissió de dades massiva i simultània amb una latència mínima.

A més, el Li-Fi destaca per la seva seguretat i robustesa, ja que la comunicació només és possible dins de les zones directament il·luminades per la font de llum, la qual cosa dificulta notablement possibles intrusions externes i augmenta la privacitat de la transmissió.

Un altre avantatge clau és que aprofita la infraestructura d'il·luminació interior ja existent, especialment les lluminàries LED, eliminant la necessitat de desplegar routers addicionals i reduint així costos i complexitat d’instal·lació.

Malgrat això, la integració del Li-Fi o comunicació per llum visible (VLC) en els sistemes d’il·luminació presenta certs reptes tècnics. En concret, cal abordar qüestions relacionades amb l’estabilitat i la precisió del senyal, ja que qualsevol alteració en la qualitat de la llum pot afectar la fiabilitat i l’eficiència de la transmissió de dades.

També s'ha aconseguit una millora substancial en la representació dels colors de la pantalla OLED per a cada longitud d'ona, gràcies a la incorporació d'estructura Fabry-Pérot als fotodíodes orgànics que absorbeixen la llum (OPD). Aquesta estructura permet la recepció selectiva de longituds d'ona específiques, optimitzant l'eficiència i la precisió en la percepció del color.

Pel que fa a la llum blanca composta, s'ha observat una reducció significativa en la taxa d'error de bits (BER) en comparació amb les fonts de llum convencionals. El BER, que mesura la proporció d'errors respecte al total de bits transmesos, és un indicador clau de la qualitat de la senyal digital. Aquesta millora en el BER implica una reducció considerable de les interferències entre les fonts de llum, la qual cosa garanteix una transmissió d'informació més fiable i precisa.

A diferència de les fonts de llum convencionals, aquesta nova font de llum combina tres longituds d'ona específiques, evitant així les interferències entre elles i millorant notablement l'estabilitat i la precisió de la transmissió de dades. Aquesta tecnologia es presenta com una solució prometedora per a una àmplia gamma d'indústries, oferint una base per a les comunicacions sense fils de nova generació que aprofiten els sistemes d'il·luminació convencionals.

En un sistema de comunicacions VLC (Visible Light Communication) multicanal, la llum blanca es genera mitjançant OLED de colors vermell, verd i blau, amb longituds d'ona no superposades, la qual cosa minimitza les interferències entre canals. A més, el sistema fa ús de l'OPD per absorbir selectivament la llum, optimitzant així el rendiment de la comunicació i la fiabilitat de la transmissió de dades

Font: Resum per Ramon Gallart de l'article de Dowan Kim et al, Visible-Light Communication with Lighting: RGB Wavelength Division Multiplexing OLEDs/OPDs Platform, Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202309416

Xarxes HVDC a Europa.

Les tecnologies HVDC han experimentat un gran impuls gràcies als importants avenços tècnics.

Històricament, les línies HVDC principalment s'han utilitzat per transportar energia d'un punt a un altre, amb limitacions en la capacitat d'invertir instantàniament la direcció del flux energètic.

No obstant això, en els darrers 25 anys, els sistemes HVDC multiports han progressat notablement, gràcies a les millores en els convertidors que transformen la corrent alterna d'alta tensió a corrent continu i viceversa.

Un punt d'inflexió clau ha estat l'adopció dels convertidors de font de tensió (VSC). Aquests permeten als operadors de les xarxes controlar de manera independent tant la potència activa com la reactiva que circula per una línia de transport. La modularitat dels VSC moderns, implementats com a convertidors moduladors multinivell (MMC), és destacable, amb submòduls basats en condensadors i transistors bipolars de porta aïllada d'alta velocitat. Els convertidors, compostos per submòduls, es dimensionen segons la tensió que cal convertir gràcies a l'energia emmagatzemada en condensadors de Vdc. Mitjançant una seqüència controlada de càrregues i descàrregues, s'estableix l'intercanvi d'energia amb la xarxa en Vca.

Un exemple destacat d'aquesta evolució és el parc eòlic Viking, amb una capacitat de 443 MW a les illes Shetland. Aquest parc alimentarà una xarxa HVDC de tres ports, amb la possibilitat d'expansió futura fins a cinc ports. El port situat més al sud (Blackhilllock, Escòcia) es convertirà en la segona subestació més gran d'Europa, proporcionant una flexibilitat excepcional en el control de la potència activa i reactiva de les línies de transport.

Aquesta capacitat de modificar ràpidament els fluxos d'electricitat permet adaptar-se als canvis de magnitud i direcció dels vents, reforçant la resiliència del sistema. L'enllaç Shetland-Sud estableix un sistema de tres ports, on la corrent contínua es transmetrà des d'una convertidora HVDC a Shetland cap a una estació convertidora existent a l'extrem nord d'Escòcia. Des d'aquí, un inversor pot injectar energia a la xarxa continental en Vca o dirigir-la cap al sud fins a una tercera estació convertidora més propera als grans centres de consum d'Escòcia.

La tecnologia VSC ha estat clau en aquesta transformació. A diferència dels convertidors de font de corrent convencionals, els VSC poden regular el seu propi voltatge, permetent no només gestionar energia amb xarxes de Vca, sinó també estabilitzar-les. Això ha permès l'ús de sistemes basats en VSC per enviar electricitat des de parcs eòlics offshore cap a la terra ferma a grans distàncies sense necessitat d'una xarxa de Vca prèvia.

Durant les últimes dècades, la Xina ha liderat la implementació massiva de la tecnologia HVDC tradicional basada en tiristors per transportar energia a llargues distàncies. Aquesta estratègia ha requerit la construcció d'una de les xarxes de Vca més robustes del món, amb grans quantitats de compensació de potència reactiva i nombrosos filtres per evitar harmònics.

La tecnologia VSC, desenvolupada per ABB a finals dels anys noranta i posteriorment adquirida per Hitachi Energy, ha suposat un canvi fonamental. El seu impuls va augmentar a partir de 2010, quan Siemens, principal rival d'ABB en HVDC, va introduir el disseny modular que actualment domina el mercat. Els submòduls MMC de Siemens, que canvien només una vegada per cicle de la Vca, han reduït les pèrdues del 1,7% a l'1% per convertidor. Aquesta configuració s'utilitza en el parc eòlic marí  a la costa de Yorkshire, amb 1.080 submòduls.

A Europa, els operadors de xarxa ja han desplegat aproximadament 50 GW amb tecnologia HVDC basada en VSC, i es preveu que s'hi afegeixin 130 GW més en la propera dècada. Les previsions indiquen que es podrien afegir altres 130 GW al continent durant la propera dècada, segons un informe del setembre de 2023, coescrit per Plet per a el consorci de recerca i defensa de la xarxa dels Estats Units.

Espanya també ha adoptat la tecnologia HVDC en projectes estratègics. Un exemple és l'enllaç submarí que connecta la península Ibèrica amb les Illes Balears. Aquest projecte, basat en tecnologia VSC, permet millorar la seguretat del subministrament elèctric a les illes, facilitant la integració d'energies renovables i reduint la dependència de generació local basada en combustibles fòssils.

A més, el projecte d'interconnexió entre Espanya i França, que reforça la capacitat d'intercanvi d'electricitat entre ambdós països, utilitza tecnologia HVDC per gestionar millor els fluxos energètics i garantir l'estabilitat de la xarxa. Amb la creixent aposta per les energies renovables, Espanya continua desenvolupant projectes HVDC per facilitar la connexió de parcs eòlics i solars amb les grans xarxes de distribució.

L'expansió de la tecnologia HVDC, especialment amb convertidors VSC, està configurant una nova era en la transmissió elèctrica, oferint sistemes més flexibles, eficients i capaços d'integrar una major proporció d'energia renovable al mix energètic europeu.

Ramon Gallart

Centrals Hidroelèctriques Revesibles i La Dessalinització.

Un futur més sostenible requereix sistemes innovadors d’emmagatzematge d’energia per garantir un subministrament estable i eficient.

Un dels mètodes més efectius a gran escala és l’emmagatzematge hidroelèctric per bombeig, que permet aprofitar l’excés d’energia per bombar aigua a una cota més alta. Quan la demanda energètica augmenta, aquesta aigua es deixa caure per accionar turbines i generar electricitat.

Actualment, a Espanya hi ha aproximadament 20,5 GW de potència instal·lada en centrals hidroelèctriques convencionals, que acumulen aigua en embassaments i la deixen seguir el seu curs cap al riu o el mar després de generar energia. No obstant això, només 3,5 GW corresponen a sistemes de bombeig, fet que posa de manifest un gran potencial encara per aprofitar.

Una possible millora d’aquest sistema seria combinar-lo amb la dessalinització mitjançant osmosi inversa. Aquest procés, en el qual l’aigua salada circula a pressió a través d’una membrana per separar les partícules i produir aigua potable, podria beneficiar-se de la pressió generada pel sistema de bombeig. Això permetria aprofitar l’aigua bombejada no només com a mètode d’emmagatzematge d’energia, sinó també per alimentar un sistema d’osmosi inversa sense requerir energia addicional per pressuritzar l’aigua. Aquest model integrat podria subministrar tant electricitat com aigua potable a comunitats costaneres, tot reduint els costos associats a la construcció de dues infraestructures separades.

També cal tenir en conte el model per determinar les operacions òptimes per reduir els costos de tractament de residus del procés d'osmosi inversa. L'osmosi inversa genera una salmorra salada que es pot retornar de nou al mar barrejar-se amb la seva aigua. Però les lleis estipulen quin ha de ser el nivell de salinitat permès. És a dir,  cal calcular quant ha de funcionar com a central hidràulica debombeig perquè la salmorra salada es pugui barrejar amb prou aigua de mar per assolir un nivell de salinitat acceptable.

Estudiar el procés de pretractament per a la depuració de l'aigua implica eliminar els principals contaminants de l'aigua. Els mètodes actuals de pretractament funcionen  a baixa pressió, però reduir la pressió abans que l'aigua de mar arribi al sistema d'osmosi inversa seria molt ineficient perquè un dels principals beneficis del sistema combinat és l'aigua a pressió. Per això podrai ser dinterès estudiarcom realitzar pretractaments a altes pressions, que són la clau per que la prospota sigui viable o no.

Ramon Gallart