MicroLED per la transmissió de dades.

Les modernes comunicacions sense fil, es produeixen sovint en freqüències de ràdio invisibles a l'ull humà, però això no impedeix que alguns científics vegin en la llum visible, com a mitjà per transmetre dades. En un avanç recent, els investigadors del Regne Unit van aconseguir transmetre 1,61 Gbps de dades a 20 metres mitjançant els microLEDs. 

Font: Enyuan Xie / Institut de Fotònica / Universitat de Strathclyde.  Imatge de micrografia òptica a la vista de pla de la matriu microLED.

Aquest treball, es va publicar el 18 de Març del 2020 a IEEE Photonics Technology Letters .

Hi han diversos avantatges d’utilitzar l’espectre de llum visible en lloc d’ones de ràdio per transmetre dades. L'espectre de freqüència de ràdio s'està tornant a omplir i aviat acabarà essent per proporcionar una connectivitat omnipresent per a futures xarxes denses, la llum visible i les ones de llum infraroja ofereixen un ample de banda que és 2.000 vegades més gran.

Experiment de curt abast que utilitza la nova matriu micro LED per transmetre dades a través de llum. Font: Mohamed Sufyan Islim / centre de R + D LiFi / Universitat d’Edimburg

Les freqüències de ràdio també són susceptibles pels pirates informàtics que poden interceptar senyals, mentre que la llum visible es pot protegir amb objectes opacs.

Segons els coneixements de l'equip del Regne Unit, la transmissió de gran volum de dades per a la comunicació de llum visible mitjançant un dispositiu de microLED únic s'ha limitat a 1 Gbps a una distància de 10 metres. En els seus darrers treballs, l'equip va poder transmetre una taxa de dades més elevada, al doble d'aquesta distància mitjançant una gran varietat de microLED.

En estudis anteriors, es va demostrar que les dimensions reduïdes dels microLED signifiquen que es poden modular a freqüències molt més altes que els LED estàndard, diversos centenars de MHz en comparació amb algunes desenes de MHz.

Un micro-LED  que hi ha al darrere d'una lent al costat del transmissor VLC durant l'experiment de 20 metres. Font: Mohamed Sufyan Islim / Centre de R + D LiFi / Universitat d’Edimburg

Un microLED s’assenta darrere d’aquesta lent al lloc de l’emissor durant un experiment a 20 metres.

El fet de poder modular la font de llum a freqüències més altes, permet transmetre més dades. Els investigadors de la Universitat de Strathclyde van començar a crear una matriu microLED personalitzada amb 9 píxels en sèrie, amb llums de tan sols 20 micròmetres de diàmetre.

Mentrestant, els investigadors de la Universitat d’Edimburg utilitzaven tècniques de modulació avançades per controlar la matriu microLED a velocitats extremadament altes. Junts van construir un sistema que va aconseguir taxes de transmissió de dades de 11,74 Gbps a 0,3 metres, 6,58 Gbps a 10 metres i 1,61 Gbps a 20 metres.

Tot i que aquesta proesa és impressionant, aquest plantejament de transmissió de dades és poc probable que arribi al mercat. També cal destacar, que els microLEDs fabricats actualment estan fets per a visualitzacions visuals i no estan dissenyats per a la transmissió de dades. Tot i això, això no ha impedit que es considerin possibles altres usos per a la tecnologia, inclòs la transmissió sense fil de dades sota l'aigua i a l'espai obert.

Aquest vídeo, es pot veure  la transmissió de dades a un ritme de fins a 20 Mbps a més de 750 metres d'espai obert aquí.

Font:Universitat d’Edimburg 

Aprofitar el vent i el sol pels vaixells de càrrega.

La indústria marítima mundial, està experimentant una reactivació de l'energia eòlica. Els cilindres metàl·lics, ara giren en les cobertes d’una mitja dotzena de vaixells de càrrega, disminuint les càrregues dels motors dièsel i reduint el consum de combustible.

Font: Eco Marine Power

El darrer desenvolupament en “propulsió assistida pel vent” prové del Japó. Eco Marine Power (EMP), darrerament va presentar una versió a escala completa del seu sistema EnergySail al Centre de proves d’Onomichi Marine Tech Test a Hiroshima. L'aparell rígid i rectangular és lleugerament corbat  i es pot aprofitar el vent per ajudar a impulsar els vaixells. Els panells solars de qualitat marina, per les superficies poden subministrar electricitat per a il·luminació i equipament de a bord.

Una vela de 4 metres d’alçada, serà provada properament. El dispositiu proporcionarà 1 kWp en potència solar màxima, tot i que la posada en marxa continua avaluant quin tipus de panell fotovoltaic s'ha d'utilitzar.  Encara ha de determinar-se quina potencial potència es pot optenir pel vent en aqeusta vela.

EnergySail és una de les plataformes de tecnologia més gran d'EMP. La firma amb seu a Fukuoka també està desenvolupant un sistema integrat que inclou plaques solars muntades a coberta; bateries marines reciclables; sistemes de càrrega; i programes informàtics que giren automàticament les veles per capturar òptimes quantitats de vent, o com penalitzen aquest dispositius quan no s’utilitzen o quan fa mal temps. El fet de moure una EnergySail (principalment per optimitzar la seva recollida eòlica) pot afectar la quantitat de llum solar que rep, tot i que els panells, encara poden recollir energia solar quan estan amarrats a port.

L’objectiu final de la startup, és hissar aproximadament una dotzena d’EnergiesSails en un camió cisterna o carregador que tingui l’espai disponible en la coberta. Una sèrie d'aquesta mida podria proporcionar estalvis d'energia fins a un 15 %, segons les condicions del vent i la mida del vaixell, segons mostren els models.

Font: Marine Inside

Gavin Allwright, secretari de la International Windship Association, assegura que la xifra s’ajusta a les projeccions d’altres tecnologies assistides pel vent, que poden ajudar a les naus a aconseguir un estalvi de combustible entre un 5 i un 20 per cent en comparació amb els bucs típics.  Per exemple, recentment l’empresa finlandesa  Norsepower  va equipar un petrolier de Maersk amb dues veles de rotor giratori. Els dispositius van reduir el consum de combustible del vaixell en un 8,2 per cent  de mitjana durant un període de prova de 12 mesos. 

Les empreses navilieres inverteixen cada cop més en energia neta a mesura que els reguladors internacionals es mouen per reduir les emissions de gasos d’efecte hivernacle a nivell global. Gairebé tots els vaixells de càrrega comercial utilitzen fuel per transportar mercaderies a tot el món; en conjunt, contribueixen fins a un 3% del total de les emissions anuals de combustibles fòssils. Les alternatives d’emissió zero com les piles de combustible d’hidrogen  estan a anys per de la comercialització. Però la propulsió assistida pel vent representa una solució més immediata, com a complement.

EnergySail,  EMP es van associar a Teramoto Iron Works,  van construir les primeres veles rígides als anys vuitanta. Es va demostrar que aquests dispositius, anomenats veles JAMDA després de la Japan Marine Machinery Development Association, reduïen el consum de combustible entre un 10 i un 30 per cent en vaixells més petits costaners, malgrat tenir de fer front a alguns problemes tècnics. Tot i això, l'experiment va tenir una vida curta. La reducció dels preus del petroli va erosionar el negoci per millorar les eficiències i els armadors van deixar d'estar interessats.

Actualment, EMP està en contacte  amb diversos armadors per començar a instal·lar el seu complert sistema energètic, possiblement a finals del 2020. Per fer la prova marítima, la startup té previst instal·lar una matriu solar  muntada a la coberta de fins a 25 kWp; paquets de bateries; sistemes informàtics; i una o dues EnergySails. Atkinson assegura que es poden trigar entre dos i tres anys de proves per comprovar si l'equipament pot suportar condicions dures, inclosos vents forts i l'aigua salada corrosiva. 

Font: Energias Renovables

Per altre banda, EMP ha començat a provar la part no navegable de la seva plataforma. Durant el Maig del 2019, la companyia va instal·lar una matriu solar d’1,2 kWp  en un gran vaixell  grua propietat del transportista de Singapur Masterbulk. La configuració també inclou un VRLA (regulat per vàlvula de plom-àcid) 3,6 kWh de bateria feta per Furukawa Battery Co i un sistema de supervisió de bord que genera informes automàticament i registre les dades de consum de combustible en temps real i calcula les emissions diàries de diòxid de carboni i de sofre .

EMP va provar prèviament les bateries de Furukawa en un vaixell a Grècia. Durant el dia, les plaques solars van recarregar les bateries, que mantenen la tensió estable i podrien alimentar directament la càrrega de la il·luminació del vaixell. Les bateries també podrien emmagatzemar l’excés d’energia solar per mantenir les llums enceses durant la nit. Es va trigar uns cinc anys de proves per assegurar-se que el sistema era estable. 

Font: Onomichi Marine Tech Test 

Nou desenvolupament per les bateries de Flux Redox.

Científics de la USC han desenvolupat una nova bateria que podria solucionar el problema d’emmagatzematge d’electricitat.

Aquesta tecnologia, és un nou gir en un conegut disseny que emmagatzema electricitat en solucions líquides, ordena els electrons i allibera energia quan aquesta cal. Les anomenades bateries de flux redox ja fa temps que són una realitat, però els investigadors de la Universitat del Sud de California  (USC) han construït una millor versió basada en materials de baix cost i de fàcil accés.

Font: Science

S'ha demostrat que podria ser una bateria barata de flux,  llarga vida, segura i ecològica esdevenint com atractiva per emmagatzemar l'energia dels sistemes d'energia solar i eòlica a gran escala.

L’emmagatzematge d’energia, és un gran obstacle per a les energies renovables perquè la demanda d’energia no sempre coincideix quan es genera. La cerca d’una solució  viable d’emmagatzematge  afronta múltiples reptes, com a repte que els científics de la USC pretenien solucionar.

Es van centrar en la bateria de flux redox, ja que és una tecnologia provada i fins ara, s'ha desplegat en limitades aplicacions. Utilitza fluids per emmagatzemar energia electroquímica, classificar electrons i recombinar per la reducció i l'oxidació, i alliberar-los per produir electricitat quan calgui.

La innovació clau aconseguida pels científics de la USC, consisteix en utilitzar diferents fluids: una solució de sulfat de ferro i un tipus d’àcid. El sulfat de ferro és un producte residual de la indústria minera; és abundant i barat. L’àcid disulfònic antraquinona (AQDS) és un material orgànic, que ja s’utilitza en algunes bateries de flux redox per la seva estabilitat, solubilitat i potencial d’emmagatzematge d’energia.

Tot i que els dos compostos individualment són ben coneguts, és la primera vegada que s’han combinat per demostrar el potencial d’emmagatzematge d’energia a gran escala. Les proves del laboratori de la USC van demostrar que la bateria té grans avantatges respecte als competidors.

Per exemple, el sulfat de ferro és barat i abundant, mentre que la fabricació a gran escala d’AQDS costaria aproximadament 1,60 dòlars la lliura. A aquests preus, els costos de material per al tipus desenvolupats de bateria pels científics de la USC costarien 66 dòlars per quilowatt per hora. Si es fabrica a més escala, l’electricitat costaria menys de la meitat de l’energia derivada de les bateries redox que utilitzen vanadi, que és més cara i tòxica.

Font: Universitat del Sud de California

També, en les proves realitzades a la USC, els investigadors van trobar que la bateria de ferro-AQDS pot  recarregar, centenars de vegades, pràcticament sense pèrdues de potència, a diferència de les tecnologies competidores. La durabilitat dels sistemes d’emmagatzematge d’energia és important per a ús a gran escala.

Els materials desenvolupats són altament sostenibles, els AQDS es poden fabricar a partir de parts a base de carboni, inclòs diòxid de carboni. El ferro és un element no tòxic abundant en la terra.

La tecnologia també té avantatges sobre l' emmagatzematge deles  bateries d'ions de liti. La proliferació d’electrònica i vehicles elèctrics de consum, alimentats per bateries d’ió de liti, generen escassetat que implicarà costos addicionals. Al seu torn, aquestes economies fan que altres opcions d’emmagatzematge d’energia siguin menys atractives, segons l’estudi. A més, les bateries d’ions de liti no duren gaire, a causa de la recàrrega, com la majoria dels telèfons mòbils i portàtils recarregats ho saben.

El sistema de bateries de flux de ferro-AQDS presenta una bona perspectiva per complir simultàniament els requisits exigents de cost, durabilitat i escalabilitat per a l'emmagatzematge d'energia a gran escala.

L’ús d’energies renovables està creixent, però es limita a causa de les limitacions d’emmagatzematge d’energia. Emmagatzemar només el 20% de l’energia solar i eòlica actual requereix una capacitat de reserva de 700 gigawatt hores. 

Fins a la data, no hi ha una solució econòmica viable i ecològica per a l' emmagatzematge d' energia que pugui durar 25 anys. Les bateries d'ions de liti no tenen la llarga vida i les bateries basades en vanadi poden utilitzar materials costosos i relativament tòxics que limiten un ús a gran escala. Aqueste sistema és la resposta a aquest repte. Es preveu que aquestes bateries s’utilitzaran en edificis residencials, comercials i industrials per captar energia renovable.

Font: Universitat del Sud de California