Ramon

Ramon
Ramon Gallart

dimecres, 27 de gener del 2021

Reduir el 80% de l'ús d'energia gràcies als sistemes de calor d'energia renovable.

Actualment, Austràlia està estudiant diferents opcions per estimular la recuperació econòmica després del COVID, inclosa la ponderació del valor relatiu de l’augment d’inversions en infraestructures de gas davant els avantatges dels projectes d’energia renovable ampliada.

Un aspecte clau en aquest debat, és l’ús de combustibles fòssils per part de la indústria, donat que  que a curt i mig termini el gas continuarà essent  clau de moltes aplicacions industrials de calor.

BMWi Newsletter Energiewende - What exactly is meant by 'power-to-heat'?

Tot i que sembla ser que els combustibles fòssils, mantindran algun paper en la indústria, la recerca realitzada  proposa que el paper del gas es pot reduir en els propers anys. Per això, es desenvolupen tecnologies i estratègies energètiques per oferir alternatives renovables per a aplicacions de gas industrial de manera que,  gràcies a les  innovacions, aviat comercialment seran viables.

Si be és cert que encara hi ha molta feina a fer a tot el món per l'electrificació de la calor, s'està investigant  en com utilitzar les fonts de baix cost renovables per compensar el que el consum de combustibles fòssil.

S'està treballant en un projecte per fer possible que l'energia sigui neta, fiable i assequible de manera que s'està  prototipant un sistema a escala comercial que emmagatzema l'electricitat de les renovables i també el calor sota demanda d'aplicacions industrials.

Fa una any, es va provar amb èxit una versió més petita de la tecnologia, així que s'està segur que funciona, i ara s'està en el procés d'incrementar i perfeccionar les funcions, de manera que ofereixi una solució preparada per a la indústria.

Aquesta investigació demostra que, utilitzada conjuntament amb les fonts renovables com és la solar i la eòlica, aquest sistema podria reduir el consum de gas fins a un 80 % en algunes indústries.

El sistema d’emmagatzematge tèrmic, que es començarà a provar a principis de 2021, inicialment estarà dissenyat per proporcionar calor a l’interval de 200 ºC a 700 ºC, amb l’objectiu d’augmentar aquesta producció en el futur, a més de 1000 ºC.

Les unitats seran autònomes i apilades, cada unitat aportarà 850-1000 kWh en capacitat d’emmagatzematge tèrmic.

Bàsicament, es tracta d'un un contenidor 3 m perquè l'usuari final, sigui capaç de desplegar-los com a mòduls, el mateix que es fa amb les bateries, això permet  un disseny únic i, per tant, per assolir  l'emmagatzematge necessari, només cal apilar contenidors.

Es preveu que el sistema, tot i ser més rendible, no substituiria  completament el gas, però podria reduirà l’ús entre un 60-80 % segon l'aplicació.

Encara serà necessària l’opció de combustible com a back-up per quan la producció de les fonts renovables sigui baixa, ja que a partir de les dades obtingudes, si es vol utilitzar per valors elevats, caldria una enorme quantitat d’emmagatzematge. 

Així doncs, s'ha desenvolupat un enfocament híbrid, on aquest sistema pot proporcionar el 60%, el 70% i el 80% de les necessitats de calor utilitzant renovables i emmagatzematge, de manera que,  la petita deficiència quedarà coberta per combustible, que podria ser un sistema de gas o combustibles renovables com l’hidrogen o el biogàs. 

Renewable energy heat system to reduce industrial gas use by up to 80  percent

Com a punt de vista del desenvolupament del sistema de calor, es plantegen altres sistemes industrials híbrids que combinant les línies de base renovables amb una recuperació de combustible siguin econòmicament viables i sostenibles mediambientalment en diverses aplicacions.

Per exemple, les plantes d'aigües residuals, actualment moltes de les quals cullen biogàs creat a través del procés de tractament, i després cremen aquest gas com a combustible per a les seves operacions in situ.

Aquest estudi, demostra que si s'utilitzessin les energies renovables per a l'explotació el màxim possible i es rebés el biogàs recollit al sistema, llavors, només utilitzant una petita quantitat seria suficient  com a back-up per tant, hi hauria importants avantatges econòmics i mediambientals respecte al biogàs tradicional. 

Font: Universitat del Suc d'Austràlia.

diumenge, 24 de gener del 2021

Bateria atòmica compacta.

S'ha presentat una innovadora font d’energia autònoma: una bateria atòmica compacta que pot durar fins a 20 anys.

A causa de l'estructura original 3-D de l'element beta-voltaic, ha estat possible reduir les seves dimensions fins a  tres vegades  amb un increment de la potència de 10 vegades al 50% del cost disminuït un 50%. 

Free Nuclear Power live wallpaper APK Download For Android | GetJar

El dispositiu original s'ha basat en una estructura  micro-canal 3-D d'un element níquel beta-voltaic. La seva peculiaritat és que l’element radioactiu s’aplica a banda i banda de l’anomenada unió plana pn, que simplifica la tecnologia de fabricació, així com el control del corrent invers que consumeix energia de la bateria . L’estructura especial de micro-canal proporciona un augment de l’àrea de conversió efectiva de la radiació beta en 14 vegades, la qual cosa produeix un augment global del corrent.

Els paràmetres elèctrics esperats del disseny proposat van ser: 

  • Corrent de curtcircuit IKZ: 230 nA / cm 2 (fins ara:24 nA),
  • Potència: 31nW / cm 2 , (fins ara: 3nW) 
El disseny permet augmentar l’eficiència en convertir l’energia alliberada d’una font β en electricitat per un ordre de magnitud, que en el futur reduirà el cost de la font en un 50% a causa de l’ús racional de un car radio-isòtop.

Científics russos han desenvolupat una bateria atòmica econòmica amb una potència augmentada en 10 vegades

Al mateix temps , el desenvolupament permetrà augmentar la potència específica per un ordre de magnitud, a causa del qual el pes i les dimensions de les bateries basades en elles disminuiran tres vegades mantenint el nivell de potència requerit.

La bateria es pot utilitzar en diversos modes funcionals: 

  • Com a font d’alimentació de back-up 
  • Com a sensor de temperatura en dispositius utilitzats a temperatures extremes i en llocs de difícil accés (o completament inaccessibles): a l’espai, sota l’aigua, en zones d’altitud.

En aquest moment, els desenvolupadors estan completant el procediment de patent internacional de la invenció i el propi dispositiu ja ha estat reconegut per experts estrangers. En particular, en la revisió de l’agència d’investigació de màrqueting internacional Research and Markets , NUST MISIS ha estat nomenada com un dels actors clau del mercat global de bateries beta-voltaiques. La universitat està pressent entre empreses com City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp i Widetronix.

Una bateria basada en cel·les beta-voltaiques (BVE), té un gran potencial, ja que creix a tots els sectors industrials, la demanda de bateries fiables amb llarga vida útil. Tenint en compte les exclusives característiques com són: la petita mida i la  seguretat, el desenvolupament de científics NUST MISIS podrà ocupar una part important del mercat de subministrament d'energia.

Font: NUST MISIS 


dimecres, 20 de gener del 2021

La intel·ligència artificial per reforçar la resistència de la xarxa elèctrica.

Un nou model neuronal de xarxa artificial creat per Argonne, gestiona les característiques estàtiques i dinàmiques d’un sistema elèctric amb un alt grau de precisió.

El sistemes elèctrics, no només són grans, sinó que també dinàmics, cosa que fa que sigui especialment difícil la seva gestió. Els operadors dels centres de control, saben mantenir els sistemes elèctric quan les condicions són estàtiques. Però, quan les condicions canvien ràpidament, per exemple a causa de falles sobtades, els operadors no tenen una manera clara d’anticipar-se  per fer que el sistema s’adapti de la millor manera per complir els requisits de seguretat del sistema.


Un equip de recerca, ha desenvolupat un  nou enfocament per ajudar als operadors del sistema elèctric a comprendre com es pot controlar millor les seves xarxes elèctriques amb l'ajut de la intel·ligència artificial. Aquest nou enfocament, podria ajudar els operadors a controlar els sistemes elèctrics d’una manera més eficaç, cosa que podria millorar la capacitat de resiliència de la xarxa elèctrica.

Càlculs dinàmics i estàtics

Aquest nou enfocament, permet als operadors prendre decisions tenint en compte les característiques estàtiques i dinàmiques d’un sistema d’alimentació en un únic model per la presa de decisions amb una precisió millor, fet que a esta històricament un repte complex.

La decisió d'apagar o posar en servei un generador i determinar el seu nivell de potencia de sortida, és un exemple de decisió estàtica, una acció que no canvia fins un temps determinat. Tot i això, la freqüència elèctrica està relacionada amb la velocitat d'un generador: és un exemple de característica dinàmica, perquè podria fluctuar amb el pas del temps en cas d'una interrupció (per exemple, per un canvi sobtat de càrrega) o d'una operació (per exemple, un canvi d'estat d'un interruptor d'alta tensió). Si  es combinen les formulacions dinàmiques i estàtiques en el mateix model, és impossible resoldre.

En els sistemes elèctrics, els operadors han de mantenir la freqüència dins d’un determinat rang de valors per assolir treballar dins dels límits de seguretat. Les condicions estàtiques, com el nombre de generadors connectat en una línia, afecten la capacitat del sistema per mantenir la freqüència i altres funcions dinàmiques.

La majoria dels analistes calculen les funcions estàtiques i dinàmiques per separat, mentrestant, d’altres han intentat desenvolupar models senzills que puguin posar en comú tots dos tipus de càlculs, però aquests models són limitats en la seva escalabilitat i precisió, sobretot quan els sistemes es tornen més complexos.

Les xarxes neuronals artificials uneixen  característiques estàtiques i dinàmiques

En lloc d’intentar encaixar les fórmules estàtiques i dinàmiques existents, s'ha desenvolupat un enfocament per crear noves fórmules que puguin gestionar les dues solucions. El principi se centra en utilitzar una eina d’intel·ligència artificial coneguda com a xarxa neuronal ja que aquesta,  pot crear un mapa entre una entrada específica i una sortida específica. Si es coneixen les condicions amb les que es comença i amb les que acabem, es possible utilitzar xarxes neuronals per esbrinar com es corresponen aquestes condicions.

Aquest plantejament de xarxa neuronal es pot aplicar als sistemes elèctrics molt petits, com són les microgrids, que disposa de recursos energètics distribuïts  en una xarxa controlable, com ara generadors dièsel i panells fotovoltaics solars.

Es va utilitzar la xarxa neuronal per fer un seguiment de com un conjunt de condicions estàtiques dins de la microgrid es corresponia amb un conjunt de condicions o valors dinàmics. Més concretament, es va utilitzar per optimitzar els recursos estàtics dins de la microgrid per tal que la freqüència elèctrica es mantingués dins d’un rang segur.


Les dades de simulació servien com a entrades i sortides per entrenar la seva xarxa neuronal. Les entrades eren dades estàtiques i les sortides eren respostes dinàmiques, concretament el rang de freqüències que són segures. Quan es  van passar tots dos conjunts de dades a la xarxa neuronal, es va haver de mapejar les respostes dinàmiques estimades per a un conjunt de condicions estàtiques.

La xarxa neuronal va transformar les complexes equacions dinàmiques que normalment no podem combinar amb equacions estàtiques en una nova forma que es pot resoldre conjuntament.

Nous tipus d’anàlisis

Investigadors, analistes i operadors poden utilitzar aquest plantejament com a punt de partida. Per exemple, els operadors podrien utilitzar-lo per preveure quan poden activar i desactivar els recursos de generació, alhora que s’asseguren que tots els recursos que es troben en línia són capaços de suportar algunes pertorbacions.

Aquest és el tipus d'escenari que sempre els operadors dels sistemes elèctrics han volgut analitzar, però abans no eren possible a causa dels reptes que plantejava  calcular conjuntament les característiques estàtiques i dinàmiques.

Font: Laboratori Nacional Argonne del Departament d'Energia (DOE) dels Estats Units.