Canal d'aigua amb PV solar.

Al voltant de 4.000 milles de canals, transporten aigua a uns 35 milions de californians i 5,7 milions d'acres de terres de cultiu a tot l'estat. Cobrir aquests canals amb plaques solars reduiria l'evaporació de l'aigua i ajudaria a assolir els objectius d'energia renovable, alhora que estalviaria diners.

Els primers prototips als Estats Units tant per a canals que tinguin una envergadura ample i també per els canals estrets, ja han començat a desenvolupar-se a la vall central de Califòrnia.

Conservació de l'aigua i la terra

Califòrnia és propensa a la sequera per tant,  l'aigua és una preocupació constant. Les greus sequeres dels darrers 10 a 30 anys van assecar els pous, van fer que les administracions implementessin restriccions d'aigua i també, la sequera va ser un agent facilitador d'incendis forestals massius.

Califòrnia té ambiciones objectius de conservació. L'estat té el mandat de reduir el bombeig d'aigües subterrànies alhora que manté subministraments fiables a granges, ciutats, vida salvatge i ecosistemes. Com a part d'una àmplia iniciativa sobre el canvi climàtic, l'octubre de 2020 el governador Gavin Newsom va dirigir l'Agència de Recursos Naturals de Califòrnia per liderar els esforços per conservar el 30% de les aigües terrestres i costaneres l'any 2030 .

La major part de la pluja i la neu de Califòrnia cau al nord de Sacramento durant l'hivern, mentre que el 80% del consum d'aigua és al sud de Califòrnia, principalment a l'estiu. És per això que els canals transcorren per tot l'estat esdevenint com el sistema més gran del món d'aquest tipus. Es calcula que al voltant de l'1%-2% de l'aigua que porten es perd per evaporació sota el calent sol de Califòrnia.

En un estudi del 2021, es va demostrar que cobrir les 4.000 milles dels canals de Califòrnia amb plaques solars estalviaria anualment, més de 65.000 milions de galons d'aigua reduint l'evaporació. Amb això n'hi ha prou per regar 50.000 hectàrees de terres de cultiu o satisfer les necessitats d'aigua residencials de més de 2 milions de persones. En concentrar les instal·lacions solars en terrenys que ja s'estan utilitzant, en comptes de construir-les en terrenys no urbanitzats, aquesta proposta ajudaria Califòrnia a assolir els seus objectius de gestió sostenible tant per als recursos hídrics com terrestres.

Energia respectuosa amb el clima

Ombrar els canals de Califòrnia amb plaques solars generaria quantitats substancials d'electricitat. Les  estimacions mostren que podria proporcionar uns 13 GW de capacitat d'energia renovable, que és aproximadament la meitat de les noves fonts que l'estat necessita afegir per assolir els seus objectius d'electricitat neta: el 60% de fonts lliures de carboni el 2030 i el 100% renovable el 2045. .

La instal·lació de plaques solars sobre els canals fa que els dos sistemes siguin més eficients. Els panells solars reduirien l'evaporació dels canals, especialment durant els calorosos estius de Califòrnia. I com que l'aigua s'escalfa més lentament que la terra, l'aigua del canal que flueix per sota dels panells podria refredar-los, augmentant la producció d'electricitat fins a un 3%.

Aquestes marquesines també podrien generar electricitat localment a moltes parts de Califòrnia, reduint tant les pèrdues de les xarxes de transport com els costos per als consumidors. La combinació de l'energia solar amb l'emmagatzematge de la bateria pot ajudar a construir microxarxes a les zones rurals i a les comunitats desateses, fent que el sistema elèctric sigui més eficient i resistent. Això mitigaria el risc de pèrdues d'energia a causa del clima extrem, l'error humà i els incendis forestals.

Es calcula que el cost per abastar canals amb plaques solars serà més gran que la construcció de sistemes muntats a terra. Però quan es tenen en compte alguns dels co-beneficis, com ara l'estalvi de costos del sòl, l'estalvi d'aigua, la mitigació de males herbes aquàtiques i l'eficiència fotovoltaica millorada, fan entreveure que els canals solars poden ser una millor inversió i proporcionar electricitat a menor cost durant la vida útil de les instal·lacions solars. I això, abans de tenir en compte els beneficis per a la salut humana de la millora de la qualitat de l'aire i la reducció de les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

Beneficis a la terra

Els canals solars són molt més que generar energia renovable i estalviar aigua. La construcció d'aquestes llargues matrius solars, podrien evitar que més de 80.000 acres de terres de conreu o hàbitat natural es converteixin en granges solars.

Califòrnia conrea aliments per a una població mundial cada cop més gran i produeix més del 50% de les fruites, fruits secs i verdures que mengen els consumidors dels EUA. No obstant això, fins a un 50% de la nova capacitat d'energia renovable per assolir els objectius de descarbonització es podria ubicar a zones agrícoles , incloses grans extensions de terres de cultiu de primera qualitat.

Les instal·lacions de canals solars també protegiran la vida salvatge, els ecosistemes i les terres culturalment importants. Els desenvolupaments solars a gran escala poden provocar la pèrdua, la degradació i la fragmentació de l'hàbitat , la qual cosa pot danyar espècies amenaçades com la tortuga del desert de Mojave .

També, poden perjudicar les comunitats vegetals de matolls del desert, incloses les plantes que són culturalment importants per a les tribus indígenes. Com a exemple, la construcció del Genesis Solar Energy Center als deserts de Sonora i Mojave el 2012-2014 va destruir senders i llocs d'enterrament i va danyar importants artefactes culturals , provocant un conflicte legal prolongat.

Netejant l'aire i les males herbes

En generar electricitat neta, els canals solars poden millorar la qualitat de l'aire. Un altre benefici és frenar les males herbes aquàtiques que sufoquen els canals. A l'Índia, on els desenvolupadors han estat construint canals solars des del 2014, l'ombra dels panells limita el creixement de les males herbes que bloquegen els desguassos i restringeixen el flux d'aigua.

Lluitar contra aquestes males herbes és car i els herbicides amenacen la salut humana i el medi ambient. Per als canals grans de 100 peus d'ample a Califòrnia, calculem que els canals d'ombra estalviarien uns 40.000 dòlars per milla. A tot l'estat, l'estalvi podria arribar als 69 milions de dòlars anuals.

Portant canals solars a Califòrnia

L'envelliment de la infraestructura elèctrica de Califòrnia ha contribuït a incendis forestals catastròfics i interrupcions de diversos dies. Construir desenvolupaments solars intel·ligents en canals i altres terrenys alterats pot fer que les infraestructures d'electricitat i aigua siguin més resilients alhora que estalvia aigua, redueix costos i ajuda a lluitar contra el canvi climàtic .

Turlock Irrigation District, a la vall de San Joaquin de Califòrnia, construirà el primer prototip de canal solar en col·laboració amb el desenvolupador del projecte Solar Aquagrid, investigadors i altres i amb el suport del Departament de Recursos Hídrics de l'estat.

Els prototips d'aquest projecte de demostració d'una milla de llargada, juntament amb futurs pilots, ajudaran els operadors, desenvolupadors i reguladors a perfeccionar els dissenys, avaluar els co-beneficis i avaluar el rendiment d'aquests sistemes. Amb més dades, podem traçar estratègies per estendre els canals solars a tot l'estat i, potencialment, a l'oest.

Font: The Convestation

Model de seguretat basat en la identitat Zero Trust.

Les indústries de tots els sectors, disposen d'una infraestructura crítica online que permet l'accés remot. Tot i que, sens dubte, aquest pas permet una major eficiència operativa i innovació, però exposa els sistemes de l'entorn de la  tecnologia operativa (OT) a més ciberamenaces.

Si aquesta transformació digital ha de continuar a l’entorn industrial, les solucions per la seguretat han de millorar la protecció futura d’aquesta infraestructura. Les ciberamenaces OT continuaran augmentant. La pregunta que cal fer-se és: què es pot fer sense exposar-se a un risc més gran?

Des del principi, la manera com els diferents operadors industrials han accedit o han permès l’accés a la ciberinfraestructura ha estat problemàtica. Basar-se en models de seguretat basats en perímetres és només la meitat de la batalla i, per tant, és insuficient. Aquest model suposa que, una vegada que algú es connecta amb èxit a la xarxa de control corporatiu o industrial, s'hauria de confiar en aquest individu. Però, en la pràctica, això no és necessàriament cert i suposa un risc significatiu.

Cal un únic enfocament preventiu per omplir el buit del mercat de la seguretat per permetre als operadors industrials defensar-se eficaçment davant les amenaces: implementant la nul·la seguretat de confiança per autenticar l’usuari i el dispositiu / sistema, tot i que algú ja pugui tenir accés a qualsevol de les xarxes de confiança.

El model de seguretat basat en la identitat Zero Trust proporciona als operadors d’infraestructures crítiques un control granular sobre l’extensió i el temps d’accés als sistemes, creant una base de confiança per a cada interacció: home a màquina, màquina a màquina o edge-to-cloud. En una típica subestació elèctrica, per exemple, diverses parts requereixen diferents graus de control i accés; per exemple, l'organització operativa i els proveïdors d'equips contractats tenen necessitats diferents a l'hora de realitzar el manteniment dels sistemes instal·lats. Les solucions Zero Trust  permeten una gestió d’accessos i usuaris remots i locals, mitjançant la identitat per verificar i autoritzar l’accés en funció de rols individuals. En aquest escenari, les parts participants reben un accés adaptat a les seves necessitats mentre veuen que la gestió d’accessos és segura, còmoda i lliure d’errors.

Aquest tipus de control i accés esdevé encara més important quan es parla d’entitats amb extensos territoris, com ara els operadors de petroli i gas, plantes solars i plantes eòlics. Les solucions Zero Trust  permeten als operadors d’aquestes entitats afegir, eliminar i controlar recursos sense comprometre la seguretat.

Per a aquells que formen part de la comunitat de la ciberseguretat del sistema de control industrial (ICS) que prefereixen seguir un enfocament basat en estàndards, l'Institut Nacional d'Estàndards (NIST) va publicar l'estàndard de seguretat Zero Trust  (NIST SP 800-207) a l'agost de 2020. Al maig, l’ordre executiva (EO) sobre ciberseguretat d’infraestructures crítiques demanava la implementació de seguretat Zero Trust  en tot el sector públic, amb orientacions per a la mateixa en tota la indústria privada.

Massa enfocaments per al control d’accés i l’accés remot deixen vulnerabilitats als atacs per penetrar i proliferar a través de les operacions. En aplicar solucions de seguretat avançades que integren un enfocament Zero Trust , es pot reforçar la primera línia de defensa bloquejant i / o aïllant atacs.

Font: IEEE Smart Grid

Geotèrmia.

El sistema de la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) s'ha dissenyat per entendre com l'aigua amb molta temperatura flueix a través de les roques del subsol per després, transferir la seva calor a la superfície.

El nou sistema forma part de l'Enhanced Geothermal Systems, què és un projecte que involucra diversos laboratoris, universitats i socis industrials que treballen per millorar les tecnologies geotèrmiques.

Aquest sistema, està instal·lat a 4.100 peus sota terra al Sanford Underground Research Facility a Lead, Dakota del Sud. Antigament considerada la mina d'or més gran i profunda d'Amèrica del Nord, ara la mina s'utilitza per a diversos tipus d'investigació. Una de les què actualment està en curs,  explora com un dia l'energia geotèrmica podria proporcionar energia elèctrica.

Per això, s'està utilitzant la instal·lació subterrània com una base de proves on l'aigua i altres mescles de fluids seran bombejades a alta pressió en un dels cinc forats, "túnels" de quatre polzades d'ample perforats a la roca, i després es bombaran cap fora. S'està estudiant com els fluids, no només trenquen la roca entre els forats, sinó també com obtenen calor de l'energia emmagatzemada dins de la roca, energia que finalment es pot bombejar per sobre del sòl per generar electricitat.

La singularitat d'aquest sistema és que combina diversos components necessaris per recopilar importants  dades per a l'estudi geotèrmic en un sol sistema de manera que això és innovador ja que no existeix en cap altre lloc.

Aquests components inclouen dues bombes d'injecció que poden injectar fluids a la roca a altes pressions. Una bomba es pot utilitzar per controlar el flux i la pressió amb molta precisió, mentre que l'altra es pot fer servir per quan calen grans cabals.

Un refrigerador de fluids, redueix la temperatura de l'aigua amb la finalitat de poder estudiar com les temperatures de l'aigua afecten les propietats tèrmiques de la roca. Un sistema d'osmosi inversa permet a l'equip recollir dades sobre el recorregut del flux de l'aigua canviant la salinitat (o salinitat) del fluid injectat.

El sistema també inclou un conjunt de cinc "empaquetadores" que s'insereixen als forats. Les envasadores estan equipades amb sensors que proporcionen mesures de temperatura i pressió. Les bufetes a pressió dels empaquetadors, juntament amb les bombes de control, segellen els forats i eviten les fuites fora de la secció prevista del forat.

El nivell precís de control i integració, és un aspecte únic del sistema, que proporciona dades de qualitat necessàries per avançar en la comprensió científica.

La millor part del sistema, és autònom, el que significa que es pot operar i recopilar dades sobre el sòl amb un ordinador portàtil o un telèfon des de casa.

El procés va començar en muntar i provar el sistema en un laboratori sobre el terra per assegurar que tot funcionava. Després es va desmuntar, es va  arribar a una milla sota terra amb peces de 4 peus per 4 peus, fins que va ser possible utilitzar un vagó de ferrocarril.

Tot el sistema, que te una superfície de 7 peus i una alçada de 7 peus i 30 peus de llarg, va trigar tres setmanes a fer possible el seu muntatge sota terra.

Es pot intuir que treballar en un túnel de 7 peus a una milla sota terra és incòmode. No obstant això, com l'aire es bombeja contínuament des de la superfície per mantenir els túnels a 70 graus constants i proporcionar aire fresc per respirar no representen les millor condicions de treball.

Aquest sistema, proporcionarà dades durant molts mesos i possiblement anys. La informació obtinguda d'aquest projecte ajudarà a informar noves tecnologies d'energia geotèrmica que es poden desenvolupar per a la indústria.

Font: Pacific Northwest National Laboratory