Nova tecnologia per a la energia solar tèrmica.

La tecnologia que emmagatzema energia neta escalfant partícules amb llum solar captada és rendible i fiable, segons mostra el model de la Universitat Nacional d'Austràlia (ANU).

L'equip d'investigació de l'ANU va estudiar la tecnologia solar tèrmica desenvolupada per Sandia National Laboratories, membre dels Estats Units, en un consorci format per ANU, CSIRO i la Universitat d'Adelaida.

La tecnologia funciona utilitzant la llum solar concentrada per escalfar una "cortina" de partícules  fins a 700 graus centígrads. Les partícules escalfades s’emmagatzemen per a un ús posterior per la generació d’electricitat durant la nit o per processos  industrials de calor. Les partícules al ser escalfades, s’eleven proporcionant un sistema cíclic i altament eficient.

Aquest modelatge, mostra que un sistema d'energia solar concentrat construït al voltant  d'una "cortina de partícules",  podria generar un megawatt-hora d'electricitat emmagatzemada per menys de 60 dòlars nord-americans.

Un sistema de menor cost construït a escala de 100 megawatts, tindria prou emmagatzematge per fer funcionar una turbina durant 14 hores i així generar electricitat nocturna de forma contínua durant grans parts de l'any.

Aquesta forma d'energia no només és barata i neta, amb la seva funció d'emmagatzematge de baix cost,  pot contribuir en gran mesura a la fiabilitat de la combinació d'energies renovables, i per facilitar la transició global a partir de combustibles fòssils per al 100 per cent d'energia renovable obligat per l'Acord de París.

Curiosament, les partícules ceràmiques que emmagatzemen la calor d'aquest sistema es van desenvolupar originalment per al seu ús en el "fracking" no convencional de gas natural: són barates i robustes, a més de ser suficientment estables com per suportar molts cicles intensos de calor i refredament.

Els investigadors de l’ANU també van contribuir al desenvolupament d’un nou disseny de receptors solars de partícules que cauen en diverses etapes que maximitza la quantitat de llum absorbida i retinguda pel sistema, a més de contribuir a la comprensió fonamental de com interactuen la llum i les partícules en aquests sistemes.

Basat en el modelatge de l'ANU i en comparació amb tecnologies competidores, el Departament d’Energia dels Estats Units va anunciar invertir 25 milions de dòlars dels EUA per provar la tecnologia en una nova instal·lació a Nou Mèxic. Austràlia continuarà col·laborant amb els Estats Units en el desenvolupament de la nova tecnologia, inclosos els assajos a la instal·lació de proves de partícules de caiguda tèrmica solar CSIRO.

Per tant, es pretén  garantir que aquests sistemes i la tecnologia energètica futura, siguin renovables, sostenibles i ajudin a reduir les emissions de diòxid de carboni.

Font: Universitat Nacional d'Austràlia

Controlador que optimitza la càrrega ràpida dels vehicles elèctrics.

A mesura que els vehicles elèctrics guanyen popularitat, els consumidors esperen que el canvi a les plataformes basades en bateries sigui perfecte, amb la mateixa acceleració, rendiment i comoditat dels vehicles que funcionen amb combustibles fòssils. 

La major part dels fabricants han lliurat els seus sistemes de recàrrega, però la tecnologia encara no hi és en totes les zones per fer la recàrrega de la bateria. Tot i que els consumidors només necessiten uns minuts per omplir un dipòsit de combustible, un vehicle elèctric (EV) normalment necessita hores per fer el mateix amb un carregador lent.

La càrrega ràpida converteix la potència de corrent altern que es troba a les llars en la corrent continu que necessiten les bateries de la mateixa estació de càrrega per accelerar significativament la càrrega. Tanmateix, aquesta velocitat introdueix nous reptes.

La recàrrega ràpida maximitza la transferència d’ions de liti dins d’un paquet de bateries. A aquestes altes taxes, els ions es poden acumular a la superfície de l'ànode de la bateria i dipositar liti metàl·lic mitjançant un procés anomenat "recobriment de liti", que pot reduir el rendiment de la bateria i, si no es controla, provocar un curtcircuit i un error.

L'electroquímica que provoca el recobriment de liti és complexa i no s'entén completament. Existeix un model basat en la física permet detectar, en temps real, l'aparició de recobriment de liti per poder ajustar la velocitat de càrrega per evitar danys a la bateria i, alhora, permetre temps de càrrega més curts.

La Southwest Research Institute, va desenvolupar i calibrar un model de bateria linealitzat per a una cel·la de 57 Ah de níquel-manganès cobalt (NMC), va predir amb èxit quan es produeix el revestiment de liti. El model utilitza equacions diferencials per calcular diversos estats interiors de la bateria, sense necessitat d’instrumentació ni recursos addicionals. Altres tècniques d’última generació per detectar revestiment de liti no són en temps real i impliquen anàlisis físiques destructives de la cèl·lula.

També, es va predir amb èxit el voltatge de la cel·la en un ± 5% de les dades experimentals. Després, l’equip va desenvolupar un controlador de càrrega ràpida adaptatiu basat en models per optimitzar el perfil de càrrega de la cel·la NMC. El controlador inclou una funció d'aprenentatge que ajusta el corrent de càrrega en funció de l'eficiència de càrrega del cicle anterior. El controlador "aprèn" el perfil de càrrega òptim després de 10 a 20 cicles de càrrega i equilibra la durabilitat, la seguretat i el rendiment en temps real.

Es va comparar el controlador de càrrega amb dos perfils de càrrega de base per avaluar-ne l’eficàcia. El primer perfil  base va utilitzar una estratègia de tensió constant i corrent constant estàndard per iniciar intencionadament el recobriment de liti. Les mostres envellides amb aquest perfil van mostrar una pèrdua o disminució significativa de la capacitat de la bateria. El segon perfil de referència va ser un vehicle elèctric amb un carregador ràpid i va permetre una comparació significativa del temps de càrrega.

El controlador de càrrega, va mostrar diverses millores en comparació amb els dos perfils de línia base, incloent una disminució significativa de la decoloració de la capacitat, una reducció del 35% del temps de càrrega de la bateria i una eficiència de càrrega mitjana del 89%.

Font: Southwest Research Institute

Posicionament de Navitas davant l'escassetat de xips.

Una empresa de semiconductors de Califòrnia ha reaccionat de forma directa davant l'amanaça sobre la manca mundial de xips. Aquesta empresa ha trobat una oportunitat.

L’empresa és Navitas que te la seva seu El Segundo (Califòrnia) compta amb un 160 treballadors dels quals els 40 % son de mateix municipi . Per això a fet una oferta per obtenir un valor empresarial de 1.000 milions de dòlars dels qual, Navitas aportarà 320 milions de dòlars, fet que li permetrà  fer créixer el seu negoci bàsic que es basa en la fabricació i venta de cel·les de nitrur de gal·li adreçades als fabricants de carregadors de telèfons i portàtils i  així expandir-se a nous mercats.

Si be és cert que la gran majoria dels xips dels ordinador es fabriquen amb silici, els xips de Navitas són millors per a la càrrega, cosa que els fan més ràpid, més freds i més eficients en el consum d'energia fet que permet fabricar unitats més petites.

Actualment tot i  que te uns ingressos de 12 milions de dòlars (segons los Angeles Times), encara no està obtenint beneficis no obstant, hi han motes expectatives creades de creixement.

Els problemes actuals en la cadena de subministrament de semiconductors podrien limitar aquest creixement. Potser això  explicaria que les accions sortissin lentament, amb una cotització que va tancar un 3,47% a 12,80 dòlars.

L’ús de xips de nitrur de gal·li proporcionarà a la companyia un avantatge en la cadena de subministrament, cosa que li permet re-aprofitar  plantes de fabricació que estan aturades o infrautilitzades les quals, es van construir als anys vuitanta i noranta. 

Com que aquests xips de nitrur de gal·li són més petits que els seus equivalents de silici, es poden dipositar molt més en una sola base de fabricació cosa que, a més  entre d'altres, ajudaria a evitar els colls d’ampolla que s'estan trobant altres fabricants.

Actualment, només el 2% del mercat del carregador consta de dispositius fabricats amb xips de nitrur de gal, enfront del 98% de xips de silici. Hi ha altres empreses de xips elèctrics de nitrur de gal , però, segons els documents de presentació de Navitas, la quota de mercat de la companyia és més gran que la combinada de les altres.

L’empresa ha rebut peticions d'ofertes de grans fabricants com seria Dell i també amb grans proveïdors del mercat secundari com seria  Anker. També s’està impulsant cap a nous mercats: ordinadors de centres de dades, inversors d’energia solar i sistemes d’alimentació per a vehicles elèctrics.

El nitrur de gal·li com a material bàsic existeix des de fa dècades de fet, és habitual utilitzar-lo en els LED de les pantalla de vídeo i en estacions base de telefonia mòbil.

El material és molt més dur que el silici, i la seva estructura cristal·lina pot suportar voltages més altes alhora que millora el corrent elèctric, cosa que significa que les dades es processar més ràpidament amb menys consum per un mateix càlcul.

L’inconvenient és el cost. El silici ha dominat la indústria dels semiconductors gairebé des dels seus inicis, amb un rendiment que evoluciona ràpidament juntament amb una reducció dràstica del preu.

El secret està en la capacitat de la companyia de combinar diverses funcions en un circuit integrat, que segons els analistes la situa per davant dels altres.

Els xips de Navitas són fabricats per Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. i encapsulats per Amkor, amb seu a Phoenix.

S'espera que en dos anys, els costos del sistema per al nitrur de gal·li haurien d’arribar a la paritat amb el silici per a càrregues i aplicacions similars.

Font: Los Angeles Times.