La tecnología avanza en cada campo a pasos agigantados y con esta rapidez, muchos avances importantes no son noticia de cada día en los medios de difusión. Por lo mismo, queremos compartir contigo algunas buenas noticias con respecto a la generación de energía que nos beneficia a todos.
Desde la energía solar concentrada pasando por los aerogeneradores flotantes, las células solares orgánicas imprimibles hasta la gasificación de la biomasa, hemos recopilado cinco de las más prometedoras tecnologías para producir energía.
Tecnologías de concentración solar
La tecnología de concentración de energía solar (CSP por sus siglas en inglés), que consiste en el uso de espejos para concentrar la luz solar hacia un receptor que capta y convierte la energía solar en calor para generar electricidad, lleva utilizándose desde la década de 1980. Sin embargo, recién en los últimos años ha resurgido como una nueva y prometedora tecnología de energía verde gracias a las innovaciones en los distintos sistemas de CSP y a la invención de nuevas soluciones de almacenamiento térmico solar, como la tecnología de sales fundidas.
Los sistemas CSP que se utilizan actualmente son, en general, de tres tipos: sistema de canalización, sistema de torre de energía y sistema de antena parabólica. El sistema de canalización consta de reflectores en forma de U que enfocan la luz solar hacia tuberías llenas de aceite que al calentarse hierven el agua para generar vapor para la producción de electricidad. El sistema CSP de torre de energía utiliza grandes espejos planos, llamados helióstatos, para enfocar los rayos solares hacia un receptor situado en lo alto de una torre en la que un fluido, como la sal fundida, puede absorber el calor para producir vapor el cual genera electricidad inmediata o la almacena para su uso posterior.
Los sistemas de antena parabólica utilizan antenas parabólicas con espejos para enfocar y concentrar la luz solar en un receptor montado en el punto focal de esta. El receptor está integrado con un motor de combustión externa que genera electricidad a medida que la luz solar concentrada calienta el hidrógeno o el helio gaseoso en expansión contenido en sus finos tubos que impulsan el pistón del motor.
A principios del 2013, la capacidad mundial instalada de CSP ascendía a 2,5 GW, de los cuales la mayor parte correspondía a Estados Unidos, seguido de España. El proyecto de energía solar Ivanpah, de 320 MW y basado en el sistema de torres de energía, inaugurado en el desierto de Mojave, en California (Estados Unidos), es la mayor central CSP del mundo. El proyecto solar Solana, de 280 MW, situado en Arizona (Estados Unidos), entró en servicio en octubre del 2013 convirtiéndose en la mayor central CSP del mundo que utiliza el sistema de colectores cilindroparabólicos. La instalación de Solana también ofrece seis horas de capacidad de almacenamiento en fusión para producir electricidad durante la noche.
Actualmente se están desarrollando muchas más centrales CSP en todo el mundo. Las probabilidades de éxito a largo plazo de esta tecnología son evidentes gracias al uso de soluciones mejoradas de almacenamiento de energía térmica para evitar el problema más común de la energía solar, la intermitencia, y al hecho de que los equipos utilizados para las centrales eléctricas convencionales alimentadas con combustibles fósiles pueden utilizarse para centrales CSP a gran escala.
Aerogeneradores flotantes
La explotación comercial de los aerogeneradores flotantes podría ser la clave para liberar el potencial eólico marino de aguas más profundas, donde los vientos suelen ser más fuertes y estables. A diferencia de los aerogeneradores marinos convencionales, que requieren el montaje de bases de hormigón en el lecho marino, los aerogeneradores flotantes, basados en la tecnología de las plataformas marinas flotantes de petróleo y gas, se anclan en el lecho marino con unos pocos cables en emplazamientos de hasta 700 m de profundidad. Las aguas más profundas ofrecen también la ventaja de unas instalaciones menos intrusivas.
La demostración con éxito de varios prototipos de aerogeneradores flotantes desde el año 2009 ha generado interés para el despliegue comercial de este tipo de aerogeneradores. Algunos de los mejores ejemplos son la turbina de prueba del desarrollador holandés de turbinas flotantes Blue H Technologies frente a las costas del sur de Italia, la turbina eólica flotante experimental Hywind de la compañía petrolera Statoil frente a las costas de Noruega, y el prototipo de turbina eólica flotante Fukushima frente a las costas de Japón.
El interés por la generación de energía eólica a partir de turbinas flotantes es especialmente notable en países como Japón, que se ha esforzado por obtener energía alternativa tras la catástrofe nuclear del 2011, pero no dispone de suficientes aguas costeras poco profundas para albergar parques eólicos convencionales.
Japón había propuesto construir un parque eólico flotante de 1 GW para el 2020 a unos 20 km de la costa de la dañada central nuclear de Fukushima Daiichi. El gobierno ha invertido 226 millones de dólares en la instalación de la primera turbina piloto y dos aerogeneradores adicionales de 7 MW. Tras el éxito de las pruebas de las turbinas iniciales, el proyecto eólico de Fukushima, con 140 turbinas adicionales, ha sido desarrollado por una alianza privada que incluye a Marubeni, Mitsubishi, Hitachi y otros. El proyecto de Fukushima utiliza una plataforma de turbina semisumergible con tres tanques de flotación dispuestos en triángulo alrededor de la turbina y la primera subestación flotante del mundo que contiene el equipo eléctrico necesario para transferir la energía de las turbinas a la costa.
La tecnología de generación de energía eólica marina flotante también ha cobrado impulso en el Reino Unido. El primer proyecto de energía eólica flotante del país, Buchan Deep, recibió la aprobación del Estado de la Corona en noviembre del 2013. El parque eólico, de 30 MW y seis turbinas flotantes ha sido construido por Statoil frente a la costa de Aberdeenshire (Escocia), a 100 m de profundidad.
Células solares orgánicas imprimibles
Las células solares imprimibles y flexibles han revolucionado la generación de energía solar fotovoltaica mediante el uso de tintas semiconductoras impresas directamente sobre plástico fino elástico flexible o acero, que no sólo reducen el costo de las células solares sino que también abrirán un sinfín de nuevas opciones de instalación.
Estas células solares orgánicas de peso extremadamente ligero pueden laminarse en las paredes de los edificios o en cualquier otra superficie irregular expuesta a la luz solar, así como incorporarse directamente a los materiales de construcción. También se considera que las células solares compuestas de polímeros plásticos funcionan mejor en condiciones de poca luz.
A principios del 2014, un grupo de científicos australianos fabricó células solares delgadas como el papel, del tamaño de una hoja de papel A3, utilizando una máquina de impresión especial instalada en la agencia nacional de investigación científica australiana CSIRO. La impresora de células solares podría producir hasta diez metros de panel solar por minuto. Se espera que un metro cuadrado de panel solar produzca entre 10 y 50 vatios.
La tecnología de células solares imprimibles con un costo mínimo, complementada con otras tecnologías afines, actualmente en fase de investigación, para mejorar la potencia de salida de las células fotovoltaicas imprimibles -como la tecnología de células solares sensibilizadas por colorante (DSC) y el uso de latas de plástico recubiertas de colorante para absorber la luz procedente de distintos ángulos-, promete elevar al siguiente nivel la economía y la eficiencia de la generación de energía solar fotovoltaica.
Tecnología de gasificación de biomasa para la generación de energía
La conversión de biomasa en gas combustible y su uso para la generación de energía ha surgido como un medio para convertir los residuos de biomasa, disponibles en abundancia, en energía eléctrica limpia y eficiente.
Una central eléctrica avanzada de gasificación de biomasa suele incluir un sistema gasificador que convierte la biomasa sólida en gas combustible limpio mediante procesos termoquímicos que comprenden las etapas de secado, pirólisis y gasificación. Las cenizas incombustibles producidas en el proceso migran a la rejilla situada en la base del gasificador y se retiran regularmente mediante un mecanismo de agitación de la rejilla.
El sintegás, también conocido como gas de síntesis, se quema en el oxidante a temperaturas de hasta 700° F junto con el gas de combustión caliente para producir vapor a alta presión que acciona la turbina para producir electricidad. Se utilizan precipitadores electrostáticos para capturar las partículas restantes presentes en los gases de combustión liberados al aire.
El proyecto Birmingham Bio Power, de 10,3 MW, que se ha desarrollado en Tyseley, Birmingham (Reino Unido), es uno de los principales proyectos energéticos a escala comercial lanzados con tecnología avanzada de gasificación de biomasa. La tecnología de gasificación de la biomasa también tiene un gran potencial, sobre todo en los países en desarrollo, donde la enorme cantidad de residuos de biomasa que van a parar a los vertederos puede utilizarse para generar energía limpia.
Tecnología de pilas de combustible microbianas (MFC)
La tecnología de pilas de combustible microbianas (MFC) puede generar energía a partir de una serie de residuos orgánicos, como las aguas residuales y la orina humana. Esta tecnología utiliza bacterias para generar electricidad a partir de residuos, convirtiendo la energía química en energía eléctrica mediante la reacción catalítica de los microorganismos. La tecnología también ayuda simultáneamente a higienizar el material de desecho utilizado.
La tecnología MFC utiliza microbios que abundan de forma natural en el compartimento anódico de la célula y que funcionan como biocatalizadores. Cuando los residuos orgánicos se introducen en la célula, los microbios generan electrones al consumir los residuos como parte de su proceso metabólico natural. Cuando se conectan al cátodo, se genera electricidad con el movimiento de los electrodos. Un grupo de científicos británicos, con el apoyo de Bill Gates, está desarrollando un dispositivo MFC especialmente diseñado para generar electricidad a partir de la orina humana.
En otro avance, investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia desarrollaron a principios del 2014 una pila de combustible híbrida capaz de convertir directamente en electricidad una amplia gama de biomasa soluble mediante un catalizador que puede activarse con energía solar o térmica. La biomasa se tritura y se mezcla con un catalizador fotoquímico y termoquímico llamado polioxometalato (POM) en solución.
El POM oxida la biomasa mediante irradiación térmica o mediante fotoirradiación y transporta la carga al cátodo. La tecnología combina la degradación fotoquímica y solar-térmica de la biomasa en un único proceso químico para generar electricidad sin utilizar costosos catalizadores metálicos. Además, el catalizador POM puede reutilizarse sin tratamiento adicional.
Todos estos increíbles desarrollos nos brindan una gran esperanza en el futuro de la generación de energía, entendiendo que podemos utilizar fuentes mucho más sostenibles y mucho más limpias, aprovechando los recursos de la tierra y los mismos desechos que nosotros producimos a diario.
En Energen nos motivan los temas relacionados con la energía y con la sostenibilidad y abogamos por cuidar y regenerar nuestro entorno en la medida de lo máximo posible.
