“Innovación Tecnología aplicada a cargas eléctricas eficientes”

Dr. Ing. Miguel Ocharán

Iniciativa de Energía MIT

Informe del Taller del 29 de abril 2010

La posibilidad de que importantesnuevas tecnologías para lageneración, transmisión, almacenamiento ouso de la energía podría ser limitadopor la escacéz y no disponibilidad dedeterminados elementos y materiales.

El objetivo del taller MITEI fue reunir aexpertos en las diversas áreas que inciden eneste tema y tratar de determinar elcontexto, el alcance, la complejidad yfinalmente, la gravedad del problema.

El taller también sirvió como punto de partidainicial para un estudio de la energía crítica delos elementos.

El objetivo es que se trató de sacarconclusiones y recomendar políticassobre este tema.

El impacto potencial del dióxido de carbono (CO2) en el clima y lapresión de la creciente demanda de energía han estimulado lainvestigación en nuevas fuentes de energía y formas novedosas paraalmacenar, transmitir, y transformar.

Los avances en la física, química y ciencia de los materiales hanpermitió a los investigadores a identificar los elementos conpropiedades que pueden ser finamente en sintonía con su específicanecesidades y para emplearlos en las nuevas tecnologías.

Elementos como el lantano, neodimio, telurio,indio o galio, que antes eran curiosidades de laboratorio, se mencionaahora de forma rutinaria cuando las nuevas tecnologías de la energía sediscuten.

Muchos de estos elementos no son en la actualidad explotados,refinados, o comercializados en grandes cantidades.

El espectro de las nuevas aplicaciones de elementos raros que no selimita a las tecnologías energéticas.

Los procesos térmicos proporcionan más del 90 porciento de la energía primaria del mundo. La mejora de laeficacia de esos procesos - incluyendo la captura y usar desu calor residual - puede llevar a ahorros de la energíasignificativos en el corto y mediano plazo.

Por ejemplo más de la mitad de la energía de un automóvilse lanza en el aire ambiente bajo la forma de calor delextractor y otra tercera parte se lanza en el líquidorefrigerador.

En el sector de la electricidad, incluso las tecnologíaseficientes de hoy en la producción de energía rechazan, apesar de los esfuerzos termodinámicos, casi la mitad de laenergía del combustible utilizada como calor residual.

Los sistemas térmicos son diversos, y hay muchastecnologías relativamente innovadoras que si estuvierandesplegadas, podrían aumentar dramáticamente elrendimiento energético y reducir emisiones de gases deefecto invernadero en el corto plazo.

Las plantas convencionales de la cogeneraciónproducen energía eléctrica y térmicasimultáneamente usando el calor residual de unaturbina de gas para generar el vapor, permitiendo auna sola planta proveer de electricidad y de calor alos clientes industriales y residenciales.

En ese contexto las eficacias del sistema alcanzanhasta el 90 por ciento.

En la actualidad se avanza en la investigación de máslargo plazo y más básica como por ejemplo entecnologías de la conversión directa y sistemas dealto rendimiento del material de aislamiento ylíquidos, lo que nos podría llevar a un cambio delparadigma en sistemas térmicos eficientes durante lapróxima década.

La conversión económica del carbón y de labiomasa y la conversión adicional a loscombustibles líquidos podían ampliarperceptiblemente las opciones de la energía demundo.

Las pilas y las baterías de combustible, queconvierten el producto químico en energíaeléctrica, representan otra “familia” detecnologías de la conversión que podríanproporcionar las ventajas potenciales del tipomedio ambiental reduciendocontaminaciones, elevando la generacióneléctrica a una eficacia más alta y poder contarcon infraestructuras más seguras y másconfiables.

En un mundo carbón-obligado, las instalaciones coal-burningtendrán que capturar emisiones del dióxido de carbono y secuestrarlas de manera subterránea en formaciones geológicas o en el océano profundo.

El carbón suministra el de 25 por ciento una energía primaria del mundo y más que mitad de toda la electricidad generada en los E.E.U.U. viene hoy de las centrales eléctricas con carbón.

El transporte de las 1.5 mil millones toneladas de dióxido de carbono producidas anualmente por esas plantas puede compararse con la mitad de todo el gas natural transportado en gaseoductos de los E.E.U.U. cada año.

Mientras tanto, China está construyendo el equivalente de dos a tres centrales eléctricas con carbón de 500 megavatios por semana, lo que producirá cerca de tres millones de toneladas de dióxido de carbono por año. La capacidad adicional anual de China de las plantas del carbón es comparable a la rejilla de energía británica entera. La India también está agregando la producción de energía con carbón a un ritmo rápido.

En este contexto es importante apreciar la escala masiva de losrequisitos geológicos para el secuestro del carbón y de los desafíosasociados de la investigación si debemos evitar la duplicación post-industrial de concentraciones atmosféricas de dióxido de carbonopara mediados de siglo.

Los desafíos incluyen la caracterización del sitio y la ubicación de lossitios seguros, de manera efectiva y ambientalmente sanos

De la identificación y condiciones de almacenaje;

Condiciones saneamiento legal de los depósitos de secuestro,

El diseño, modelado, supervisión y los sistemas de verificaciónapropiados a los regímenes reguladores futuros y para laadministración de largo plazo de los sitios del secuestro.

Las demostraciones en grande en los sitios geológicosrepresentativos son condiciones críticas a resolver con innovacionestécnicas y reguladoras.

Las innovaciones tales como materiales de altorendimiento de traspaso térmico y tecnologíaseficientes de evacuación del calor tienen elpotencial para reducir dramáticamente elconsumo de energía industrial y para mejorar laeconomía del uso de energía para las industriasimportantes. Las nuevas tecnologías puedenaumentar el rendimiento energético y reducirsimultáneamente emisiones inútiles mientrasreducir los costos de producción y medioambientales.

Los sistemas avanzados constructivos que aprovechan la luz del día solamente podrían ahorrar más que la mitad de la energía utilizada actualmente en la iluminación.

Otras áreas de interés incluyen la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado;

Existe un amplio desarrollo de nuevos materiales y métodos nuevos de la construcción; sensores y sistemas de vigilancia mejorados--) Edificios Inteligentes;

Se cuenta con herramientas avanzadas de la simulación que pueden ayudar a diseñadores de infraestructura edilicia a tomar decisiones más económicas de energía.

Las nuevas tecnologías son necesarias, entre otros, para : a) Modernizar la infraestructura eléctrica b) Combatir el rápido envejecimiento de los materiales c) Cumplir los requisitos de la relación energía-calidad d) Producir grandes cantidades de energía renovable y

distribuida e) Resolver el aumento de la demanda total de la

electricidad f) Reducen al mínimo los impactos al medio ambiente. g) Mejorar la operación y confiabilidad de los sistemas

eléctricos para proporcionar energía comprable, limpia y confiable a las más de 1 mil millones personas en el mundo que no tienen ningún acceso a la electricidad.

La investigación en curso están desarrollando las nuevasherramientas para:

a) La supervisión en tiempo real y el control de lossistemas grandes interconectados,

b) Nuevas maneras de disminuir la energía substancial de“pérdidas en línea” de nuestros sistemas de transmisión;

c) Desarrollo de incentivos económicos y reguladoresnuevos para reparar y aumentar el equipo y mejorardiseño y la operación de sistema total;

d) Implantación de tecnologías distribuidas que permitanla electrificación de zonas rurales.

Estas innovaciones permitirán un “cambio decisivotecnológico” en cómo generamos energía y la entregamosa los consumidores de la electricidad.

Aerogeneradores con forma de cometa captarán la energía eólica de la atmósfera

Situados a alta altitud, supondrían una fuente inagotable de energía eléctrica

El viento a alta altitud tiene una potencia suficiente comopara generar toda la energía eléctrica que necesita nuestrasociedad. Esto es lo que ha revelado un análisis de dichapotencia en distintas partes del mundo, realizado porinvestigadores de la Universidad de Stanford. Paraaprovechar la energía eólica de la atmósferaterrestre, científicos y compañías están diseñandoactualmente dispositivos especializados. Son las llamadas“cometas eólicas” que, si superan ciertos escollos, podríanser la solución a todos los problemas energéticos de laTierra.

Afinidad Eléctrica ha desarrollado este equipo para corte y rehabilitación a distancia de suministros eléctricos monofásicos y trifásicos. Se trata de un sistema modular que admite múltiples configuraciones y es adaptable a variadas disposiciones de instalación de equipos de medida.

Entre los principales beneficios de su utilización podemos mencionar:

Permite la conexión y desconexión de suministros eléctricos a distancia. Evita que la acometida quede con tensión Evita la confrontación con los clientes Reduce significativamente la morosidad Limita el hurto de energía Total efectividad en tareas de corte y rehabilitación Elimina maniobras en altura Elimina maniobras con tensión Evita que el cliente se reconecte Una sola persona puede realizar la operación

Consiste en la búsqueda y control de las pérdidas de energía, por circuitos y zonas geográficas. Se efectúa mensualmente y en forma automatizada, para lo que se utiliza el Módulo de Energía, incluido en el Sistema Integrado de Distribución. En el manejo del Módulo de Energía, Eleval dispone de la información siguiente: -Catastro digital de los circuitos en media tensión (13,8 kV y 2,4 kV), con todos los grupos de transformadores de Eleval plenamente identificados (Fig. 1). -Asociación Cliente - Grupo de Transformadores (Fig. 2). - Energía despachada por cada circuito. - Energía facturada a cada uno de los usuarios.

¿Qué es sOccket? A. Una pelota de fútbol B. Un generador portátil C. Un símbolo de comunidad D. Una herramienta para la salud pública E. Todas las anteriores

Así comienza el sitio oficial de sOccket, un balón que genera y almacena energía eléctrica durante un partido de fútbol que luego puede ser utilizada para iluminar un pequeño LED o cargar un teléfono celular.

El primer prototipo diseñado por los estudiantes contiene unmecanismo inductivo parecido al que tienen las luces que sesacuden para cargarse. El movimiento de la pelota empuja unimán a través de una bobina de alambre que tiene en suinterior y así se genera una corriente de electricidad.

Los supercapacitores o supercondensadores, también conocidos comoultracondensadores, son como los capacitores normales pero almacenan hasta unas10.000 veces más energía, ocupando el mismo tamaño. Algunos pueden llegar hasta3.000 faradios (los normales suelen almacenar del orden de microfaradios). Tienen ungran rendimiento (el 98% de la carga se devuelve); almacenan mucha energía en relacióna su peso (4Wh/kg), aunque no tanto como un batería; no presentan efecto memoria ytienen una gran capacidad de carga y descarga rápida (5kW/kg).

Muy pocos avances científicos, si es que ha habido alguno, han generado talflujo de actividad científica casi frenética en todo el mundo y, al mismotiempo, un interés inmediato y muy grande entre el público en general. Loque la inmensa mayoría pensaba ya como algo imposible es ahora algo real ypalpable: tener superconductividad a temperaturas mayores que las elnitrógeno líquido.

Esta novedosa tecnología funciona en base a conceptos conocidos desde hace décadas, creando un campo magnético entre dos “antenas” hechas de bobinas de cobre, una conectada a la fuente de electricidad y otra en el aparato que queremos encender. Por ejemplo, una lamparita de 60 watts.

Esas “antenas” no son otra cosa que “resonadores magnéticos”, que vibran con el campo magnético creado por la electricidad.