Avances e innovaciones tecnológicas en el campo de la energía


May 20, 2016 , , , , , , , , ,

Avances e innovaciones tecnológicas en el campo de la energía

En un mundo donde las necesidades energéticas son cada vez mayores, la inversión en investigación y desarrollo se ha convertido en un factor clave para dar solución a los grandes problemas a los que se enfrenta el ser humano. Durante el último año, ingenieros de todo el mundo han conseguido importantes avances en este campo, centrándose la mayoría de ellos en el sector de las renovables, lo que demuestra el creciente interés en sistemas, métodos y técnicas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

En MCerdá INGENIEROS nombramos 4 avances importantes:

Diseños fotovoltaicos ultra-eficientes:

Una célula solar de cuatro conexiones, desarrollada por los ingenieros del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar, Soitec y otras dos organizaciones de investigación, lograron un récord de eficiencia del 44,7% al convertir la luz solar en electricidad en septiembre de 2013. La estructura de esta célula solar está compuesta por cuatro sub-células fabricadas con diversos materiales semiconductores, cada una diseñada para la absorción de los diferentes rangos de longitud de onda del espectro solar.

Antes de este descubrimiento en el mismo año, un equipo dirigido por el Dr. Harry Atwater, un físico del Instituto de Tecnología de California, desarrolló un prototipo solar ultra-eficiente integrando un concepto de célula multi-conexión utilizando una tecnología de división de haz espectral. El diseño permite la división eficiente del espectro de la luz solar de seis a ocho longitudes de onda, produciendo cada una un color de luz diferente que pasa a través de una celda fabricada de un semiconductor específico que puede absorberlo. El diseño final de la tecnología se estima que sea capaz de alcanzar una eficiencia de conversión que podría superar el 50%.

El diseño de este primer prototipo utiliza un metal reflectante para recoger la luz solar y dirigirla a un ángulo específico en el panel solar con múltiples células solares. El amplio espectro de la luz solar se divide en diferentes colores a medida que pasa a través de la estructura, encontrando una serie de filtros ópticos. Además, el equipo del Dr. Atwater también se encuentra inmerso en el desarrollo de otros dos diseños basados en este pionero concepto. Uno de ellos utiliza filtros ópticos a nanoescala para filtrar la luz proveniente desde cualquier ángulo. El otro utiliza un holograma en lugar de filtros para dividir el espectro. Cuál de estos diseños ofrecerá el mejor rendimiento está todavía por verse.

Diseños fotovoltaicos ultra-eficientes

Baterías de flujo para el almacenamiento de energía renovable a gran escala:

Un equipo de ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts(MIT) diseñaron una batería de flujo de bajo coste para almacenar la electricidad de origen renovable a gran escala. Mediante un prototipo desarrollado con esta innovadora tecnología, se demostró que la batería conseguía un rendimiento significativamente mayor que la mayoría de las baterías de iones de litio y otros sistemas comerciales y experimentales de almacenamiento de energía.

Los reactivos utilizados en el dispositivo de almacenamiento se basan en una solución compuesta por bromo líquido (menos costoso) e hidrógeno, incorporando tecnología de flujo laminar que permite a los líquidos ser sometidos a reacciones electroquímicas entre dos electrodos en dos corrientes paralelas separadas sin una membrana.

Además, en enero de 2014 un equipo de científicos e ingenieros de laUniversidad de Harvard demostraron una nueva tecnología de batería de flujo que utiliza moléculas orgánicas llamadas quinonas (disponibles en abundancia en el petróleo crudo y plantas verdes), en lugar de emplear electrolitos de metales preciosos como el vanadio y platino. Como resultado, la nueva tecnología de batería de flujo ofrece un medio rentable de almacenamiento de energía renovable a gran escala a partir de fuentes eólicas y solares en la red.

Baterías de flujo para el almacenamiento de energía renovable a gran escala

Almacenamiento de energía eólica marina:

Los investigadores del MIT han desarrollado recientemente un método para almacenar y utilizar en demanda la electricidad generada por los parques eólicos marinos. La nueva tecnología representa un salto importante en la atenuación de la intermitente e impredecible naturaleza de la generación de energía eólica marina.

Este concepto de almacenamiento de energía eólica flotante, implica la construcción de una esfera hueca de hormigón con un diámetro de 30 m y un espesor de 3 m, situada en el fondo del mar. El concepto prevé una bomba conectada a la estructura del aerogenerador bajo el agua, que puede ser accionada cuando haya exceso de producción eléctrica, permitiendo bombear el agua de mar desde la esfera hueca. El agua puede posteriormente fluir vuelta a la esfera a través de una turbina hidroeléctrica conectada a un generador cuando sea necesario,produciendo así energía en ausencia de viento.

Almacenamiento flotante de energía eólica

Funcionamiento de la esfera

Avances en el desarrollo de tecnología de fusión nuclear:

La investigación en el área de desarrollo de tecnología de fusión nuclear alcanzó un nuevo hito en septiembre de 2013, cuando un experimento realizado por científicos del National Ignition Facility, ubicado en Livermore, California, confirmó que la cantidad de energía liberada por la reacción de fusión nuclear podría ser mayor que la energía absorbida por el combustible.

La tecnología de fusión nuclear implica la generación de energía a través de la fusión de dos o más átomos ligeros a uno más grande, a diferencia de la tecnología de fisión nuclear convencional mediante el cual la energía se libera a través de la división de átomos. Las partículas liberadas por la fusión se estima que son menos radiactivas, produciendo más energía que la liberada por la de fisión.

La viabilidad comercial de la tecnología de fusión puede ser realidad en un futuro próximo con las innovaciones en curso. El reactor más grande del mundo experimental de fusión nuclear, denominado ITER, se está desarrollando en el centro de investigación científica francés Cadarache como un proyecto conjunto de varios países, incluyendo los Estados Unidos, Rusia, India y Japón. Además, el grupo de investigación de la superconductividad de la Universidad de Twente hacia finales del 2013, desarrolló un sistema de cable superconductor que puede ayudar a crear un campo magnético lo suficientemente fuerte, como para controlar el plasma enormemente caliente en el núcleo del reactor de fusión.

Avances en el desarrollo de tecnología de fusión nuclear

FUENTE DE LA INFORMACIÓN: www.fierasdelaingenieria.com

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