Liam F1, el miniaerogenerador doméstico más silencioso

 “The Archimedes”, una compañía holandesa de investigación y desarrollo, ha presentado en Rotterdam una nueva generación de turbinas eólicas para su uso doméstico y de diseño rompedor que, según asegura la empresa, produce mucha más energía que las actuales y apenas genera ruido.

Bautizada con el nombre de Liam F1, la nueva turbina genera una media de 1.500 kilovatios por hora de energía con una velocidad de viento de 5m/s, que se asimila a la mitad del consumo energético de un hogar normal, según informa PRNewswire.

Combinada con paneles solares FV, un hogar puede para cubrir todas sus necesidades energéticas,  según explicó el ingeniero Richard Ruijtenbeek, de The Archimedes, durante la presentación del miniaerogenerador: "Cuando hay viento se usa la energía producida por la turbina eólica, cuando brilla el sol se usan las células solares para la producción de energía", resumió.

De acuerdo con la firma holandesa, dos razones de que actualmente haya pocas turbinas eólicas domésticas son su bajo rendimiento  (con una media de un 25%, según la misma fuente) y que las aspas producen demasiado ruido. Aquí es donde el inventor de Liam F1, Marinus Mieremet, ha ajustado el diseño, combinando en su turbina la forma de cascarón de Nautilus, la teoría de Archimedes y su propia matemática. Con ello ha logrado crear un miniaerogenerador de solo cinco pies de diámetro, que apenas opone resistencia y muy silenciosa.

Gracias a su forma de tornillo, Liam F1 se dirige de forma automática hacia la posición óptima del viento, igual que una bandera, consiguiendo así el máximo rendimiento; un 80% del máximo teóricamente viable, según Mieremet.  El inventor añadió que la máquina ha sido probada más de 50 veces debido a que los desarrolladores en un principio no podían creer los resultados que vieron.

The Archimedes ha vendido ya 7.000 de estas turbinas en 14 países. El interés es tan grande que la compañía ha comenzado a desarrollar versiones más pequeñas para su uso en embarcaciones, farolas y agua.

Alemania podría ahorrar 33.000 millones de euros gracias a la calefacción con renovables

Las modernas instalaciones de calefacción que funcionan con energías renovables pueden reducir considerablemente el gasto en calefacción y sustituir de manera drástica las importaciones de petróleo y gas, cada vez más costosas tanto en términos monetarios como políticos dada la inestabilidad de los países que exportan estos combustibles. Alemania lo sabe bien y por eso tratará a fondo las posibilidades del “calor regenerativo” en Intersolar Europe 2014, feria que abre sus puertas el próximo 4 de junio en la ciudad de Munich.

El mercado de la calefacción supone en los países europeos un enorme consumo de energía. En el caso alemán representa, en concreto,  el 40% del total, según destacan los organizadores de Intersolar Europe 2014, feria que se celebrará en la Messe München entre el 4 y el 6 de junio y que este año dedica un área específica al “calor regenerativo”. Así, durante estos tres días se abordarán las diferentes tecnologías de calefacción con renovables, las actuales directivas y las políticas marco.

Según los datos aportados por Intersolar Europe, en los próximos 20 años, las instalaciones de energía térmica solar y calderas de pellets instaladas en Alemania hasta 2013 pueden sustituir importaciones energéticas por valor de 33.000 millones de euros. Durante ese periodo, esto equivale a un rendimiento de aproximadamente 300 teravatios-hora (TWh), o lo que es lo mismo, el consumo energético anual de 1,25 millones de hogares. Y con ello no se agota, ni mucho menos, el potencial de Alemania, razón suficiente para pensar en los sistemas de calefacción regenerativos como alternativa a las importaciones de energía.

Además, la crisis de Ucrania y la tensa relación entre Rusia y la UE podrían afectar a medio plazo a los suministros de gas a Europa. Pero independizarse del gas ruso solo es posible con energías renovables, según indica un reciente estudio del Energy Watch Group, con base en Berlín.

Tecnologías y productos
Con este debate como telón de fondo, el foro “Calor Regenerativo” ofrece soluciones prácticas para contrarrestar esta dependencia. Será inaugurado el día 4 por Hans-Josef Fell, presidente de Energy Watch Group, con la ponencia “Calefacción cien por cien renovable: necesaria también para no depender del suministro de energía de Rusia”.

En el foro también se expondrán las muchas soluciones aportadas por las renovables y las nuevas estrategias para la transición energética en el mercado de la calefacción. Las ponencias del primer día se dedicarán a los sistemas de calefacción de pellets, el tema del suministro de calor a barrios y el almacenamiento de energía. Numerosos expertos de la economía y la investigación hablarán sobre tecnologías innovadoras, los proyectos que se están llevando a cabo y la necesidad de las energías alternativas.

El segundo día se centrará en las soluciones mixtas para la generación de calor. Se presentarán y debatirán las posibilidades para el acoplamiento de distintas fuentes de energía, e incluso sistemas completos para la generación, el almacenamiento, la distribución y el suministro de calor. La producción combinada de calor y electricidad a partir de microplantas de cogeneración y energía fotovoltaica puede ser, por ejemplo, una solución ideal para el autoabastecimiento energético del hogar.

Por la tarde, el foro se dedicará a las condiciones marco jurídicas para la energía térmica solar y la calefacción con pellets, y se analizará el reglamento europeo relativo al diseño ecológico para calentadores de agua y depósitos de agua caliente, que prevé nuevos requisitos mínimos y un etiquetado energético para los sistemas de calefacción a partir de 2015.

El tercer día las ponencias se centrarán en la modernización de las calefacciones y los sistemas de bombas de calor. Asimismo, se abordará la producción de electricidad con pilas de combustible.

Bueno para el medio ambiente y para la economía
El gobierno alemán se ha fijado el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en el país un 40% para el año 2020, y entre un 80% y un 95% para 2050 (en relación a las emitidas en 1990, el año base). Para alcanzar este objetivo es imprescindible avanzar hacia sistemas de calefacción eficientes ya que, según estimaciones de la Asociación Alemana de la Industria de la Energía y del Agua (BDEW), de los 20 millones de calefacciones que hay en el país,  solo el 9,5% de ellas operan ahora con renovables. Este porcentaje debe llegar al 14% en 2020. según la ley alemana sobre la calefacción a partir de energías renovables (EEWärmeG).

Apostar por la calefacción con renovables permitirá, además, a los hogares alemanes un importante ahorro anual. De acuerdo con la Agencia de Energías Renovables (AEE) de Berlín, con la actual evolución de los precios del fuel y del gas, en 20 años, el coste de una instalación combinada de calefacción con pellets y con energía solar térmica en una casa unifamiliar será un 50% más barato que el de una caldera de condensación de fuel.

Obama dice que abordamos ahora el cambio climático o lo pagaremos caro

La administración de Obama dio a conocer ayer un informe científico sobre el cambio climático que no sólo dice que resulta ya evidente en todas partes. Añade, además, que si no se hacen ahora más esfuerzos para reducir las emisiones procedentes de la actividad humana la situación podría suponer un coste de decenas de miles de millones de dólares más tarde.

El informe, elaborado con la participación de más de 300 científicos, es una obligación legal y debe presentarse cada cuatro años. Pero las administraciones anteriores han encontrado formas de eludir la ley. De hecho, el que se conoció ayer es sólo el tercer informe de este tipo publicado por la Casa Blanca. 

El extenso análisis dice que cada región de Estados Unidos tendrá que hacer frente a adversidades climáticas diversas como sequías, incendios forestales, nevadas inusuales o huracanes más fuertes de los normales. La Casa Blanca también hace hincapié en que los efectos no se limitan a desastres naturales sino que  también se podrán ver en las tasas de los seguros médicos que las personas tendrán que pagar para hacer frente a la compra de medicamentos contra diferentes alergias.

“Los estadounidenses están notando ya los cambios a su alrededor”, dice el informe. “Los veranos son más largos y más calurosos, y los períodos de calor inusual duran más tiempo de lo que cualquier ciudadano ha experimentado hasta ahora. Los inviernos son generalmente más cortos y cálidos. La lluvia llega en forma de tormentas y aguaceros. La gente está viendo los cambios en la duración y severidad de las alergias estacionales, las variedades de plantas que crecen en sus jardines, y las especies de aves que pueden ver cualquier mes”, continúa. 

“La gente tiene la percepción de que éste será un problema que afectará a nuestros hijos, pero no nosotros. O a los osos polares en el Ártico, pero no nosotros. Y lo que este informe dice es que el cambio climático nos afecta aquí y ahora”, apunta Katharine Hayhoe, coautora del informe National Climate Assessment.

Cinco claves energéticas

El estudio incluye un desglose de los efectos región por región: en carreteras, aeropuertos, puentes, suministros de agua, salud humana, y muchos otros aspectos. Por ejemplo, la energía. El informe contiene cinco mensajes claves:

1. Los fenómenos meteorológicos extremos afectan a las instalaciones de producción y suministro de energía, causan interrupciones en el suministro y afectan a otras infraestructuras que dependen de la disponibilidad de energía. 

2. Las temperaturas más altas en verano incrementarán el consumo de electricidad, causando altos picos de demanda. Mientras, en los inviernos más cálidos se reducirá la demanda de energía para calefacción. Pero es previsible que la utilización neta de electricidad aumente.

3. Los cambios en la disponibilidad de agua, tanto puntuales como de larga duración, limitará las diferentes formas de producción de energía.

4. A más largo plazo, el aumento del nivel del mar y los temporales extremos afectarán a instalaciones e infraestructura de las que dependen muchos sistemas energéticos, mercados y consumidores.

5. En función de las inversiones que hagamos hoy en nuevas tecnologías, el sistema energético del futuro será distinto al actual. Dependiendo del carácter de los cambios en el mix energético, el cambio climático supondrá nuevos riesgos y también oportunidades.

“El cambio climático fue considerado un problema que nos afectaría en un futuro lejano, pero se ha movido firmemente hasta el presente”, dice el estudio. Frente a esta realidad, el gobierno de Obama martilleó ayer el mensaje de que reducir las emisiones de gases de efecto invernadero ahora es mucho más barato que no hacer nada y pagar por el daño posterior. 

Varios grupos ambientalistas han incidido sobre esas conclusiones. “El informe National Climate Assessment pinta un panorama sombrío, pero es una imagen que hemos visto con claridad desde hace muchos años, y tenemos que actuar ahora”, señala Trip van Noppen, presidente de Earthjustice.

“El presidente Obama dará a conocer las garantías propuestas sobre las emisiones de carbono de las centrales eléctricas existentes el próximo mes. Estas nuevas medidas de protección son la pieza central del Plan de Acción Climática del presidente Obama para evitar los efectos más costosos y desastrosos del cambio climático”, continua Noppen. “Las plantas eléctricas de carbón son el principal problema de la contaminación climática de nuestro país. Cuando finalicen esas garantías, las comunidades de Estados Unidos y de todo el mundo se beneficiarán de un aire más saludable y un clima más seguro”.

“Cada vez que se intentan tomar medidas contra el cambio climático la industria de los combustibles fósiles asegura que el cielo se nos viene encima. Pero el incremento de sequías, inundaciones, incendios forestales, pérdida de cosechas y otros desastres se lo pondrá más difícil a estos contaminadores y a los que están alineados con ellos”, asegura Noppen .

“El National Climate Assessment nos trae a casa la realidad científica del cambio climático y los impactos que los estadounidenses están experimentando ya en este momento” afirma Ken Berlín, presidente de The Climate Reality Project . “El coste de las emisiones de carbono es real y está creciendo. Pero no nos resignamos a ese futuro que apunta el informe Las soluciones existen hoy en día y se pueden traducir en energía más barata, más limpia, más fiable, que crea más empleo, fortalece la economía y nos hace más competitivos”.

“El histórico informe es una llamada de atención y no podemos permitirnos el lujo de dormirnos de nuevo”, ha dicho el director ejecutivo de Sierra Club, Michael Brune. “Las familias estadounidenses ya están pagando los costes de la crisis climática. Ahora, el estudio más completo que se ha hecho en nuestro país sobre las amenazas climáticas muestra la factura para nuestra salud, nuestras comunidades y nuestra economía, que se disparará si no actuamos”.

Brune añade que “aplaudimos al gobierno de Obama por escuchar estas señales de alarma y le instamos a que siga tomando medidas de sentido común, incluyendo los límites por primera vez sobre la contaminación de carbono de las centrales eléctricas. Al dejar los combustibles fósiles sucios en el suelo y continuar la transición hacia soluciones de energía limpia como la eólica y la solar podemos crear buenos empleos en Estados Unidos y alimentar hogares y empresas en todo el país sin contaminar el aire, el agua o el clima”.

Críticos con el informe

Pero no todo el mundo recibió el informe de manera tan positiva. Entre ellos, los republicanos del Congreso. “En lugar de hacer que el medio ambiente mejore drásticamente, la estrategia del presidente hará que el clima empeore para los desempleados estadounidenses”, dijo el senador John Barrasso en un comunicado difundido por Fox News.

“El pueblo estadounidense ha dejado claro que quiere que Washington se centre en la economía y les facilite encontrar buenos empleos. Una vez más el presidente Obama está ignorando por completo sus preocupaciones al doblar las regulaciones que se lo pondrá más difícil a los estadounidenses sin trabajo”.

El líder republicano en el Senado, Mitch McConnell, también criticó el informe diciendo que el coste de las regulaciones federales que podrían implementarse para frenar el cambio climático será “a cargo de la clase media”. Entre los críticos muchos se fijaron en uno de los párrafos que figuran en el informe: “A pesar de que el aumento del cambio climático y sus impactos son ahora inevitables, la cantidad de cambio climático futuro y sus consecuencias estarán determinadas todavía en gran parte por nuestra elección, ahora y en el futuro cercano”, dice el informe. “Todavía hay tiempo de actuar para limitar la gravedad del cambio climático y el alcance de los impactos perjudiciales a los que tendremos que hacer frente”.

Nanotecnología al servicio de la eficiencia solar

Científicos de dos universidades europeas, la sueca de Umeå y la británica de Loughborough, han utilizado la nanotecnología en dos investigaciones totalmente dispares entre sí pero que comparten el  mismo fin: mejorar la eficiencia de los sistemas solares.  Los suecos han comprobado que colocar “bien”  los átomos de carbono dispara el rendimiento electrónico de las células solares, mientras que los británicos han desarrollado un revestimiento antirreflectante para los paneles fotovoltaicos que incrementa en un 4% su eficiencia.

CNTs “correctamente” ensamblados

Los nanotubos de carbono (CNTs) están resultando cada vez más prometedores como sustitutos del silicio en las células solares. Ahora, investigadores de la Universidad sueca de Umeå han descubierto que si se colocan de manera controlada nanotubos de carbono en nanoestructuras se logra multiplicar el rendimiento electrónico de la célula de manera notable. Los resultados de su investigación han sido publicados en la prestigiosa revista Advanced Materials.

Los CNTS son cilindros tridimensionales de átomos de carbono a escala microscópica, que poseen propiedades muy singulares, como una fuerte resistencia a la tracción y una movilidad de electrones excepcional. Esto los hace muy atractivos para la siguiente generación de dispositivos electrónicos orgánicos basados en carbono.

Debido a sus propiedades, se espera que los nanotubos de carbono mejoren el rendimiento de las células solares actuales, al lograr un transporte de cargas más eficiente dentro del dispositivo. Pero para obtener el rendimiento más alto en las aplicaciones electrónicas, los CNTs deben ser ensamblados en una red bien organizada de nanotubos interconectados, y los métodos convencionales usados hoy en día están lejos de ser los óptimos, lo cual hace que los dispositivos tengan rendimientos bajos.

Un equipo científico de la Universidad de Umeå, formado con físicos y químicos, ha logrado resolver el problema, al descubrir que los nanotubos de carbono pueden ser colocados de manera que tengan arquitecturas de red complejas y dimensiones nanométricas controladas dentro de una matriz polimérica.

“Hemos descubierto que estas redes de nanopartículas resultantes poseen una capacidad excepcional para el transporte de cargas, hasta 100 millones de veces mayor que las redes aleatorias de nanotubos de carbono producidas por métodos convencionales", explica David Barbero, director del proyecto y profesor asistente en el Departamento de Física de la Universidad de Umeå.

El alto grado de control de este método de producción permite crear redes de nanotubos de alta eficiencia con una cantidad muy pequeña de nanotubos, en comparación con otros métodos convencionales, reduciendo así notablemente el coste en material.

En una investigación anterior, Babero y su equipo ya demostraron que se pueden producir estructuras de nanoredes en electrodos finos y transparentes, y que pueden ser usadas en las células solares. Se espera que la nueva investigación, publicada en la revista científica Advanced Materials, ayude ahora a acelerar el desarrollo de la nueva generación de células solares flexibles de carbono, que son más eficientes y más baratas de producir. 

Paneles sin reflejos

Por su parte, investigadores de la Universidad de Loughborough, en Leicestershire (Reino Unido), han desarrollado un recubrimiento multicapa antirfeflectante  (AR) para superficies de cristal, que reduce el reflejo del sol en los paneles fotovoltaicos y, al mismo tiempo, mejorar su eficiencia

El revestimiento ha sido desarrollado por el Centro para la Energía Renovable y Tecnología Sostenible (CREST) de dicha universidad, empleando la misma tecnología utilizada para depositar recubrimientos antirreflectantes sobre las gafas. Cada superficie de cristal refleja en torno a un 4% de la luz incidente, lo que representa una pérdida significativa de la luz en el módulo. El nuevo diseño, desarrollado por los profesores Micahel Walls, Piotr Kaminski y Fabiana Lisco, reduce el reflejo en más del 70% en todo el rango de longitudes de onda aceptado por los paneles fotovoltaicos.

“El recubrimiento AR mejora la potencia de salida del módulo en alrededor de un 4%  y reducirá de manera importante su costes si se fabrican en grandes volúmenes", ha explicado Walls. "Tenemos muchas ganas de ver estos recubrimientos AR implementados por los fabricantes. Es una propuesta de gran valor añadido para los fabricantes de vidrio plano ".

El recubrimiento consiste en cuatro capas alternas de óxido de circonio y dióxido de silicio, que sumadas apenas tienen 300 nanómetros de espesor. Los investigadores eligieron estos materiales por su abundancia y bajo costo, y se depositan usando un magnetrón de pulverización catódica desarrollado por la empresa británica Power Vision Ltd para recubrimientos AR en gafas.

El revestimiento está especialmente pensado para mejorar la eficiencia de los sistemas de película fina de teluro de cadmio, pero también se puede aplicar a otras tecnologías de película delgada, tales como CIGS (cobre, indio y galio seleniuro) y silicio amorfo. O en dispositivos de tercera generación, tales como dispositivos orgánicos o de perovskita. Según explicó Kaminski, aunque cada tecnología fotovoltaica opera en un rango de longitud de onda diferente, es relativamente simple acoplar el revestimiento en cada caso.

El recubrimiento AR es resistente a los arañazos y duradero y podría ofrecerse con una garantía de 25 años, la misma que ofrecen los fabricantes de módulos FV. 

El proyecto ha sido financiado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC) Supergen SuperSolar Hub. El EPSRC es la principal agencia del Reino Unido para la financiación de la investigación en ingeniería y ciencias físicas e invierte cerca de 800 millones de libras al año en investigación y formación de posgrado.