29 mar. 2011

Cinco nuevas ideas para viejas tecnologías


La tecnología promete hacer realidad la quimera de poner en órbita una planta solar, molinos a 5.000 metros de altura o aprovechar el trabajo de las bacterias.

Energía solar

La agencia espacial japonesa JAXA prevé enviar al espacio el primer módulo de una estación solar en 2015. Con cuatro kilómetros cuadrados de paneles solares, tendrá una potencia de 1.000 megavatios, capaz de suministrar energía a 294.000 hogares. Su principal ventaja es la disponibilidad de luz solar las 24 horas del día y sin deterioro de potencia, al no tener que atravesar el filtro de la atmósfera terrestre. Tras transformar la energía solar en eléctrica, un rayo de gran potencia sería el encargado de bajarla en forma de microondas a un centro distribuidor en la Tierra y, de ahí, a la red.

Pero poner un ingenio así a 36.000 kilómetros de altura no es tarea sencilla y menos aún barata. En el proyecto participan 16 compañías niponas que van a dedicar 16.000 millones de euros hasta 2015 y pretenden que la idea esté operativa en 2030. Aunque EEUU ya ideó un plan similar hace años impulsado por agencias estatales, la mayoría de los proyectos para instalar centrales solares en el espacio son de carácter privado. La californiana Solaren Space y la principal eléctrica del mismo estado trabajan en un proyecto similar al japonés. El Gobierno californiano firmó en 2009 un acuerdo con sendas compañías para incorporar su caudal a la red pública.

Europa va con retraso en esta tecnología. A comienzos de 2010, EADS Astrium anunció una prueba para desplegar también una estación solar espacial. La clave, tanto en este como en los otros proyectos, es conseguir altos ratios de conversión de la energía (de solar a eléctrica, de esta a microondas y de nuevo a eléctrica). Los europeos han optado por un láser de infrarrojos para transportar la energía y han logrado enviarla por infrarrojos en el laboratorio.


Energía eólica

Entre los 1.000 y los 10.000 metros de altura, el viento sopla mucho más fuerte y, sobre todo, más constantemente que en la superficie. Un estudio realizado en 2009 y publicado por la revista Energies estimó que, a esas alturas, la capacidad media teórica de generación de energía es de 10 kilovatios por metro cuadrado (kW/m2). En las mejores instalaciones en tierra, el rendimiento rara vez alcanza 1 kW/m2. Pero 10 kW/m2 es la media planetaria en altura. En determinadas zonas, por donde discurren las grandes corrientes, como la Polar o la del Golfo, la densidad del viento es mayor, superando los 15 kW/m2.

El problema es capturar esos vientos. Hoy hay tres tecnologías propuestas. Proyectos como Kitegen proponen trasladar la fuerza mecánica del viento a una cometa y luego a un generador. Otro sistema sería elevar una especie de molinos de viento.

La californiana Sky Windpower, por ejemplo, propone una serie de rotores capaces de generar 240 kW de electricidad a 4.600 metros y luego, mediante cables, bajarla para su distribución. Una tercera vía es la que ya comercializa Magenn Power con dirigibles llenos de helio que, con una potencia de 100 kW, pueden ser una interesante alternativa.Pero para que los vientos de gran altitud se conviertan en una fuente de energía viable, antes hay que solucionar unos cuantos problemas. Por un lado hay que investigar en el desarrollo de cables que sean tan resistentes como buenos conductores de la electricidad. Los nanotubos de carbono podrían ofrecer ambas ventajas. Otro problema, para el que aún no hay propuestas, es cómo sostener los ingenios en las ocasiones en las que no sople el viento.


Energía eléctrica

Es el sueño de muchos científicos desde hace siglos: capturar la electricidad que aparece de forma natural en el ambiente. Un profesor de una Universidad brasileña, Fernando Galembeck, y su equipo provocaron cierto revuelo el verano pasado al presentar un trabajo en la reunión anual de la prestigiosa Sociedad Química de EEUU. En él mostraban cómo, usando pequeñas partículas de fosfato de aluminio y silicio, ambas sustancias muy comunes en el aire, el silicio tomaba carga negativa y el fosfato de aluminio positiva en presencia de una alta humedad. "Esta es una evidencia de que el agua de la atmósfera puede acumular carga eléctrica, que transfiere a otros materiales con los que entra en contacto", explicó Galembeck.

Los científicos siempre han sostenido que las gotas de agua suspendidas en la atmósfera eran eléctricamente neutras. Pero el trabajo de Galembeck sugiere que el agua del aire realmente recoge una carga eléctrica. Aunque el efecto es muy pequeño, con una carga millones de veces menor que la de una celda solar, pero abre una nueva vía a al descubrir un medio de acumulación no existente hasta ahora.

En el futuro se podrían diseñar colectores que, de forma similar a las células que recogen la luz del sol para producir electricidad, podrían capturar lo que llamó "hygro [del griego, humedad] electricidad". Al igual que las células solares funcionan mejor en las zonas soleadas del mundo, los paneles hygroeléctricos serían más eficientes en áreas con gran humedad. El mismo sistema, dijo, se podría aprovechar para desarmar los rayos antes de que acumularan una peligrosa cantidad de energía.


Energía undimotriz

La energía undimotriz, la que aprovecha el oleaje, se cuenta entre las más factibles a corto plazo. En el extremo suroeste de Reino Unido, frente a las costas de Cornualles, se ha desplegado Wave Hub, la mayor red de generadores marinos del mundo. En un área de 8 km2, varias compañías han instalado 177 boyas dotadas de hélices que mueven las olas. Bajo ellas, un concentrador recibe la energía generada y, por medio de un cable, la lleva a la costa. El proyecto está impulsado por el Gobierno británico.

En noviembre pasado, y tras varias pruebas, se conectó a la red eléctrica británica a través de una nueva subestación que se ha construido en la localidad de Hayle, donde un cable de 33.000 voltios toma tierra.

Un estudio de la Unión Europea mapeó los mares comunitarios, encontrando más de un centenar de zonas que, por su oleaje y poco tránsito marítimo, son ideales para aprovechar la energía undimotriz. El 80% de estas zonas rodea las islas británicas. De hecho, el Gobierno británico confía en esta tecnología más que en otras para tener su cupo de renovables.

La empresa sueca Minesto ha ideado algo diferente. Usando el concepto de las cometas a gran altitud, pero sumergiéndolas en el mar, aseguran que se aprovecha mejor la energía. Las cometas, de unos 14 metros de envergadura, podrían generar entre 150 y 800 kW, dependiendo de la fuerza de las olas y la permanencia de la corriente. A diferencia de la tecnología de las boyas, aquí se buscan olas suaves pero constantes. La compañía sueca piensa instalarlas frente a las costas de Irlanda del Norte a una profundidad de entre 50 y 300 metros el próximo verano.


Bacterias y virus

La vida en la Tierra depende del consumo de energía a nivel celular. En el mundo microscópico, se producen una serie de reacciones electroquímicas que podrían ser aprovechadas como fuente de energía a gran escala.

La capacidad de los virus de hacer daño es uno de los mecanismos que los investigadores están estudiando. Un equipo del MIT consigió en 2009 manipular genéticamente un virus para fuera tanto el polo negativo como el positivo en una batería de ión-litio. Los científicos llegaron a montar un prototipo que mostraron al presidente Barack Obama. El trabajo abrió la puerta a la experimentación con nuevos virus. En 2010, el químico del MIT Mark Allen, que había sido estudiante en el equipo anterior, consiguió que el virus bacteriófago M13 recargara una batería. Otros investigadores están trabajando con enzimas y bacterias.

Pero el trabajo más prometedor es el que lleva a cabo la química estadounidense Shelley Minteer. Aprovechando el papel de las mitocondrias en la vida celular, ha encontrado la forma de obtener energía de ellas. "Son consideradas el motor doméstico de las células vivas, ya que contienen el mecanismo de conversión de los alimentos (el combustible ) en la energía necesaria hacer todas las actividades de la vida diaria", explica a Público en un correo electrónico. "Lo que hemos hecho es cablear con electrodos para convertir su combustible en energía eléctrica", añade. En su experimento usaron patatas, como en los experimientos del colegio. "Pero no estamos utilizando la patata como fuente de energía, sino como fuente de la mitocondria que está en el catalizador", aclara.

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