sábado, 11 de abril de 2015

Planta de Biocombustible



Tal como se analizó en un artículo anterior Biodiésel a partir de la utilización de microalgas, las principales líneas de investigación van orientadas a la utilización de algas o microalgas en la obtención de combustibles.
Desde la aparición de los biocombustibles se pudo apreciar una sustancial subida del precio del grano, debido a la utilización de gran parte de la producción y las extensiones de cultivo de cereal a estos productos. Esto hizo que el precio de los productos de alimentación sufriesen un encarecimiento. En muchos casos se dejó de plantar variedades destinadas a la obtención de harinas por otras más aceitosas de las que poder obtener biocombustibles.

Es por ello que a fin de subsanar todos estos problemas se opta por fórmulas que den mayor rendimiento y cuya materia prima no dependa tanto de otros sectores. Principalmente se hacía uso de microalgas.

Estas microalgas pueden dar a su vez varios productos derivados:

Biodiesel- Ciertas microalgas, con la finalidad de flotar y captar con ello mejor la luz solar, producen aceites que almacenan entre sus membranas. Es posible extraer estos aceites y emplearlos como combustible en motores diésel. Es la aplicación que planea el mayor número de empresas del sector por su relativa sencillez y rendimiento.

Bioetanol- La empresa mexicana Biofiedls afirma disponer de un método para obtener bioetanol directamente de las microalgas. El sistema se basa en el cultivo de un tipo de microalgas verde azuladas denominadas cianobacterias que se alimentan de Co2 y que producen de manera natural etanol. Esta empresa esta en proceso de construir su primera planta de etanol en Puerto Libertad en el estado de Sonora (México) en un área desértica próxima al mar.

Biomasa- Entendiéndose como tal al volumen de masa de algas generado. Las algas contienen celulosa que se puede emplear para distintos fines, entre ellos el energético. La empresa española biofuels systems esta en proceso de ejecución de una central termoeléctrica de 30 MW que empleará como materia prima de combustión la biomasa de las microalgas. La empresa situada en Alicante, (Valencia) afirma que el poder calorífico del kilogramo de biomasa de alga es similar al del carbón. Otro uso que esta misma empresa pretende darle a la biomasa de algas es la producción de papel.

Biopetróleo- La misma empresa, biofuels systems, ha desarrollado un proceso que le permite obtener biopetróleo a partir de las algas. Aunque no se conocen públicamente los detalles, en principio se trataría de reproducir de manera artificial y acelerada los procesos biológicos que dieron lugar al petróleo de origen fósil. Este biopetróleo mantendría las ventajas y los usos del petróleo actual (combustibles, plásticos y petroquímica) siendo incluso necesario refinarlo, pero evitando sus inconvenientes (contaminación por azufre y otros metales pesados, emisiones de Co2 a la atmósfera, reservas finitas etc.…)


Lo que ahora se ha desarrollado es un sistema para obtener biocombustibles de macroalgas , sí de esas que se pueden encontrar en las playas. El Laboratorio de Bio Arquitectura (BAL) ha desarrollado un microbio mediante ingeniería que es capaz de extraer los azúcares de las algas.

Alrededor del 60 por ciento de la biomasa seca de algas marinas son hidratos de carbono fermentables, y aproximadamente la mitad de ellos están encerrados en un hidrato de carbono simple (alginato). Ahora, los científicos han diseñado una enzima para degradar el alginato, y una vía para metabolizarlo, lo que permite utilizar todos los azúcares principales de las algas, lo cual hace de la biomasa una materia prima económica para la producción de combustibles renovables y sustancias químicas.

Las algas son una materia prima ideal para la producción comercial de biocombustibles y productos químicos renovables porque, además de su alto contenido de azúcar, no tienen lignina, y no requieren de tierra cultivable ni de agua dulce para crecer. A nivel mundial, menos del 3 por ciento de las aguas costeras pueden producir algas capaces de remplazar los más de 230.000 millones de litros de combustibles fósiles, pero hoy en día, en muchas partes del mundo, las algas ya se cultivan a escala comercial. El BAL actualmente opera cuatro granjas de algas marinas en Chile, y ha tenido un gran éxito en el cultivo de algas marinas como producción económicamente viable.

Como resultados de estos proyectos la NASA , desarrolló el proyecto OMEGA para mediante el uso de algas de agua dulce generar biocombustibles para aviación. 

El sistema OMEGA de la NASA consiste en grandes tubos de plástico flexibles, llamados fotobiorreactores. Flotando en el agua de mar, los fotobiorreactores contienen algas de agua dulce que crecen en las aguas residuales. Estas algas son de las plantas de crecimiento más rápido en la Tierra.

Las algas utilizan la energía del sol, dióxido de carbono y nutrientes del agua residual para producir biomasa que se puede convertir en biocombustibles, así como otros productos útiles, tales como fertilizantes y alimentos de origen animal. Las algas limpian las aguas residuales mediante la eliminación de nutrientes que de otra manera podrían contribuir a la formación de zona muerta marina.

Los objetivos del proyecto de la NASA son investigar la viabilidad técnica de un sistema de cultivo de algas flotantes único y preparar el camino para aplicaciones comerciales. La investigación realizada por los científicos y los ingenieros ha demostrado que OMEGA es una forma efectiva para crecer microalgas y tratar las aguas residuales a pequeña escala.

El sistema OMEGA está siendo investigado por la NASA como una forma alternativa de producir combustibles de aviación. Implicaciones potenciales de la sustitución de los combustibles fósiles incluyen la reducción de la liberación de gases de efecto invernadero, la disminución de la acidificación del océano, y la mejora de la seguridad nacional.



Fuentes: TelecincoNASAVeoVerdeBiodieselspainARPA-EOpxbioSitiosolar

domingo, 29 de julio de 2012

Nuevos Transportes


La empresa australiana Skylifter ha llevado el desarrollo de los dirigibles un paso más allá y está proyectando un parato capaz de llevar cargas de gran volumen y peso.


Estos aparatos pueden despegar de los mismos lugares que los helicópteros, con la vertical de pick-up y la capacidad de entrega de más de tamaño, artículos frágiles o de gran volumen hasta 150.000 kg, y, caso por caso, potencialmente más. La actividad se centra en el uso de una grúa aérea para el transporte de grandes módulos independientes de alojamiento, pero estos aviones también se puede utilizar para el transporte de equipos, fletes y otras cargas que son actualmente imposibles de recoger y volar, y hacerlo de una manera ambientalmente sostenible.


Además en el futuro una variante SkyPalace está bajo consideración, por el lujo con air-cruising.
Más allá de esto, hay muchas aplicaciones potenciales.
La solución SkyLifter - una nave pilotada para la logística y el transporte-grúa

Características:

· 150.000 kg de carga útil, recogida vertical y entrega precisa
· cualquier forma, cualquier lugar, cualquier distancia
· más capacidad de operación que los helicópteros, pero sin el ruido del rotor o la corriente descendente
· mínima huella ambiental



Al tener una forma axilsimétrica se reduce la superficie lateral y la resistencia es igual por todos los lados, así pues con las cuatro turbinas de que dispone se controla y dota de empuje al aparato por igual. Una capa de Kevlar refuerza sus partes bajas.
Otra peculiaridad es que, su enorme superficie superior permite colocar paneles solares impresos, de última tecnología, con lo que se cree que la nave podrá autoabastecerse (2600 KVA), lo que podría darle una autonomía de vuelo prácticamente ilimitada.
De momento, Skylifter ya ha construido un prototipo de 20 metros de diámetro, y espera tener a punto el modelo definitivo en unos tres años. Para poder volar, los dirigibles necesitan helio, un gas escaso en la atmósfera porque se escapa en parte al espacio.
Tan escaso que algunos expertos han pedido que se suba su precio, para evitar que se agote en unas pocas décadas, por lo que se ha vuelto a construir “destilerías” para el Helio: En la Tierra, la ligereza de helio ha provocado su evaporación de la nube de gas y polvo a partir de la cual se formó el planeta, por lo que es relativamente poco frecuente —con una fracción de 0,00052 por volumen— en la atmósfera terrestre.
El Helio presente en la Tierra hoy en día ha sido creado en su mayor parte por la desintegración radiactiva natural de los elementos radioactivos pesados (especialmente del Torio y Uranio), debido a que las partículas alfa emitidas en dichos procesos constan de núcleos de helio-4. Este helio radiogénico es atrapado junto con el gas natural en concentraciones de hasta el 7% por volumen, del que se extrae comercialmente por un proceso de separación a baja temperatura llamado destilación fraccionada al vacío: Muchas sustancias no pueden purificarse por destilación a la presión ordinaria, por que se descomponen a temperaturas cercanas a su punto de ebullición normal, en otros casos la destilación requiere de inmensas inversiones o utilización de energía en gran cantidad, o finalmente poseen problemas de equilibrio liquido-vapor, en consecuencia se emplea el método de destilación al vacío o a presión reducida. Sabemos que un líquido empieza a hervir cuando su presión de vapor iguala a la presión atmosférica o de operación, por lo tanto si reducimos la presión de operación tendremos la ebullición a temperaturas bajas, esta no incluye a la destilación fraccionada.
Si las rutas de estos dirigibles se sincronizan con las corrientes de aire, llamadas a “chorro”, pueden competir razonablemente con el transporte marítimo y aeronáutico, pues las cargas pueden ser captadas por su grúa en el propio lugar de partida y ser llevadas directamente a su lugar de destino, sin transbordos y con mínimos gastos, sin duda. Una muy buena idea.
Mas información:


martes, 14 de febrero de 2012

Farolas Inteligentes

En España uno de los principales problemas energéticos es la mala optimización de la distribución y uso responsable de la misma, dentro de la cual encontramos exceso de potencia, su uso en zonas que no son tan necesarias, falta implantación de tecnología que genere un consumo menor, poco uso de la direccionalidad de la misma. 
Por eso cualquier paso en pos de mejorar esta situación es bienvenido, en Málaga se ha comenzado la instalación de farolas auto-suficientes, SmartCityMálaga, en las que se suprimen las típicas instalaciones con largos kilómetros de cable hasta una subestación (y evita así el robo de los mismos, tan común en estos días).
Pero no sólo es en tema de alumbrado, este nuevo concepto llevado a cabo por Endesa intenta crear un nuevo concepto de ciudad sostenible:
"Smartcity pretende conseguir una integración óptima de las fuentes renovables de energía en la red eléctrica, acercando la generación al consumo a través del establecimiento de nuevos modelos de gestión de la micro-generación eléctrica. Se gestionarán sistemas de almacenamiento energético en baterías para facilitar su consumo posterior en la climatización de edificios, el alumbrado público y el transporte eléctrico. Y se potenciará asimismo el uso de coches eléctricos, con la instalación de postes de recarga y la implantación de una flota de vehículos."
Para la iluminación se recurre al uso de farolas fotovoltáicas o eólicas.


El objetivo final del proyecto es demostrar cómo es posible conseguir, con el desarrollo de estas tecnologías, un ahorro energético del 20%, así como una reducción de emisiones de más de 6.000 toneladas de CO2 al año.
La filosofía aplicada al proyecto (de 30 millones de €) que viene explicada en esta presentación SmartCity, incluye una nueva visión de la gestión de las compañías eléctricas denominada Smart Grid que consiste en tratar la red eléctrica como una red flexible, altamente automatizada y totalmente integrada que incluye control centralizado, diagnóstico, reparación y tele-gestión de contadores.


Es de esperar que el uso e implantación de instalaciones cada vez más eficientes y una mejora en la distribución de la energía conlleve una reducción del gasto y de las emisiones.




viernes, 25 de noviembre de 2011

Inventos "arrinconados"

Inauguro esta nueva sección de la página hablando de la posible implantación o no de las nuevas tecnólogías, es decir por qué algunas se quedan en simples estudios y las más llegan a simples prototipos. La mayor parte de las veces es una cuestión monetaria y de rendimiento. Se necesita hacer rentable una fuerte inversión inicial, cosa que en muchos casos, el coste del proceso a lo largo de una vida es tan barato que obligaría a bajar el precio de la materia que finalmente se ofrece a un usuario, cosa que para las empresas que ya tienen otros procesos más caros no podrían afrontar y que la transformación de toda su producción supondría un cambio muy elevado.


En la mayor parte de las veces, estas empresas simplemente se dedican a comprar las patentes de estos inventos para meterlas en un cajón y que nadie pueda hacer uso de ellas.


En este blog se incluyó un estudio sobre la energía osmótica, cuya patente pertenece al español Vázquez Figueroa y ya por 2005 concedió una entrevista al diario el mundo : ciencia el mundo y hace pocos días volvieron a arrojar luz sobre el tema en el conocido programa Milenio 3 de la Cadena Ser.


En éste último también podemos ver un invento sorprendente como son los motores de hidrógeno, un llamado "motor de agua" patentado por Arturo Pérez Varela, y mirando por la red encontré el siguiente enlace de vídeo:



Desde aquí  lo único que puedo hacer es apostar por el avance científico y descubrir todas las nuevas formas de energía posible, siempre y cuando la validez de todos estos inventos sea cierta y de serlo que no sean "arrinconadas" por las grandes fortunas de nuestro tiempo.

miércoles, 2 de noviembre de 2011

No tan nuevas formas de aprovechar el viento


Durante mucho tiempo se utilizó la vela como principal forma de propulsar los barcos, que posteriormente fue cambiándose por propulsión a vapor y más tarde a motores diésel. Pero con el aumento de los combustibles en los últimos años se puede comprobar como en barcos militares se opta por sistemas combinados entre diésel y turbinas de vapor.

Pero el viento seguía ahí, el problema es que no está disponible durante todo el trayecto, el problema de la dirección ya fue superado con el diseño de las velas. Pero vamos a lo importante, actualmente el precio de los combustibles es muy alto y las embarcaciones que se dedican a la pesca o al transporte de mercancías han echado la vista atrás para descubrir que con el empleo combinado de la vela y de los motores son capaces de ahorrar hasta un 40% en el consumo.


Pero ¿qué es lo que ha cambiado ahora? La principal diferencia es que hoy en día somos capaces de aprovechar el viento que está presente a una gran altura. Esto es que a gran altura el viento tiene una mayor potencia y es mucho más estable. Con lo cual se utiliza una gran vela para aprovechar el mismo, pero claro, es necesaria la instalación de un soporte adecuado.

Con la misma filosofía se generan una nueva serie de plantas eléctricas, haciendo posible utilizar al máximo la potencia eólica de nuestra atmósfera:

Para ello la tecnogía es muy simple, se dispone de un soporte por el que circula el cable al que va unida la cometa:
El viento hace que la cometa se mueva y el movimiento se traslada al generador, típico rotor-estator que se encarga de generar la electricidad.
Este sistema está patentado y en fase de estudio por la empresa SkySails GmbH

No es la única que está estudiando la aplicación de este sistema pues MakaniPower utiliza casi el mismo concepto, pero en vez de utilizar cometas utiliza un miniavión.
Aunque según podemos ver en este vídeo aún no existe un control efectivo de la misma en el aire.

jueves, 13 de octubre de 2011

Aprovechando el sol de noche


La semana pasada se inauguró en Fuentes de Andalucía (Sevilla) la primera instalación comercial de energía solar por concentración con tecnología de receptor de torre y sistema de almacenamiento en sales fundidas.
Dicha planta denominada Gemasolar es propiedad de Torresol Energy, y es capaz de producir electricidad 24 horas al día los 7 días de la semana.
Hoy por hoy en España el funcionamiento energético está basado en el uso de las energías solar, hidroeléctrica y eléctrica, entrando en funcionamiento el resto (gas, nuclear,térmica....) cuando no se puede satisfacer la demanda. Hasta ahora la energía solar no era posible utilizarla durante la noche, pero con este sistema se puede almacenar calor, dado que la energía no se puede almacenar.

A la hora de estudiar las formas de utilizar la energía solar hay que diferenciar entre las plantas fotovoltáicas en las que las propiedades del material semiconductor se produce la energía y la energía solar térmica, en la que unos reflectores concentran los rayos solares en un solo punto en el que se llegan a alcanzar temperaturas de más de 1000 ºC, con esta temperatura se calienta un fluido que hace que se mueva una turbina que genera la electricidad.
Hasta hace unos años la productividad de estas plantas hacía que su desarrollo comercial no fuese viable desde el punto de vista económico. Pero el uso de nuevas tecnologías ha revertido esta situación. Un buen ejemplo son las centrales de torres:


"La central PS10, construida por Abengoa Solar en colaboración con el CIEMAT en Sanlúcar la Mayor (Sevilla), está conectada a la red eléctrica y produciendo desde el 28 de febrero de 2007. Se prevé una vida operativa de al menos 25 años; es la primera central de explotación comercial de su tipo. El receptor es de tipo cavidad y trabaja con vapor saturado como fluido de transferencia. La potencia es de 11 MW y se espera una producción anual de 24,2 GWh. El campo solar está en disposición norte y está formado por 624 helióstatos. La torre tiene una altura de 114 metros.
La PS20, de Abengoa Solar igualmente, se puso en funcionamiento la segunda semana de mayo de 2009 con una potencia de 20 MW, situada al oeste de la PS10. El campo solar está compuesto por 1255 helióstatos en disposición norte, la torre de 150 metros y receptor de vapor saturado. Están en distintas fases de ingeniería otras plantas, tanto de torre (como PS10 y PS20), cilindro parabólicos y mixtas, hasta un total de 305 MW."

En esta nueva central se utiliza una torre central circular, lo que hace que la recogida de los rayos sea óptima, permitiendo una producción de calor superior, que se almacena, para ello se utilizan tanques de sales fundidas.


Características de Gemasolar:
  • Potencia eléctrica nominal: 19,9 MW
  • Producción eléctrica neta esperada: 110 GWh/ año
  • Campo solar: con 2.650 heliostatos en 185 hectáreas
  • Sistema de almacenamiento térmico: el tanque de almacenamiento de sales calientes permite una autonomía de generación eléctrica de hasta 15 horas sin aporte solar.
La prolongación del tiempo de funcionamiento de la planta en ausencia de radiación solar y la mejora de la eficiencia en el uso del calor del sol consiguen que la producción de Gemasolar sea muy superior a la alcanzable con otras tecnologías en una instalación de igual potencia.
El aumento notable de la eficiencia energética de la planta asegura la producción eléctrica durante unas 6.500 horas al año, 1,5-3 veces más que otras energías renovables. De este modo, suministrará energía limpia y segura a 25.000 hogares y reducirá en más de 30.000 toneladas al año las emisiones de CO2.
La energía generada por Gemasolar se enviará mediante una línea de alta tensión a la subestación de Villanueva del Rey (Andalucía, España), donde se inyecta a la red eléctrica.

A continuación adjunto gráfico comparando las diferentes centrales: (Fuente: Sener)


sábado, 1 de octubre de 2011

Energía Osmótica

Por definición "la ósmosis consiste es un fenómeno físico relacionado con el comportamiento de un sólido como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión compleja a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos."

En este caso se aprovecha el paso del agua de un deposito de agua dulce a uno de agua salada, que por la propia salinidad tiene una concentración mayor, lo que hace que aumente la presión en este último. En la figura se puede observar el esquema de funcionamiento. La sobrepresión se utiliza para mover una turbina y generar electricidad.

Actualmente ya hay una planta de energía osmótica en funcionamiento situada en Tofte (Noruega) responsabilidad de la compañía de renovables Statkaft, con la que se aseguran se conseguirán hasta 1700 teravatios-hora de electricidad al año. Lo cual permitiría cubrir las necesidades de prácticamente la mitad de la Unión Europea.

Es obvio que el impacto ambiental es mínimo, pero la localización de las plantas ha de ser muy específica, en desembocaduras de ríos, lo cual en las actuales condiciones medioambientales necesita un gran número de estudios de impacto, presencias de reservas naturales, etc.