Vehículos Eléctricos, Fotosíntesis y Energía Eólica – El zumbido de la energía directa para marzo de 2020
Este mes, con la mayor parte del país todavía atado por la nieve, el hielo y el clima general de invierno asqueroso, dirigimos nuestra atención a las innovaciones energéticas que pronto llegarán a las soleadas carreteras de California. También hojearemos los desarrollos en la fotosíntesis artificial, y por último veremos cómo el pescado congelado y la energía eólica pueden proporcionar energía barata y sin problemas.
Cars, compu ters, y energía – no es broma
Con el transporte consumiendo casi un tercio de la energía en los Estados Unidos, la innovación automotriz parecería un negocio serio, especialmente cuando el Internet de las Cosas (IOT) se está moviendo hacia los automóviles. A pesar de una ominosa broma de finales de los 90, tanto MircoSoft como Apple la siguen con entusiasmo. Parece que Microsoft ya es propietaria de la plataforma «IVI» (información y entretenimiento en el vehículo) a través de su Windows Embedded Automotive 7 que ofrecen varios fabricantes de automóviles. Y ahora, Apple parece estar jugando en su sede de Cupertino, CA, con un coche eléctrico propio.
Dejando a un lado la especulación y la ironía provocada por las bromas, Dieter Zetsche, presidente de Daimler, dijo a la CNBC, «…veo una gran oportunidad para que estos dos mundos converjan entre la industria automotriz y el mundo de la tecnología en la Costa Oeste, si quieres. Hay tremendas nuevas oportunidades: el coche conectado, el coche autónomo, el coche muy seguro: todas estas oportunidades están por delante de nosotros, y las explotaremos de cualquier forma.»
Dos de las tecnologías de energía para vehículos eléctricos que se están explotando en California en este momento. Se están desarrollando planes para dos tipos diferentes de estaciones de recarga de vehículos eléctricos (EV), no sólo para alimentar el vehículo de energía verde de hoy, sino también para los del futuro. California alberga actualmente 60.000 vehículos eléctricos enchufables en el área de servicio de PG&E y la empresa de servicios públicos presentó recientemente un plan a los reguladores estatales para construir unos 25.000 cargadores de vehículos eléctricos en el estado. Cada cargador «remataría» la carga de un vehículo en 30 minutos.
Mientras que los vehículos eléctricos alimentados por pilas de combustible de hidrógeno (FCEV) ni siquiera se encuentran en las carreteras de California, los fabricantes de automóviles planean introducirlos en el mercado comercial de California a partir de 2020. Para mantenerlos en la carretera se requiere la construcción de más estaciones de hidrógeno. Actualmente, hay diez, pero la Comisión de Energía de California planea invertir 20 millones de dólares en la construcción de más.
¿Una nueva hoja?
La fotosíntesis, el proceso que las plantas utilizan para convertir la energía de la luz en energía química, es la última energía verde porque impulsa la vida en la Tierra. El problema es que si quieres ir audazmente donde ningún hombre ha ido antes y vivir mucho tiempo y prosperar, quieres hacer la fotosíntesis trabajando en tu nave estelar. Julián Melchiorri puede haber hecho eso posible. Su Hoja de Seda combina la proteína de la seda y los cloroplastos que funcionan como una hoja artificial que produce oxígeno a través de la fotosíntesis. Sólo hay que añadir agua y luz.
Pero eso no es todo. En 2011, el profesor del MIT Daniel Nocera hizo una «hoja artificial» que usaba una pequeña célula fotovotaica que expulsaba suficiente electricidad para dividir eficientemente el agua en oxígeno e hidrógeno. Cuando quemas hidrógeno en un ambiente rico en oxígeno, obtienes un ENORME estallido y agua. Ha habido tropiezos con la corrosión de los semiconductores en el proceso de separación, pero el objetivo lógico es convertir el gas de hidrógeno producido por la fotosíntesis artificial en un combustible más útil. Hmmm… Como las células de combustible para los FCEVs?
Curiosamente, la respuesta de Nocera para un semiconductor resistente a la corrosión podría estar en la seda. Los capullos de seda ya son conocidos por actuar como un «condensador basado en proteínas». La seda también se ha utilizado como un sustrato para la bioelectrónica basada en el silicio. Y muchos otros materiales orgánicos son dieléctricos o semiconductores, por ejemplo: aloe, clara de huevo, cera de abejas y cera de carnauba.
Ahora bien, si la NASA pudiera combinar la salida de oxígeno de la hoja de seda de Melchiorri con la hoja productora de hidrógeno de Nocera, tal vez podría ser la solución verde para impulsar la colonización de Marte… donde los humanos podrían pasar a una nueva hoja.
Suena sospechoso: la energía eólica es más predecible que la convencional.
Hay veces que tienes mucha energía eólica, pero no hay demanda de ella. Así que, o cortas esa energía y pagas una alta multa o la vendes muy barata. En Cuxhaven, Alemania, un almacén de pescado congelado mantiene la captura refrigerada a -4 °F. En los días en que la energía eólica produce electricidad barata, el almacén enfría las cosas hasta -22°F. Como el bien aislado almacén de 5.5 millones de pies cúbicos sólo se calienta 2 grados cada 24 horas durante el verano, el almacén puede pasar aproximadamente una semana sin encender sus unidades de refrigeración. No sólo ahorra dinero, sino que también elimina una enorme demanda de la red regional – especialmente si otras industrias también están aprovechando ese excedente de energía eólica barata.
Mientras que esta táctica podría funcionar bien localmente para la todavía poco integrada red europea, la red norteamericana es un caldero de peces diferente. La energía renovable detractoresargue no es adecuada para manejar grandes cargas de base y picos repentinos de demanda.
El reciente informe sobre energía eólica de la Asociación Americana de Energía Eólica (AWEA) sostiene que el modelo de carga base de la red es engañoso. El informe explica las necesidades de la red desglosadas en tres componentes: «La energía es el megavatio hora real de electricidad que fluye por la red, la capacidad es la habilidad de generar más cuando se necesita, y la flexibilidad es la capacidad de responder rápidamente a los aumentos o disminuciones de la demanda». La energización de la red realmente sólo requiere fuentes de energía predecibles. Por consiguiente, la variación de la producción eólica es un problema menor que el de las centrales eléctricas convencionales. La producción de energía eólica es la más fácil de predecir con antelación (es el clima) y es la fuente más barata. Una interrupción forzada en una central eléctrica convencional tiende a ser repentina, de duración impredecible, y a afectar en gran medida a la capacidad de todo el sistema.
La afirmación de la AWEA parece confirmada por un informe del operador de la red del Atlántico Medio PJM que muestra que a principios de enero de 2020, los problemas de gas natural causaron cerca de la mitad de los 18.861 MW que no funcionaron durante una alerta de clima frío el 8 de enero. La energía eólica, por su parte, tuvo un buen desempeño y produjo entre 2.500 y 5.300 MW durante el evento.
