instalaciones fotovoltaicas interesante
lunes, 10 de julio de 2023
domingo, 2 de julio de 2023
jueves, 12 de noviembre de 2015
El
descubrimiento podría ser el inicio del desarrollo de marcapasos y de otros
implantes electrónicos que generen su propia energía.
Virus que crean energía
para marcapasos - Foto D-M Shin et al
Los
bacteriófagos son virus que infectan exclusivamente a bacterias. Básicamente
consisten en unas moléculas de un ácido nucleico, ADN o ARN, dentro de un recubrimiento
proteico. Uno de estos fagos, como también se les llama, es el M13 que tiene
una estructura filamentosa (lineal) relativamente simple y que se ha empleado
en alguna ocasión en aplicaciones nanotecnológicas.
Los
materiales con los que están hechos los generadores piezoeléctricos no son
biocompatibles
Ahora,
un grupo de investigadores encabezado porDon-Myeong Shin, de la Universidad
Nacional de Pusan (Corea del Sur), ha empleado fagos
M13 para convertir la presión en electricidad, un descubrimiento que podría ser el inicio
del desarrollo de marcapasos y de otros implantes electrónicos que generen su
propia energía.
Los
generadores piezoeléctricos, es decir, aquellos que convierten la presión en
electricidad, son aparatos baratos y muy conocidos. Un
ejemplo son los encendedores de cocina que se activan presionando un botón y en
cuyo extremo aparece una chispa eléctrica. No en vano la piezoelectricidad
tiene más de ciento treinta años de historia. Se empleó por primera vez por Marie
Curie y
su marido Pierre, quien describiera el efecto junto a su hermano Jacques en
1880, en sus investigaciones que desembocaron en el descubrimiento del radio a
finales del siglo XIX.
El
problema que presentan los generadores piezoeléctricosconvencionales para su uso
en implantes en humanos, por ejemplo, es que los materiales de los
que están hechos no son biocompatibles y, en muchos casos, son tóxicos. De aquí el
interés en encontrar generadores piezoeléctricos de origen biológico.
Los
fagos actúan como un muelle que al comprimirse genera electricidad
Lo
que Shin y sus colaboradores hicieron fue crearnanocolumnas
de fagos M13,
lo que se consigue introduciendo los fagos en un molde, que emplearon como base
para crear nanogeneradores. Cada columna de fagos actúan como un muelle hecho
de varios muelles alineados que son las moléculas de ADN: al
comprimir el muelle se genera electricidad.
Si
bien los fagos M13 como tales funcionan, el equipo de investigadoresmejoró
su rendimiento usando bioingeniería. Sustituyendo cuatro glutamatos cargados
negativamente por alaninas en el genoma del fago casi se dobla la electricidad
generada cuando se compara con el ADN sin alterar. Siguiendo en esta línea los
científicos consiguieron triplicar la cantidad
inicial, de
tal manera que un nanogenerador de fagos podría encender una pantalla de
cristal líquido solo con aplicarle presión.
Referencia:
D-M Shin et al (2015) Bioinspired piezoelectric nanogenerators based on
vertically aligned phage nanopillars Energy Environ.
Sci DOI:10.1039/C5EE02611C
* Este artículo es parte de ‘Proxima’, una
colaboración semanal de la Cátedra
de Cultura Científica de la UPV con Next.
Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno
de Cultura Científica.
energias renovables
Nanoflores para el
almacenamiento de energía y captación de la energía solar
Investigadores
de la Universidad de Carolina del Norte de Estados Unidos han creado
estructuras similares a una flor que son de sulfuro de germanio y que pueden
llegar a ser una revolución en el campo del almacenamiento de energía, GES o
sulfuro de germanio. Se trata de un material semiconductor que tiene pétalos
muy finos que ocupan una amplia y extensa superficie. La flor de sulfuro de
germanio está resultando ser una promesa tanto para la próxima generación de
dispositivos de almacenamiento de energía como para la fabricación de células
solares.
Las “nanoflores” de sulfuro de germanio
semejan unas mini-diminutas flores que tienen pétalos de tan sólo 20-30
nanómetros de grosor. Son “nanoflores” que proporcionan, sin embargo, un gran
área superficial ocupando una pequeñísima cantidad de espacio. Esta
característica física es muy importante ya que permitiría, por ejemplo,
aumentar significativamente la capacidad de almacenamiento de energía de las
baterías de ión litio.
En efecto, al ser la estructura más
delgada y contar con un área superficial muchísimo más grande, las “nanoflores”
podrían contener un número muy elevado de iones de litio por unidad de
superficie. Mucho más que el resto de las estructuras que se conocen. Del mismo
modo, la estructura de las “nanoflores” podrían contribuir significativamente
al aumento de la capacidad para supercondensadores, que también se suelen
utilizar para el almacenamiento de energía.
Para crear estas estructuras de sulfato
de germanio en forma de flor, lo que hacen los investigadores primero es
calentar polvo de sulfato de germanio en un horno hasta que éste se comience a
vaporizar. El vapor creado se sopla entonces hacia una zona del horno que,
deliberadamente, está más fría para su condensación.
En esta zona, es donde el vapor de
sulfuro de germanio se condensa sobre una lámina estratificada que tiene tan de
sólo 20 a 30 nanómetros de espesor, y llega a medir hasta 100 micrómetros de
largo. A medida que se van añadiendo capas adicionales, las hojas se ramifican
desde una capa a la otra, creando un patrón floral muy similar a una flor tan
conocida como son la margarita o el clavel.
Para obtener esta estructura, es muy
importante controlar el flujo del vapor de sulfuro de germanio de manera que
tenga tiempo para que su condensación se extienda en capas, en lugar de
agregarse en forma de grumos.
El sulfuro de germanio es un material
similar a otros materiales como el grafito, que también se depositan en capas,
o en hojas, ordenadas. Sin embargo, el sulfuro de germanio es muy diferente del
grafito en lo que se refiere a su estructura atómica.
En efecto, la estructura del sulfuro de germanio es muy buena
para captar la energía solar y convertirla después en energía útil. Este hecho
hace que sea una estructura muy atractivo para su empleo en la fabricación de
células solares, en particular, ya que el sulfuro de germanio es relativamente
barato y, además, no es tóxico. Hemos de tener en cuenta que muchos de los
materiales utilizados actualmente para la fabricación de células solares son
materiales caros
FUTURO
Un nuevo material podría revolucionar el
almacenamiento de energía
Un
equipo se de investigadores ha desarrollado un método para fabricar una
plastilina conductora capaz de almacenar la electricidad. El método barato y
fácil de llevar a escala industrial, lo que podría dar solución a uno de los
grandes problemas de energía de nuestros tiempos: conseguir almacenarla.
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Detalles del proceso
descrito en la investigación - Foto Universidad Drexel
de
Se
sabía que determinados materiales pueden almacenar energía en forma de
potencial electrostático en capas bidimensionales, pero su fabricación era
peligrosa por los productos necesarios para fabricarlos. Ahora un equipo de la
Universidad Drexel (EE.UU.) ha conseguido desarrollar un método que es más
barato, seguro y sencillo para fabricarplastilinas que son supercapacitores,
triplicando la cantidad energía eléctrica que
pueden almacenar. El procedimiento, además, es muy fácil de llevar a escala
industrial. Por su trascendencia, los resultados se han publicado en Nature.
A
diferencia de las baterías que convierten la energía química en eléctrica, los
capacitores (también llamados condensadores) almacenan energía como
potencial electrostático, parecido a crear una carga estática en un jersey. Los
supercapacitores tienen varias ventajas sobre las baterías: se cargan en
cuestión de segundos, pocos minutos a los sumo, pueden liberar la
energía en forma de descargas grandes y rápidas y son extremadamente
duraderos. Serían ideales para reemplazar a las baterías en automóviles.
Los
capacitores pueden liberar la energía en forma de descargas grandes y rápidas.
El
mismo equipo de investigadores descubrió en 2011 una familia completamente
nueva de supercapacitores a la que llamaron MXenos. El nombre proviene por una
parte de su composición química, la M es un metal de transición y la X
representa al carbono o al nitrógeno, y el sufijo -eno hace referencia a su
similitud bidimensional con el grafeno. Lo más interesante de los MXenos es
que podían almacenar tres veces más energía que los capacitores de carbono
estándar. Sin embargo, en su fabricación participaba el ácido fluorhídrico,
muy corrosivo y muy tóxico.
El
nuevo proceso sustituye el ácido fluorhídrico por ácido clorhídrico
diluido y fluoruro de litio, sustancias muchísimo más seguras. Pero no
solo eso, este nuevo proceso trajo la sorpresa de que un conocido MXeno, elcarburo
de titanio (Ti2C3), almacenaba varias veces la
energía del mismo producto sintetizado usando ácido fluorhídrico o, lo que es
lo mismo, seis veces lo que un capacitor de carbono.
Para
sorpresa de los científicos, el nuevo material también es maleable.
Pero
el MXeno mejorado reservaba otra sorpresa: era maleable como la
plastilina, gracias a las moléculas de agua que se intercalan entre las capas
del compuesto. Los investigadores lo pudieron modelar de distintas formas y
laminarlo para formar capas de unas decenas de micras de espesor. No solo eso,
si se diluye también se pueden hacer recubrimientos con él, incluso escribir
usándolo como tinta.
Las
posibilidades de un material como éste son inimaginables: se puede
modelar en la forma que se quiera, tiene una capacidad de almacenamiento
eléctrico alta, puede usarse como electrodo en baños sulfúricos con resultados
espectaculares, los materiales de partida son muy abundantes y el
proceso de fabricación es sencillo y seguro. Si además tenemos en cuenta
que estos son resultados de la primera generación del producto, no es
aventurado decir que podemos estar ante una verdadera revolución en la forma en
la que se almacenará la energía en el futuro.
Next.
Referencia:
M Ghidiu et al (2014) Conductive two-dimensional titanium carbide ‘clay’ with
high volumetric capacitance, Nature DOI: 10.1038/nature13970
* Este
artículo es parte de ‘Proxima’, una colaboración semanal de la Cátedra de Cultura
Científica de
la UPV con Para saber más, no dejes de visitar el Cuaderno de Cultura
Científica.
miércoles, 11 de noviembre de 2015
Enphase crea un sistema de almacenamiento de energía solar
Ephase está a punto de lanzar una
alternativa para resolver el problema del almacenamiento de las instalaciones
solares. Se trata de Home Energy Solution, una plataforma integral que
ofrece la posibilidad de almacenar, controlar y gestionar la electricidad
proveniente de la energía solar en nuestro hogar.
El sistema cuenta con una gama de baterías
AC modulares, así como con un concentrador de red que se conecta a una app de
monitorización basada en la nube.
Las baterías, que se colocan en una de
las paredes del hogar, incorporan un microinversor bidireccional que
proporciona 1,2 kW/h y tiene una salida de potencia de 275W/500W. La garantía
de las baterías es limitada y cubre un máximo de 10 años o 7.300 ciclos.
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El concentrador de red es un dispositivo
del tamaño de una tablet y se conecta con la app para que se muestre toda la
información relacionada con el sistema fotovoltaico del usuario: la
cantidad de energía generada por unidad de tiempo en los paneles solares, la
electricidad que se distribuye en el hogar proveniente de la fuente solar así
como la que se utiliza de la red.
Una vez que esté instalado, el sistema
optimizará de manera automática el uso de laenergía fotovoltaica, derivándola a
las baterías en el momento de máxima generación y gestionando su almacenaje.
“Las soluciones que conocemos hasta
ahora son esencialmente sólo una batería”, señala Nathan Dunn, Managing Director
de Enphase Energy. “Para obtener un sistema como el nuestro, tendrían
que añadir componentes y software adicional. Nosotros estamos ofreciendo una
solución completa que puede ser en la práctica una plataforma Plug &
Play”, concluye.
Enphase comenzará a probar su
sistema en Australia, donde se empezará a comercializar el próximo mes de
diciembre y tendrá un precio de 817 dólares americanos por kW/h .
[Fuente: Enphase]
martes, 10 de noviembre de 2015
energias renovables
Batería recargable para
almacenar energía solar en las casas
Un equipo de científicos e ingenieros de
la Universidad de Harvard ha desarrollado una batería de flujo
recargableque tiene la capacidad de almacenar de manera limpia, segura
y con un coste muy bajo la electricidad producida en las casas
mediante instalaciones solares o eólicas.
Tanto los paneles solares como
las turbinas eólicas sonfuente de energía verde y renovable, pero el problema
de estos sistemas de autoabastecimiento eléctrico reside en el
almacenamiento. Las instalaciones tradicionales proporcionan la energía de
manera inmediata, de manera que lo que no se consuma en el momento se pierde y,
además, si el día se nubla o el viento se detiene no es posible obtener
suministro.
Para resolver este inconveniente, este
grupo de investigadores ha diseñado una batería de flujo segura y rentable que
se puede utilizar tanto de manera doméstica como comercial. Está elaborada
con materiales de bajo coste que se encuentran en la tierra de forma
habitual, como carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, hierro y potasio. Los
compuestos no son tóxicos ni tampoco inflamables.
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"Los materiales no son tóxicos, son
baratos, y al estar disueltos en una abundante cantidad de agua son seguros, ya
que no puede prenderse fuego, un detalle muy importante cuando se están
almacenando grandes cantidades de energía eléctrica cerca de la gente", explica Michael
J. Aziz, uno de los ingenieros que ha desarrollado el invento.
A diferencia de las baterías de
electrodos sólidos, las baterías de flujo almacenan la energía en los líquidos
contenidos en los tanques externos, de manera similar a las pilas de
combustible. Los tanques establecen la capacidad de almacenamiento y el
hardware de conversión electroquímica a través del que se bombean los fluidos
establece la potencia.
Ambos elementos se pueden personalizar
para que cada usuario disponga de la energía atendiendo a sus necesidades.
Además, como la cantidad de energía que puede guardar aumentar con sólo
aumentar el tamaño de los tanques, se puede almacenar mucha más a un menor
coste que los sistemas de baterías tradicionales.
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