SISTEMA BARATO PARA ALMACENAR ENERGIA SOLAR

Sistema barato para almacenar energia solar¿Cómo puede la energía solar ser almacenada de forma que pueda estar disponible en cualquier momento del día o de la noche, cuando el sol brilla o no? EPFL científicos están desarrollando una tecnología que puede transformar la energía luminosa en un combustible limpio que tiene una huella de carbono neutral: el hidrógeno. Los ingredientes básicos de la receta son óxidos de agua y el metal, tales como óxido de hierro, mejor conocidos como óxido. Kevin Sivula y sus colegas propósito se limita a materiales de bajo costo y procesos de producción fácilmente escalables a fin de permitir un método económicamente viable para la producción de hidrógeno solar. El dispositivo, aún en fase experimental, se describe en un artículo publicado en la revista Nature Photonics.

La idea de convertir la energía solar en hidrógeno no es nueva, los investigadores han estado trabajando en él durante más de cuatro décadas. Durante la década de 1990, EPFL se unió a la refriega, con la investigación de Michael Grätzel. Con un colega de la Universidad de Ginebra, inventó el fotoelectroquímico (PEC) en tándem de células solares, una técnica para producir hidrógeno directamente a partir de agua. Sus prototipos compartido el mismo principio básico: una célula solar sensibilizada con colorante – también inventado por Michael Grätzel – combinado con un semiconductor a base de óxido.

El dispositivo es completamente autónomo. Los electrones producidos se utilizan para romper las moléculas de agua y la reforma de las piezas en oxígeno e hidrógeno. En el mismo líquido, dos capas distintas en el dispositivo tienen la tarea de generación de electrones cuando es estimulado por la luz, un semiconductor de óxido, que realiza la reacción de desprendimiento de oxígeno, y una célula sensibilizada con colorante, que libera el hidrógeno.

La parte más costosa? La placa de vidrio

último prototipo El equipo se centró en resolver el principal problema pendiente con PEC tecnología: su coste. “Un equipo de EE.UU. logró alcanzar una eficiencia impresionante de 12,4%”, dice Sivula. “El sistema es muy interesante desde el punto de vista teórico, pero con su método que le costaría 10.000 dólares para producir una superficie de 10 centímetros cuadrados.”

Así que los científicos se fijaron una limitación desde el principio – utilizar sólo materiales asequibles y técnicas. No fue una tarea fácil, pero se las arregló ellos. “El material más caro en nuestro dispositivo es la placa de vidrio”, explica Sivula. La eficiencia es todavía baja – entre 1,4% y 3,6%, dependiendo del prototipo utilizado. Sin embargo, la tecnología tiene un gran potencial. “Con nuestro concepto menos costoso a base de óxido de hierro, esperamos ser capaces de alcanzar eficiencias del 10% en unos pocos años, por menos de $ 80 por metro cuadrado. A ese precio, vamos a ser competitivos con los métodos tradicionales de producción de hidrógeno. ”

El semiconductor, que realiza la reacción de desprendimiento de oxígeno, es óxido de hierro. “Es un material estable y abundante. No hay manera de que se oxida más! Pero es uno de los peores semiconductores disponibles “, Sivula admite.

Silicio mejorado nano-óxido

eso el óxido de hierro utilizado por el equipo es un poco más desarrollado que lo que te encontrarías en un clavo viejo. Nanoestructurada, reforzada con óxido de silicio, cubierta con una capa nanométrica delgada de óxido de aluminio y óxido de cobalto – estos tratamientos optimizar las propiedades electroquímicas del material, pero no obstante son fáciles de aplicar. “Necesitábamos desarrollar métodos fáciles de preparación, como aquellas en las que usted podría mojar o pintar el material.”

La segunda parte del dispositivo se compone de un colorante y dióxido de titanio – los ingredientes básicos de una célula solar sensibilizada con colorante. Esta segunda capa permite que los electrones transferidos por la energía óxido de hierro ganancia suficiente para extraer hidrógeno del agua.

Un potencial excepcional – hasta un 16%

Los resultados presentados en el documento de Nature Photonics representan un gran avance en el rendimiento que ha sido posible gracias a los recientes avances en el estudio tanto el óxido de hierro y de tinte sensibilizado dióxido de titanio, y estas dos tecnologías son rápidamente avanzando. Sivula predice que la tecnología de célula en tándem el tiempo será capaz de alcanzar una eficiencia del 16% con óxido de hierro, mientras que aún permanecen bajo costo, que es, después de todo, el atractivo de la aproximación. Por lo que es posible almacenar la energía solar a bajo costo, el sistema desarrollado en EPFL podría aumentar considerablemente el potencial de la energía solar para servir como una fuente de energía renovable viable para el futuro.

DISIPACION DE CALOR MEDIANTE CRISTALES FERROELECTRICOS

cristales ferroelectricosDisipación de calor mediante cristales ferroeléctricos y el efecto electrocalórico
Se ha descubierto un nuevo y eficiente modo de bombear calor utilizando cristales especiales. Estos cristales pueden inyectar o extraer calor, incluso a escala nanométrica, por lo que podrían ser usados en chips de ordenador para evitar el sobrecalentamiento, que es actualmente un obstáculo importante para lograr velocidades más altas en los ordenadores.
El equipo de Ronald Cohen, del Laboratorio Geofísico en el Instituto Carnegie de Ciencia, en Washington, D.C., y Maimon Rose, ahora en la Universidad de Chicago, realizó simulaciones sobre cristales ferroeléctricos, que son materiales que tienen polarización eléctrica en ausencia de un campo eléctrico.
La polarización eléctrica se puede revertir aplicando un campo eléctrico externo.
Los científicos encontraron que la introducción de un campo eléctrico provoca un cambio de temperatura gigantesco en el material, lo cual es un fenómeno conocido como efecto electrocalórico.
El efecto electrocalórico permite así bombear calor por medio de un campo eléctrico aplicado.
Simulación de la dinámica molecular del material utilizado.
Desde la década de 1930, se conoce este efecto, pero no había sido aprovechado porque se venían usando materiales con altas temperaturas de transición.
Los autores del nuevo estudio han comprobado que el efecto es considerablemente mayor si la temperatura ambiente está bien por encima de la temperatura de transición, así que es mejor usar materiales con una temperatura de transición baja.

CORRIENTE ELECTRICA ENTRE DOS METALES DISPARES

Comportamiento de la corrienteEn el punto donde entran en contacto dos cables, cada uno de un metal muy distinto del otro, las cargas eléctricas pueden experimentar cambios importantes de conducta cuando las dimensiones de ese punto de unión son muy pequeñas. Un nuevo estudio revela detalles inesperados sobre ese comportamiento.
El tamaño de las piezas de los circuitos electrónicos disminuye cada año, gracias a la agresiva miniaturización augurada por la Ley de Moore, la cual postuló que la densidad de transistores en los circuitos integrados se duplicaría cada 18 meses aproximadamente.
Este progreso constante ha hecho posible que podamos llevar ordenadores en nuestros bolsillos, pero plantea serios retos. Al disminuir hasta la escala atómica los tamaños de las piezas, la conducta en ellas de las cargas eléctricas deja de estar atada a las leyes del mundo macroscópico y empieza a obedecer cada vez más a las leyes del mundo microscópico, incluyendo las de la mecánica cuántica.
Para construir los chips de ordenador del futuro, los diseñadores necesitarán conocer a fondo cómo se comporta una carga eléctrica cuando se confina a cables metálicos de sólo pocos átomos de diámetro.
El equipo del físico Peter Grütter, de la Universidad McGill en Montreal, Canadá, en colaboración con especialistas del centro de investigación y desarrollo que la empresa General Motors tiene en Warren, Michigan, Estados Unidos, han mostrado que la corriente eléctrica puede disminuir drásticamente en la unión de cables de dos metales distintos. Los investigadores estudiaron un contacto minúsculo entre oro y tungsteno, dos metales que actualmente se utilizan en combinación para chips de ordenador a fin de conectar distintos componentes funcionales de un dispositivo.
La reducción sorprendentemente marcada de la corriente, que constituye un buen ejemplo de “rareza cuántica”, revela un importante reto que podría influir en las decisiones que se tomen para escoger los materiales y al diseñar dispositivos en el campo emergente de la nanoelectrónica.

PRIMERA CELULA SOLAR DE SILICIO COMPLETAMENTE NEGRA

celda-solar-negraLas células solares convencionales son de color azul y tienen un grado de reflectividad unido con él también, lo que significa que una parte de la luz del sol que golpea el panel, simplemente refleja de nuevo sin que se transforma en electricidad. Para resolver el problema los investigadores de Natcore Technology han llegado con la primera célula solar de silicio completamente negra comercialmente viable, que prácticamente puede convertir el 100 por ciento de la luz solar recibida en electricidad.

La célula solar se basa en el uso de obleas de silicio absolutamente negras, que tienen casi cero reflectividad. Siendo sólo un componente de una célula solar, la oblea no genera electricidad por su cuenta. Para hacerla producir energía renovable, Natcore ha unido fuerzas con National Renewable Energy Laboratory para crear células solares de silicio negro eficientes.

La tecnología absoluto-negro utiliza un proceso químico en lugar de un costoso proceso térmico para alcanzar cerca de cero reflectividad. Con una reducción de diez veces en la reflectividad, las células solares pueden incrementar la eficiencia hasta en un 3 por ciento. Además, la tecnología también ayuda a reducir el costo de las células solares producidas.

ENEGIAS RENOVABLES Y MEDIO AMBIENTE

energías-renovables-1-300x286Energías Renovables ¿Generan Algún Efecto Negativo Al Medio Ambiente?
Para la generación energía a partir de fuentes renovables se utilizan recursos naturales a los que normalmente todos tenemos acceso durante la mayor parte del día, sin embargo para aprovechar estos recursos se realizan instalaciones que sí pueden tener algunos efectos negativos para el medio ambiente.
Los impactos negativos de las energías renovables dependen del tipo de energía.
• Energía eólica, las turbinas eólicas representa un riesgo potencial para las aves y murciélagos, afortunadamente algunos diseños de turbinas ya son seguras para las aves.
• Energía Hidroeléctrica, requiere del uso de embalsames, por lo que puede tener efectos negativos en algunas especies de peces, como la trucha, el salmón y el esturión. Afecta en general la migración de los peces.
• Plantas geotérmicas, puede causar un enfriamiento acelerado geológico, lo que puede causar la disminución de las salidas de los manantiales geotérmicos, también puede generar un aumento en las magnitudes del terremoto, aunque esto sigue siendo una especulación.
• Energía mareomotriz, requiere de la obstrucción parcial de las bahías y canales.
• Energía solar, algunos componentes de los paneles solares no son fáciles de desechar.
En general todas las energías renovables generan un efecto negativo en el medio ambiente, aunque en realidad es mínimo si lo comparamos con los efectos del uso de los combustibles fósiles, que generan emisiones enormes de CO2 y que además durante su extracción se afecta gravemente a los ecosistemas.

¿QUE SON LAS CFL?

Foco ahorradorCFL significa “lámpara fluorescente compacta”, como su nombre lo indica se trata de versiones compactadas de las lámparas fluorescentes que son tubos largos que normalmente podemos ver en oficinas, escuelas y edificios gubernamentales.
El objetivo al crear las CFL es hacerlas llegar a todas las familias, y reemplazar por completo las bombillas incandescentes normales.
Las CFL pueden ahorrar hasta un 75% de energía en comparación con una bombilla normal, a pesar de que su costo es mayor, duran mucho más tiempo y la inversión que se realiza en ellas se paga rápidamente con el ahorro que generan.
Una lámpara fluorescente compacta genera una luz más fresca y por su tamaño se puede utilizar e cualquier aparato.
Como todas las lámparas fluorescentes la CFL contienen mercurio, lo cual genera problemas de contaminación al momento de ser desechadas.
En varios países del mundo, los gobiernos han establecido programas especiales de reciclaje para las lámparas fluorescentes compactas y vidrio en general.
Las lámparas fluorescentes compactadas son la segunda generación de luz eficiente, ya que solo necesita una fracción de energía de lo que utiliza una bombilla normal y además dura mucho más tiempo.
Aunque muchas personas están preocupadas por el riesgo que el mercurio podría representar para su familia en caso de que la lámpara se rompiera, en realidad la cantidad de mercurio contenida en una CFL es mínimo, y además tendrían que presentarse condiciones muy extremas para que pudiera generar daños fuertes a la salud.

¿CUALES SON LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS CFL?

CFLLas lámparas fluorescentes compactadas son versiones más pequeñas de la iluminación fluorescente.
Iluminación fluorescente de hoy es muy diferente y difícil de distinguir de las bombillas incandescentes. De igual manera tiene varias ventajas y desventajas que debemos considerar antes de optar por instalarlas en el hogar
Ventajas de las lámparas fluorescentes compactadas:
• Son hasta 4 veces más eficientes que las bombillas incandescentes.
• Puede reemplazar una bombilla incandescente de 100 vatios con una CFL de 22 vatios y ambas generarán la misma luz.
• La CFL ahorra entre un 50% y un 80% de energía en comparación con una bombilla normal.
• Puesto que una CFL gasta 1/3 de electricidad y dura hasta 10 veces más que una bombilla normal, las lámparas fluorescentes compactas son más baratos a el largo plazo.
• Al utilizar menos energía, las CFL ayudan a disminuir las emisiones de CO2, solo 1 bombilla puede reducir media tonelada de CO2 durante su vida útil.
• Son muy versátiles y se pueden utilizar en cualquier lugar donde se utilicen bombillas incandescentes.
Desventajas de las lámparas fluorescentes compactadas:
• Cuando se prenden y se apagan frecuentemente las CLF disminuye su tiempo de vida, es por eso que estas lámparas no son adecuados para lugares en los que se encendía la luz sólo brevemente, se recomienda utilizarlas únicamente en espacios donde no se encienda y se apague la luz con frecuencia
• Las CFL no están hechas para ser utilizadas con un regulador de intensidad, pueden quemarse rápidamente, lo mismo se aplica a la utilización de lámparas fluorescentes compactas con temporizadores.
• Cuando las CFL se utilizan al aire libre deben ser cubiertas y protegidas, también son sensibles a altas y bajas temperaturas, estos cambios en el clima pueden causar bajos niveles de luz.
• Tal vez lo más alarmante es la presencia de mercurio en las lámparas, ya que el mercurio es un metal toxico , por lo que se deben tener cuidados especiales al momento de desechar la bombilla.