Grafeno más agua salada, el resultado: electricidad

¿Qué es el grafeno?

Para dar respuesta a la pregunta y comprender realmente qué es el grafeno hay que atender a su estructura química. Se trata de una sustancia compuesta exclusivamente por carbono aunque tanto su aspecto como sus propiedades son completamente diferentes.

Como ocurre con cualquier material de la naturaleza, lo que realmente define las propiedades del grafeno es la disposición de sus electrones o lo que es lo mismo la forma en la que sus átomos de carbono se unen entre sí. Cada átomo de carbono dispone de cuatro electrones con los que interacciona con el resto de átomos adyacentes. Tres de estos electrones se unen con sendos electrones de los tres átomos de carbono adyacentes formando ángulos de 120 grados sobre un mismo plano. El cuarto electrón de los átomos se encuentra libre de manera perpendicular a la placa de grafeno por encima o por debajo de ella. Cuando hay otras láminas de grafeno cerca, sus electrones libres se unen formando grafito.

Las aplicaciones del grafeno parecen ser ilimitadas, desde ordenadores a cubiertas de edificios, vendajes o componentes electrónicos. ¿Te habías imaginado alguna vez que tenías el grafeno tan cerca? Por ejemplo, cada vez que se escribe utilizando un lápiz se exfolia el grafito dejando láminas sobre el papel siendo esto realmente similar al grafeno.

¿Conduce la electricidad? Digamos que el problema real es frenarlo. El grafeno es un increíble conductor eléctrico que casi no se calienta cuando conduce.

¿Y si lo ponemos en agua? Los átomos de carbono son tan pequeños y están tan fuertemente unidos que casi nada puede atravesar una lámina de grafeno, ni siquiera el helio que es una de las moléculas más pequeñas conocidas. Sin embargo, con el agua el grafeno hace una excepción, lo atraviesa como si no hubiera nada.

Recientemente se ha descubierto que si fluye sobre el grafeno agua salada, el resultado es electricidad. Los últimos avances científicos en el campo de la energía hidroeléctrica han ido en la línea de empujar los fluidos iónicos a través de un gradiente de presión. El problema radica en el hecho de que estos gradientes de presión son difíciles de generar por lo que este proceso no es factible a la hora de generar grandes cantidades de electricidad. Por el contrario, si se arrastra agua salada sobre el grafeno se obtiene electricidad sin la necesidad de hacer uso de un gradiente de presión. Esto ocurre porque al empujar el agua sobre el grafeno su carga se desequilibra siendo sus electrones desabsorbidos en un punto y absorbidos en otro llevándose a cabo la generación de electricidad.

Cuanto más rápida se desliza el agua más electricidad es producida y por otra parte, cuanto más se aumenta el flujo del agua también se incrementa la energía producida.
Actualmente el proceso es generado a nivel nanométrico pero el sistema podría ser ampliado en un futuro al uso doméstico o industrial.

Referencias:

https://www.xatakaciencia.com/tecnologia/grafeno-mas-agua-salada-el-resultado-electricidad
http://grafeno.com/que-es-el-grafeno-un-viaje-al-futuro/

Energías renovables en el extranjero

Gracias a las energías renovables el precio de la electricidad fue negativo por un día en Alemania

¿Energía a coste cero? Las renovables lo pueden conseguir, pero seguiremos pagándola.

¿Qué es el "pool" eléctrico? Los distintos generadores de energía acuden a un mercado mayorista para subastar su energía producida. La nuclear y la hidráulica son las primeras en entrar a esta subasta ya que ofertan la energía a precio cero por su baja capacidad de parada y porque ya están amortizadas. Después entran las renovables, que también conllevan coste cero, a fin de cuentas, esa energía ofertada no se almacena y se perdería. Finalmente, entran el resto de centrales como las de gas o carbón siendo estas últimas las que fijan el precio.

 

Entonces, ¿cómo es posible un precio de electricidad negativo? Alemania es uno de los países más comprometidos con la generación de energía limpia y renovable. Tras el desastre de Fukushima tomaron la decisión de reducir la producción de energía nuclear hasta llevarla a cero en el 2022 para evitar un accidente tan catastrófico como este. A partir de entonces, y persiguiendo esta meta, se han llevado a cabo inversiones en planes como el Energiewende cuyo objetivo es que en 2050 el 80% de la energía del país se genere por medio de fuentes limpias y renovables.

Y entonces ... El domingo ocho de mayo hizo un día precioso en Alemania. Brilló el sol,  y sopló una fuerte brisa. Mientras la mayor parte del país disfrutaba de la bonanza climatológica, las compañías eléctricas miraban nerviosas los contadores. Durante unas horas, el precio de la luz bajó tanto que tuvieron que pagar por generarlo en lugar de cobrar. Un nuevo record en energías renovables consiguiéndose un abastecimiento del 95%.

¿Consecuencias? ¿buenas? ¿malas? ¿increíbles? El precio en el mercado de la electricidad en esa jornada fue negativo llegándose a los -130 euros el megavatio por hora. Esto se traduce en que las compañías deberían haber pagado a sus usuarios para que consumieran. La mala noticia es que esto no es así en la práctica y no significa que los consumidores alemanes recibieran dinero en sus facturas.

Alemania no es la única con superávit energético, Dinamarca por ejemplo genera ya el 140% de la energía que necesita mediante plantas eólicas. Y no es necesario salir de nuestras fronteras para encontrarnos ejemplos similares ya que Galicia, Castilla y León, Castilla La Mancha y Extremadura también generan más electricidad con energía renovable de la que consumen.

La nueva política energética avanza viento en popa. Suena paradójico, pero siempre se mantendrán plantas de generación más convencionales dada la relación directa de las energías renovables con el clima existente.

Referencias:

http://es.gizmodo.com/las-energias-renovables-hacen-que-por-un-dia-el-preci-1775964460

http://www.xataka.com/energia/energia-a-coste-cero-las-renovables-lo-pueden-conseguir-pero-seguiremos-pagandola

http://www.labioguia.com/notas/gracias-a-las-energias-renovables-el-precio-de-la-electricidad-fue-negativo-por-un-dia-en-alemania

Vehículo electrico vs Contaminación

Normalmente solemos pensar que lo único que contamina del vehículo es la combustión del combustible, pero en realidad un coche de motor de combustión interna es una máquina poco eficiente. De toda la energía que aporta el carburante sólo se aprovecha para el movimiento un 25%, y el restante 75% se pierde por rozamientos dentro del motor y por las características termodinámicas del motor de explosión. Después está el problema que más destaca siempre, el de las emisiones de CO2, que no dejan de subir en el sector del transporte, y también la contaminación del aire, el ruido, etc.

¿Pero qué ocurre con el coche eléctrico, no contamina nada en comparación con los vehículos de combustible como se suele pensar? Esto no es del todo exacto, ya que la eficiencia del motor eléctrico como se explica en el artículo “Análisis energético y económico del vehículo eléctrico”, publicado en Cuadernos de Energía, la eficiencia de un motor eléctrico es muy superior a los de combustible habituales, pero para poder compararlo con uno de gasolina se debe tener en cuenta el proceso completo que engloba desde la planta eléctrica hasta las ruedas, es decir, desde que se introduce el combustible (combustibles habituales y energías renovables) en una central para generar electricidad hasta que dicha electricidad es transportada y cargada en la batería, y posteriormente utilizada para mover el vehículo. Si se evalúa de esta forma, el balance energético del vehículo eléctrico depende principalmente de dónde se ha conseguido o extraído la electricidad que consume. Puede venir de una central de energía renovable donde se considera una eficiencia del 100%, dado que no importa perder energía cuando se trata energías renovables (solar, eólica, etc.), o puede venir una central de energía no renovable, lo que otorgaría una eficiencia en torno al 50%.

Figura 1: Tipos de vehículos eléctricos.

 

Los autores del artículo concluyen según sus cálculos que con un vehículo eléctrico puro (BEV. Figura 1) se consigue una eficiencia del 77% si la electricidad procede de una fuente renovable, y un 42% si procede de una fuente eléctrica basado en una fuente de algún tipo de combustible fósil. Por último, la eficiencia del coche híbrido está entre el 31 y el 49%, y citan un informe del Instituto Tecnológico de Massachusetts que prevé que el coche eléctrico (BEV) del año 2035 consuma un 31% de la energía utilizada por un coche de gasolina convencional (Figura 2).

Si hablamos de las emisiones de un coche enchufado a la red, el vehículo eléctrico no tiene tubo de escape por el que se expulsen emisiones de algún tipo, aunque no está libre de contaminantes o de CO2 directamente.  De forma indirecta, estas emisiones dependen del origen de la electricidad. Estas pueden ser generadas en centrales que utilicen algún tipo de combustible fósil. Se supone que, si un vehículo es más eficiente, consumirá menos energía y generará también menos CO2 por kilómetro, pero ya hay algunos informes que apuntan que, si la electricidad de un coche eléctrico procede de una planta de carbón, se habrá generado tanto CO2 o incluso más que un vehículo de gasolina convencional.

Figura 2: Consumo equivalente.

En cuanto a la contaminación acústica, un motor eléctrico no deja de ir dentro de una carrocería y aunque no se pueden evitar los atascos de las ciudades y otros problemas asociados, estos motores tienen como ventaja que no generan contaminación acústica. También hay una contribución positiva del vehículo eléctrico a la sostenibilidad ambiental ya que, por un lado, disfruta de una eficiencia energética muy superior al vehículo convencional, y por otro, al suministrarse con electricidad, y teniendo en cuenta que cada vez se están implantando más las energías renovables en el sector eléctrico, el vehículo eléctrico permite que estas irrumpan en el transporte por carretera.

En conclusión, el menor consumo energético por kilómetro recorrido y la posibilidad de dar mayor importancia a las energías renovables en este sector, contribuirán de forma importante a la reducción de la contaminación procedente del sector transporte, el cual es el principal emisor de la economía mundial. Con esta información, se puede destacar que las emisiones de un vehículo eléctrico por cada 100 kilómetros pueden llegar a ser hasta cinco veces más bajas que las de un vehículo de gasolina.

Referencias:
https://www.enerclub.es/file/4toSuowBhxde53XLtJgjzw;jsessionid=48D247EE00EB066187317712879772D3

 

Vehículos Híbridos

Dentro del sector de los coches eléctricos hoy vamos a ver un tipo especial de los mismos: los vehículos híbridos. Los híbridos combinan sistemas de propulsión tradicionales (motor de explosión) con los sistemas de propulsión eléctrica que son menos contaminantes.
Entre las ventajas que podemos encontrar sobre los vehículos eléctricos puros tendríamos:

1.- No precisa enchufarlo a la red eléctrica para recargas, con lo cual nos evitamos horas de indisponibilidad del vehículo del tiempo que supondría tenerlo conectado a la red de recarga.

2.- Las baterías se recargan aprovechando la energía que se disipa al frenar  y la que genera el propio motor de combustión.

3.- Ahorramos combustible durante el tiempo de funcionamiento en modo eléctrico. Una vez agotadas las baterías, el sistema pasa automáticamente al funcionamiento con gasto de combustible.

Pero también tiene algunas desventajas:

1.- Mayor peso,  por dos razones: son necesarias varias baterías para acumular energía eléctrica y porque tiene dos sistemas de propulsión, lo que va a suponer un peso extra adicional a tener en cuenta.

2.- Mayor coste de construcción: es necesaria una mayor inversión económica por la complejidad que supone mantener dos sistemas de propulsión.

A la hora de adquirir un vehículo híbrido es conveniente tener en cuenta estas características para valorar si se ajusta, o no, a nuestras preferencias.

La evolución del consumo de electricidad

Para evitar un gasto excesivo en la factura eléctrica,  las familias españolas han empezado a contener su gasto. En el 2013, se destinó una media de 1100 euros anuales al pago de la factura de luz y gas. El año anterior, el 2012, la cifra media era ligeramente superior, con una media de 1.145 €.

Entre las comunidades que más gastaron fue la de Castilla y León, en concreto la provincia de Soria, con un gasto de 1.480 €, a los q le siguieron los oscenses y los toledanos, con una media de 1450 €. Al otro extremo, nos encontramos con Canarias, cuyo gasto medio en factura se encuentra en torno a los 600 €.

Todos estos datos provienen de un estudio sobre la Evolución del Gasto Medio en Energía de  las Familias Españolas 2010-2013. Recogiendo datos también de fuentes públicas así como con referencias del consumo de familias españolas de otras fuentes. 

Por lo tanto, el estudio demuestra que el consumo siguió la misma tendencia a la baja  durante estos últimos años de análisis. En el caso de la electricidad, en una media total, los hogares destinaron 725 € por hogar y año, lo que supone un descenso del 5,1 % (unos 38 €).  Las familias que más gastaron en electricidad en el período de tiempo examinado fueron las murcianas y las toledanas, que pagaron una media de 855 € por año. Como se comentaba anteriormente, son las canarias las que menos han pagado con una media que no llega a los 600 €.

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Aparte, según estudios realizados por compañías como BP, la caída de consumo de energía primaria en España respecto a 2012, se concentró en petróleo (-7,3%), gas (-7,2%), nuclear (-7, 5%) y carbón (-31,5%), mientras que subió el consumo de energía hidroeléctrica (+79,5%) y energías renovables (+12%). España continúa como referente en este campo, siendo el cuarto país del mundo por consumo de energías renovables con el 6% de la cuota mundial.

Esta reducción de consumo energético de España se enmarca dentro de la moderada caída registrada en la Unión Europea (UE), que redujo su consumo de energía primaria en un 0,3%, situándose en el nivel más bajo de las dos últimas décadas.

El consumo de energía primaria en la UE cayó pese al aumento de un 13% del consumo de energías renovables y al aumento de un 8% de la energía hidroeléctrica, ya que estos aumentos quedaron empequeñecidos por una caída del 2% de los combustibles fósiles y una caída del 1% de la energía nuclear.

El informe BP Statistical Review of World Energy 2014 refleja también las crecientes diferencias en la evolución de las economías mundiales, la incertidumbre geopolítica y los actuales debates sobre el papel que corresponde a los gobiernos y a los mercados.

El crecimiento de la demanda energética mundial, que fue de un 2,3%, se aceleró en 2013, aunque reflejó el débil crecimiento de la economía global y se mantuvo ligeramente por debajo de su promedio histórico. No obstante, dentro de este panorama global, los cambios en el consumo energético reflejaron los cambios que se produjeron en los patrones económicos mundiales.
 

Referencias:

http://www.abc.es/familia-consumo/20141009/abci-mapas-gasto-familias-luzygas-201410061329.html http://www.bp.com/es_es/spain/prensa/notas-de-prensa/2014/el-consumo-energetico-en-espana-cayo-el-5-por-ciento-en-2013-segun-el-statistical-review-de-bp.html

Cogeneración

A veces nos hemos preguntado cómo podríamos reutilizar la energía que se pierde cuando realizamos determinadas acciones en nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, la velocidad que se pierde cuando frenamos un coche (energía cinética), el calor que se pierde por el tiro cuando encendemos una chimenea (energía térmica), etc.

Esto último es lo mismo que ocurre en determinados procesos de generación de energía eléctrica. En las centrales térmicas convencionales se estima que el aprovechamiento de la energía calorífica del combustible para producir electricidad puede oscilar entre el 26 y el 40 por ciento. El resto de la energía se disipa en forma de calor. Debido a esto surge el concepto de cogeneración: no solo se produce energía eléctrica sino que se aprovecha el calor producido como energía térmica útil en forma de vapor de agua, agua caliente sanitaria o sistemas de calefacción.

Para el caso de aprovechamiento del  calor residual, también en forma de frío (agua fría, hielo o sistemas de refrigeración) entonces se habla de trigeneración. Y si, además, se aprovecha en forma de energía mecánica (por ejemplo, aire comprimido) tenemos el concepto de tetrageneración.

La cogeneración se puede aplicar tanto en procesos industriales como en grandes edificios que puedan tener gran demanda de agua caliente sanitaria y calefacción, por ejemplo hospitales o grandes superficies comerciales. También se puede aplicar en sistemas de calefacción urbana que son redes que distribuyen el calor por debajo del pavimento de manera similar a como se haría con el agua o el gas. Estos sistemas tienen un rendimiento un 10% superior a la calefacción centralizada y mejora en torno a un 40% a la calefacción individual.

En conclusión los procesos de cogeneración son más eficientes que las centrales térmicas convencionales llegando a cifrarse en torno a un 75 y un 90 por ciento el aprovechamiento de la energía de los combustibles utilizados.

16 consejos para ahorrar energía eléctrica

Ahorrar electricidad se traduce en la disminución de los gases invernadero y del cambio climático. Las acciones a realizar para el ahorro de electricidad son las siguientes:

1.Usa focos de bajo consumo: ahorran hasta un 75% de energía.

2.Apaga la luz cuando salgas de una habitación.

3.Utiliza lo más posible la luz natural, abre las cortinas y coloca tragaluces.

4.Si requieres calefacción, gradúe el termostato a 20 ºC o menos y abrígate un poco más dentro de la casa. Cada grado suplementario representa un 7% más de consumo energético.

5.Si requiere el uso de aires acondicionados, gradúa el termostato a una temperatura soportable, utiliza ropa clara y ligera que le permita reflejar de manera eficiente la radiación solar. Cada grado suplementario del aire acondicionado representa un 7% más de consumo energético.
6.Usa la lavadora llena: ahorrarás agua y electricidad.

7.Compra alimentos de temporada y producidos en la localidad. Son más baratos desde el punto de vista del transporte y refrigeración (no requieren de consumo de combustibles y electricidad).

8.Descongela tu refrigerador: la escarcha crea un aislamiento que puede acarrear un 20% extra de consumo eléctrico.

9.Sustituye tu refrigerador viejo (de más de 10 años) de alto consumo eléctrico, por uno moderno de bajo consumo (consume 1/3 parte de electricidad). La diferencia de costo se paga con el ahorro de energía.

10.Mantén las puertas de los refrigeradores cerradas y asegúrate que selle herméticamente.

11.Apaga tu ordenador si no lo estás utilizando: un aparato en posición de espera puede representar hasta un 70% de su consumo diario.

12.Desconecta todos los aparatos eléctricos que no estés utilizando, al estar conectados consumen energía (aunque no estén encendidos).

13.Si está dentro de tus posibilidades usa energías alternativas para la producción de electricidad, como celdas fotovoltaicas para utilizar la energía solar, generadores eólicos (movidos por la acción del viento), entre otros.

14.Evita usar la plancha y las cafeteras en exceso.

15.Si se tienen estufas eléctricas es mejor sustituirlas por estufas de gas.

16.Apaga las luces de tu lugar de trabajo en las zonas comunes poco utilizadas.

Ahorra energía en la cocina

También se puede ahorrar energía desde la cocina y a la vez ahorrar dinero siguiendo los siguientes consejos.

Qué tipo de energía usar para cocinar

El mejor momento para responder esa respuesta es cuando vamos a hacer una renovación. El gas es de menor costo que la electricidad. Por lo tanto es recomendable pensar en una cocina a gas sobre todo cuando se piensa en una con horno.

Por otro lado no debemos olvidar al microondas para estos propósitos (hornear). Incluso para preparar ciertas comidas. El ahorro será de un 70% en energía y en tiempo, aproximado.

Consejos al momento de cocinar

No sirve de mucho usar gas si la desperdiciamos al momento de cocinar. Detalles como usar las tapas de las ollas o cacerolas nos permite incluso graduar el fuego a menor intensidad, el agua hervirá más rápido y usted consumirá menos gas.

El uso de ollas de presión contribuye a un ahorro sustancial de energía. Estas son recomendadas para los alimentos que requieren un tiempo prolongado de cocción como carnes y legumbres.

Si decidió comprar la cocina con horno, entonces procure usarlo a carga completa para aprovechar al máximo el gas que se utilizará. Además no es recomendable abrirlo a cada momento ya que debido al calor que se pierde, el tiempo de cocción se extenderá y por siguiente el consumo de gas será mayor.

El uso de los frigorificos

Este artefacto merece mayor atención de su parte ya que es la mayor fuente de consumo de energía en la cocina. No es recomendable que lo acerque a la pared ni que obstruya el paso del aire por la parte trasera, de lo contrario el consumo de energía se incrementa. Es importante que los sellos de las puertas estén en perfecto estado para que no tome calor del exterior y se prolongue el funcionamiento de enfriamiento. Y por último procure mantenerlo abierto el menor tiempo posible.

Ahorrar energía desde la cocina es más sencillo de lo que pensamos. Y los beneficios de hacerlo es que nuestro ahorro en energía total será mayor, tanto el de electricidad como el de gas.