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Programa “Más Capaz”: Expositor alemán ofreció charla sobre energías renovables

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El cierre del curso de Instalador de Sistemas de Generación de Energía, que imparte la Universidad de Aconcagua como parte del programa “Más Capaz”, cerró ayer con la charla del ingeniero alemán de la Universidad de Oxford, Sascha Koslowsky, quien se especializa en la administración de proyectos de investigación y desarrollo.

Descentralizar

Terminada la charla, el experto dijo que “para los proyectos de energía que ya se construyeron y los que vienen, se necesita gente especializada en estas tecnologías”, por lo que valoró la capacitación que concluyeron ayer 20 estudiantes, muchas de ellas mujeres, que ahora podrán seguir profundizando sus conocimientos y adquirir un título técnico.

Koslowsky, consultado sobre el momento que viven las energías renovables no convencionales (ERNC) en Chile, dijo que “son muchos los actores que deberían remar en la misma dirección: Las empresas, los políticos y la comunidad, que deberían estar convencidos que esta es la solución para la generación de energía”, aseguró.

“Me gusta la mezcla de hacer instalaciones a gran escala y por otro lado fomentar también la descentralización de la generación de energía. Pienso que necesitaremos más y más energía, vienen los autos eléctricos y los electrodomésticos, que deberían pasar de gas a eléctricos, entonces la demanda de electricidad será cada vez mayor”, añadió.

Sobre este último punto, el ingeniero dijo que considera que la generación domiciliaria de energía, debería expandirse y profundizarse, aunque también reconoce que en países como Alemania, donde esto es una realidad, se debe en gran medida a los subsidios que entregó el gobierno de ese país.

Emprendedores

El coordinador del programa, Guillermo Cáceres explicó que la charla de Koslowsky fue parte del ciclo de término del oficio de Instalador de Sistemas de Generación de Energía, que tiene una continuidad a técnico superior de Energías Renovables y Eficiencia Energética. Curso que es parte, junto con Turismo y Prevención de Riesgos, del programa “Más Capaz”. “Con esta iniciativa se prepara a los estudiantes, no solamente para trabajar bajo la dependencia de un empleador, sino que también se le da bastante auge al emprendimiento, para que desarrollen sus propias empresas”, dijo.

Fuente: Mercurio Calama

Empresas y universidades aprovechan energía solar en Chile

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Prof. Andrew Watt y Sascha Koslowsky participaron en un field trip organizado por Corfo.

El Desierto de Atacama recibe la mayor radiación solar del mundo y un alto promedio de horas de sol al año, ambas condiciones son inmejorables para el desarrollo de una industria solar. De ahí la importancia de la visita de empresarios, inversionistas y académicos nacionales y extranjeros, que fueron parte del primer Field Trip Solar organizado por el Programa de Energía Solar de Corfo. La delegación visitó tres plantas de energía solar ubicadas en la Región de Antofagasta, además de la Planta en el Salar de Atacama de Rockwood Lithium Chile.

Plantas Solares

La primera de las plantas visitadas correspondió al complejo Atacama I, actualmente en construcción por parte de Abengoa Chile y que corresponde a una iniciativa que cuenta con dos tecnologías: fotovoltaica y de concentración solar de potencia. Esta planta tendrá una capacidad de 210 MW (110 en tecnologías de torre y 100 en fotovoltaica) y un sistema de almacenamiento de 17, 5 horas.

El recorrido continúo en la planta María Elena de Sunedison Chile, que tiene una capacidad instalada de casi 73 MW, y finalizó en la Planta Finis Terrae de ENEL Green Power que posee una capacidad de 160 MW.

Los participantes valoraron el recorrido que les permitió conocer tanto las potencialidades como los desafíos que presenta el desierto de Chile “Logramos conocer tres interesantes desarrollos que ya han experimentado las condiciones del desierto” indicó Rafael Burgos, Representante de Ferrostaal.

En la ocasión los representantes pudieron interiorizarse de las principales dificultades que enfrentan hoy estas plantas y que principalmente tienen que ver con el soiling (polvo en los paneles), alta temperatura que alcanzan los módulos y la alta radiación UV, que paradojalmente es también un problema, ya que reduce la vida útil de componentes como el cableado, que en algunos casos, debe ser reemplazado cada seis meses.

Finalmente, el Field Trip Desierto de Atacama 2016, finalizó con la visita a la Planta en el Salar de Atacama de Rockwood Lithium Chile, en la que los asistentes pudieron conocer el proceso de producción que tiene la compañía.

De esta forma, los participantes se interiorizaron sobre la creciente industria solar del país y además establecieron redes de trabajo que les permitan postular a la iniciativa Corfo de desarrollar tecnologías para las extremas condiciones de del desierto. “Este recorrido nos permitió ver en terreno la realidad de nuestro desierto y además generar redes que permiten sin duda, estudiar alianzas para el trabajo en conjunto de futuros desarrollos tecnológicos”, puntualizó Rodrigo Mancilla, Director Ejecutivo del Comité Solar.

Convocatoria

El objetivo de este Field Trip Solar fue conocer en terreno las oportunidades del desierto, así como también sus desafíos, con el objetivo que las organizaciones puedan participar de la convocatoria al programa tecnológico de Corfo “Desarrollo de Tecnologías de Energía Solar Fotovoltaica para Climas Desérticos y Alta Radiación”, que invita a desarrollar tecnologías para la creciente industria de energía solar fotovoltaica nacional, y que respondan de una mejor manera a las condiciones particulares de zonas desérticas y alta radiación como el Desierto de Atacama.

El programa de Corfo, apoya proyectos asociativos entre empresas y centros tecnológicos con foco en la investigación aplicada de sistemas fotovoltaicos para zonas desérticas de altos niveles de radiación. Cofinancia hasta el 70 por ciento del costo total del proyecto adjudicado, equivalente a un máximo de hasta 8 mil millones de pesos, bajo la modalidad de subsidio no reembolsable.

En ese contexto, el llamado que hace Corfo es a generar desarrollo tecnológico para equipamiento conducente a la realización de investigación aplicada, transferencia de tecnología, innovación y emprendimiento; adecuación o construcción de infraestructura; actividades relacionadas con el gerenciamiento, operación, administración y gestión del programa y actividades relacionadas a la ejecución del portafolio de proyectos, entre otras. Las postulaciones a este programa estarán abiertas hasta el 30 de marzo del 2017.

Fuente: Corfo

Investigación en Transporte

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El transporte representa casi un tercio del consumo de energía total del mundo. Se estima que el uso de energía en el transporte crecerá un 38% de 2010 a 2030, ligeramente más rápido que el uso total de energía, según un escenario de la Agencia Internacional de Energía (AIE). La moderación de este crecimiento es claramente de importancia crítica para asegurar la seguridad energética en el futuro y reducir los niveles del cambio climático (la AIE piensa que el crecimiento hasta 2035 podría reducirse al 17%).

El diseño de las ciudades en rápido crecimiento del mundo para proporcionar infraestructura de bajo carbono y para fomentar el uso de modos de transporte de bajo impacto, como caminar o andar en bicicleta, son críticos a medida que la urbanización se acelera. También existen importantes oportunidades para mejorar la eficiencia energética en todos los sectores del transporte, siendo los principales el transporte por carretera, que representa el 73% de la energía de transporte (52% vehículos ligeros, 17% camiones, 4% autobuses), aviación (10%), marino (10%) y ferrocarriles (7%). Se espera que las emisiones de carbono se reduzcan en el futuro cambiando a vehículos híbridos y eléctricos. Pero estos interruptores sólo serán eficaces si el suministro de electricidad está suficientemente descarbonizado y las emisiones se minimizan durante todo el ciclo de vida.

Investigación en Oxford

Oxford se ocupa de todas estas áreas, desde el diseño de mejores infraestructuras, mediante el fomento de movimientos de transporte de bajo impacto, la mejora de la eficiencia de los motores, el diseño de materiales más ligeros para automóviles y aeronaves y el desarrollo de nuevos motores eléctricos.

Transporte en las ciudades

La investigación de ciudades en Oxford ha involucrado el análisis de escenarios utilizando nuevas técnicas de ‘backcasting’ para establecer futuras alternativas y diseñar paquetes de políticas que logren reducciones significativas en el consumo de energía y las emisiones de carbono. Un modelo de simulación ha sido desarrollado para probar intervenciones alternativas, y esto ha sido complementado por un modelo de evaluación – las aplicaciones incluyen Londres, Oxfordshire, Delhi, Auckland y Jinan. Las medidas económicas se están desarrollando mediante una asociación con el Banco Asiático de Desarrollo y la AIE para explorar el potencial de créditos de seguridad de combustible que permitiría una pequeña prima sobre el combustible en los países más ricos para invertir en infraestructura limpia en las ciudades asiáticas.

Como parte de la investigación del Instituto de Carbono y Reducción de la Energía en el Transporte (ICERT) de la Escuela Oxford Martin, se ha desarrollado un modelo que combina un módulo técnico que analiza diferentes tecnologías y combustibles, con un módulo de mercado y un módulo de difusión para determinar el aprovechamiento de las nuevas tecnologías. El modelo puede explorar diferentes futuros tecnológicos a lo largo de una serie de periodos de tiempo, mirando diferentes estructuras de incentivos, estrategias de precios y cómo los diferentes segmentos de mercado podrían adoptar tecnologías híbridas, eléctricas y de otro tipo. Esta investigación se desarrollará aún más a través de nuevos proyectos importantes sobre complejidad y sobre innovación y demanda de energía.

Tecnologías de transporte con menor contenido de carbono

Trenes de accionamiento

La investigación sobre los trenes de potencia para vehículos eléctricos y hidrógenos condujo al Morgan LifeCar (el primer coche deportivo de hidrógeno). Investigaciones adicionales han llevado al desarrollo de una herramienta avanzada de software, OVEM (Oxford Vehicles Model), que se está utilizando para explorar las sinergias entre los componentes de las nuevas configuraciones del tren de potencia.

Motores de combustión interna

Los físicos e ingenieros, en colaboración con Jaguar Land Rover, BP y Shell, han desarrollado nuevas técnicas para medir la temperatura dentro de las cámaras de combustión que se están utilizando para mejorar el diseño de la próxima generación de motores y combustibles, incluyendo los biocombustibles. También se están desarrollando nuevas aleaciones ligeras de alta temperatura para pistones y aplicaciones relacionadas.

Componentes para el vehículo eléctrico

Los ingenieros de Oxford continúan desarrollando motores de bajo peso y de alta eficiencia utilizando nuevos materiales y técnicas de transferencia de calor. Un éxito temprano está siendo llevado adelante por una compañía spin-out (Yasa Motors). El trabajo en curso incluye la investigación en nuevas máquinas eléctricas que no contienen imanes permanentes y el desarrollo de nuevos condensadores de potencia nanocompuestos de polímero ligero para los aviones eléctricos.

Un programa de investigación riguroso sobre la comprensión de las vías de degradación de las baterías y los motores eléctricos, permitirá componentes más ligeros y de mayor duración, al empujar el límite de rendimiento sin comprometer la esperanza de vida.

Prácticas de control y conducción

Los ingenieros están trabajando con Ferrari en los sistemas de control necesarios para satisfacer la mejora en la eficiencia de combustible de alrededor de un tercio requerida en 2014 (a través de la recuperación de energía mejorada y la carga turbo avanzada) sin comprometer el rendimiento.

Prof. Malcom McCulloch

Sistemas inteligentes de energía

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Motivados por la urgencia de alejarnos de los combustibles fósiles convencionales a alternativas, investigamos muchos aspectos diversos de los sistemas energéticos dentro del grupo. Las fuentes de energía intermitentes (incluido el PV, el viento y las mareas) plantean un gran desafío a los sistemas eléctricos convencionales, en particular en el área de equilibrio entre la oferta y la demanda. Depender de baterías químicas solo para solucionar este problema puede ser demasiado costoso. Nuestra investigación se centra en la identificación de la combinación óptima de tecnologías de almacenamiento de energía para sistemas que van desde las redes aisladas hasta las redes convencionales.

Mediante el uso de tecnologías electroquímicas junto con alternativas, como el almacenamiento de energía térmica, se puede encontrar una solución más económica. A escala reducida, un interés particular es la aplicación del almacenamiento de energía térmica (calor latente y sensible) a los frigoríficos domésticos. Mediante la implementación de un sistema de recuperación de calor es posible explotar la energía térmica que de otro modo se perdería.

También nos interesa cuantificar el rendimiento de los sistemas energéticos utilizando una amplia gama de herramientas: análisis del ciclo de vida para medir la huella de carbono, simulación numérica para ayudar a la selección de componentes y optimización de la función de costos para la toma de decisiones económicas.

Gestión de la demanda

Demand Side Management (DSM) es un componente clave en el concepto de Smart Grid. A menudo es utilizado por las empresas de servicios de transmisión para optimizar el consumo de energía en el extremo del usuario para que coincida con los recursos de generación disponibles y previstos. Una de las funciones clave de DSM es desplazar la demanda de carga de la hora punta, suavizar la curva de demanda y reducir la demanda máxima del día. Esto puede traer dos beneficios a la red:

Como la capacidad de un sistema de energía se determina por la demanda máxima que puede soportar, la reducción de la demanda de pico puede aliviar la necesidad de actualizar la infraestructura del sistema de energía para satisfacer la creciente demanda.

A medida que la pérdida de potencia en el cable de distribución de energía aumenta hasta el cuadrado de corriente, el desplazamiento de la demanda de pico y la suavización de la curva de demanda pueden resultar en una menor pérdida promedio en el sistema de distribución.

 

La comprensión de la tensión del sistema (qué tan cerca está la demanda de la capacidad del sistema) y mantener una buena calidad de energía son fundamentales. Los investigadores de EPG han llevado a cabo el estudio de la tensión de la red y la condición de carga basada en los datos de potencia de alta calidad de la infraestructura de medición inteligente.

Análisis de grandes datos

Las empresas de servicios energéticos deben almacenar y controlar la carga masiva de datos que se acumulan desde la red inteligente. La oportunidad de hacer algo con esos datos es un desafío crucial de los grandes datos y potencialmente un mercado mucho más grande porque las herramientas para extraer datos pueden seguir evolucionando para resolver problemas de las empresas de servicios energéticos y ahorrarles dinero.

Se exploran métodos para el análisis de datos de gran tamaño para resolver diversos problemas energéticos de alta complejidad debido a la diversidad de los datos de origen (medidores inteligentes, PVs, EVs, almacenamiento, precios dinámicos, utilidades, etc.) y la necesidad de extraer y fusionar la red inteligente para una toma de decisiones en tiempo real.

Prof. Malcom McCulloch

Investigación de Energía Solar de Oxford

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El sol es la única fuente de energía renovable que podría, en principio, satisfacer fácilmente todas las necesidades energéticas del mundo. Con un 15% de eficiencia (ya disponible a partir de energía fotovoltaica y energía solar concentrada), el 0,5% de la superficie terrestre mundial (con irradiancia media) proporcionaría 20 teravatios de electricidad, más que el consumo total de energía actual.

La contribución de la energía solar, que proporcionó el 1% de la electricidad mundial en 2015, está aumentando muy rápidamente (en 2015 fue 33% más grande que en 2014 y casi ocho veces mayor que en 2010). Este rápido crecimiento está previsto que continúe, impulsado por la rápida caída del costo de FV. Según la IRENA, la capacidad instalada podría aumentar de 230 GW en 2015 a 1.760-2.500 GW en 2030. FV es dominante, aunque CSP (que aportó alrededor del 3% de la energía solar total en 2015) también está aumentando rápidamente: De acuerdo con el nuevo escenario de políticas de la Agencia Internacional de Energía (AIE), proporcionará alrededor del 10% de la energía solar en 2030 (aunque de acuerdo con AIE, la capacidad fotovoltaica ‘sólo habrá aumentado a 730 GW’).

IRENA informa que el coste medio global de la electricidad generada por el FV fue de $ 130 / MWh en 2013 (comparado con el LCOE promedio para el gas y el carbón en el rango de $ 50-100), pero los costos habían caído a $ (60 -100) / MWh para plantas fotovoltaicas encargadas en 2015 en partes de Europa, China, India, Sudáfrica y Estados Unidos.

La investigación continua puede reducir aún más los costos de generación fotovoltaica. Sin embargo, el despliegue a gran escala también requerirá mejoras en las redes eléctricas y / o almacenamiento de energía, y / o una mayor respuesta a la demanda, lo que aumentará los costos. Diseñar un mercado que ofrezca incentivos que produzcan la combinación óptima de estas medidas es un enorme desafío al que se está dirigiendo el Programa de Oxford Martin sobre Integración de Energías Renovables.

Investigación en Oxford

La energía solar significa la conversión directa de la luz solar en electricidad, calor o hidrógeno, todos los cuales se están desarrollando en Oxford como parte de la fotosíntesis fotovoltaica, artificial y la investigación solar térmica. Los trabajos sobre bioenergía (que también es de origen solar) se describen en la investigación sobre bioenergía.

Fotovoltaico

Fotovoltaica de Silicio

Más del 80% de la electricidad fotovoltaica (FV) se basa en silicio cristalino. Estas células solares actuales son relativamente intensivas en energía, dispositivos basados ​​en obleas de aserrado de lingotes de cristal. Los científicos de materiales de Oxford están desarrollando técnicas para reducir costos y mejorar el desempeño de estas células, por ejemplo mediante el desarrollo de nuevas formas de reducir la recombinación en las superficies de silicio y controlando más efectivamente el efecto de las impurezas para que las células puedan ser más eficientes eléctricamente o mas económico.

Los investigadores están estudiando dos tipos principales de defectos: los defectos superficiales limitan el rendimiento de las células solares comerciales más eficaces, mientras que los defectos de granel están presentes en altas concentraciones en materias primas menos caras y reducen la eficiencia de los dispositivos que utilizan dichos materiales. En Oxford han desarrollado técnicas de pasivación superficial líderes en el mundo para dispositivos de alta eficiencia que permitirían la fabricación de dispositivos con eficiencias que se aproximan al 26%. También se está trabajando en la extracción y pasivación de defectos a granel para producir los dispositivos más rentables en materiales de silicio de bajo coste.

Células solares de perovskita

Película de peróxskita de haluro organometálico de 330 nm de espesor fabricada sobre una lámina de vidrio por deposición de vapor.

Un avance reciente del departamento de física de Oxford es el desarrollo de células solares basadas en la clase de material de las perovskitas. Las eficiencias han sido impulsadas hasta un 20% en un período de tiempo notablemente corto usando una arquitectura de celda simple (véase la tabla NREL y el estudio de caso sobre las perovskitas). Este trabajo está siendo comercializado por Oxford Photovoltaics (una empresa de innovación de Isis Innovation) que está planeando producir vidrio de color atractivo y semitransparente, que funciona como una célula solar y podría ser integrado en las fachadas de edificios y ventanas.

Células solares orgánicas e híbridas

Las células solares sensibilizadas por colorantes, una tecnología híbrida de células solares, imitan la fotosíntesis natural. En contraste con FV convencional, la “recolección de luz” y la “separación de carga” tienen lugar en diferentes materiales (adyacentes), el primero en un colorante semiconductor orgánico y el segundo en la superficie de una película nano-cristalina de dióxido de titanio. Los académicos de Oxford pretenden comprender mejor los procesos fotosintéticos y diseñar sistemas sintéticos con absorbentes biomiméticos, que imitan el rendimiento de los sistemas biológicos. Este trabajo es la clave para avanzar en la eficiencia de la célula sensibilizada por el colorante. Así, los físicos y químicos de Oxford desempeñan un papel principal en el desarrollo conjunto de materiales absorbentes y arquitecturas para células solares orgánicas e híbridas más eficientes.

Moléculas de colorante en solución excitada por luz láser

Los físicos de Oxford y los científicos de materiales también desarrollan procesos de fabricación de nuevos materiales y dispositivos orgánicos FV. Se están estudiando y desarrollando métodos de rodillo a rollo mediante los cuales estos materiales pueden depositarse sobre láminas de polímero flexibles, con el potencial de aumentar drásticamente las velocidades del proceso y reducir los costos del dispositivo.

Los científicos de Oxford están trabajando en maneras de reducir el costo de fabricar células fotovoltaicas robustas basadas en óxidos metálicos no tóxicos, que podrían surgir como otra nueva tecnología de película delgada.

Conceptos PV avanzados

Para mejorar aún más las eficiencias de la película delgada de una sola unión y las tecnologías cristalinas, los científicos de materiales de Oxford investigan la fotovoltaica de tercera generación. Las tecnologías incluyen dispositivos de múltiples empalmes y nuevas tecnologías cuánticas tales como portadores de calor y generación de múltiples excitones. También se está trabajando en dispositivos fotovoltaicos dotados de puntos cuánticos producidos por síntesis coloidal y epitaxia de haz molecular, mientras que los físicos de Oxford han trabajado en células termo-fotovoltaicas cristalinas que convierten la radiación térmica de cuerpos muy calientes directamente en electricidad.

Los matemáticos, los químicos y los científicos de materiales de Oxford apoyan este trabajo con cálculos del primero-principio de la estructura electrónica de materiales del FV; El desarrollo de modelos teóricos de los procesos fundamentales de captura de luz y transporte de energía y carga; Y modelando el transporte de energía y carga en dispositivos fotovoltaicos.

Fotossíntesis Artificial

Los químicos de Oxford forman parte de un creciente número de científicos pioneros de la fotossíntesis artificial (combustibles solares), en la que la luz solar se utiliza para producir hidrógeno a partir de agua o compuestos de carbono reducido de CO2 utilizando principios similares a los utilizados por las plantas verdes. Esto requiere un material de recolección (clorofila en plantas) que usa luz para separar cargas (electrones y agujeros) y dos catalizadores (enzimas en sistemas naturales) – uno usa los electrones para convertir el agua en hidrógeno (o una fuente concentrada de CO2 en CO O formiato), el otro apaga los agujeros convirtiendo el agua en oxígeno. Los retos son asegurar que el catalizador capte todos los electrones que necesita para completar la conversión química sin que se pierdan cargas y soportar robustez y escalabilidad. Las enzimas son los más eficientes de los catalizadores, y los químicos de Oxford están utilizando enzimas conectadas a semiconductores adecuados para establecer los principios para la captura eficiente de electrones y altas tasas de reacción que deben proporcionar los principios de diseño para futuros sistemas no biológicos.

La energía solar concentrada (CSP)

La concentración de luz solar mejora la eficiencia potencial de los sistemas térmico y fotovoltaico. Los físicos e ingenieros de Oxford han desarrollado un novedoso sistema para concentrar la luz solar (para el cual se han presentado patentes) basado en reflexiones sucesivas de dos espejos, que (en contraste con el espejo simple usualmente usado) tienen formas muy simples y son fáciles de fabricar. A pequeña escala, este sistema podría utilizarse para enfocar la luz sobre las células fotovoltaicas, lo que aumenta en gran medida la electricidad que una determinada zona de células puede producir. A mayor escala, podría utilizarse para producir electricidad mediante la conducción de un nuevo motor Stirling que los físicos e ingenieros de Oxford están desarrollando, que podría ser alimentado con calor de quema de biomasa cuando el sol no brilla. Actualmente, el objetivo principal es utilizar los dos sistemas de espejo como una fuente simple y barata de energía renovable para cocinar, lo que podría ayudar a reducir el 1,5 millones de muertes (principalmente de niños y mujeres en países en desarrollo) causadas cada año por la ingestión de partículas de humo generadas por la cocina al interior.

Prof. Andrew Watt