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El uso del Hidrógeno en los motores Diésel

By | Investigacion, Projects, Transporte | No Comments

Debido a la gran dependencia de la sociedad actual del petróleo y a otros combustibles fósiles para todo tipo de productos, y al consumo a gran escala de éstos como combustible principal para el transporte y generación de electricidad; se han producido graves alteraciones en el medio ambiente e incluso en la economía mundial. 

A causa de estos efectos sobre el medio ambiente, y el cada vez más cercano pico o agotamiento del petróleo, se hace necesario que tanto científicos como ingenieros investiguemos nuevas fuentes de energía renovables y alternativas.

Una de ellas es el hidrógeno que, aunque aún está en fase de desarrollo, es uno de los vectores energéticos del futuro. Entre sus principales ventajas está su gran abundancia en el planeta, siempre combinado con otros elementos. Asimismo, mediante procesos como la electrólisis es relativamente fácil su generación, obteniéndose con energías renovables de manera muy limpia.

Es posible utilizar al hidrógeno como almacén de los excedentes de energía eléctrica en los momentos de menor consumo.  Por ese motivo desde IDEOJ apostamos por el hidrógeno dentro de nuestra filosofía de potenciar el uso de energías renovables y no contaminantes.

Dentro de los motores, una de las tecnologías que se deberán adaptar son los motores de combustión dual interna, en los que muchas empresas ya están invirtiendo. Muchas razones hacen pensar en la combustión de hidrógeno e hidrocarburos de manera conjunta en el motor como una solución factible. Una de ellas es el alto poder calorífico del hidrógeno, que puede desplazar una fracción de combustible fósil, además de poder contribuir potencialmente en la reducción de emisiones de dichos motores.

Inyección de Hidrógeno: La mejora de los motores actuales

Dependiendo del porcentaje, se consiguen importantes reducciones de las emisiones, sobretodo de los humos, hidrocarburos, monóxido y dióxido de carbono. A cantidades del 65 al 85% de hidrógeno se producen los mejores resultados, en que descienden drásticamente todas las emisiones (incluso NOx) y aumenta el rendimiento térmico de forma muy acentuada.

Aunque esto en laboratorio parece una realidad muy cercana, en la actualidad existe un bajo rendimiento en la producción de hidrógeno mediante energías renovables, lo que dificulta obtener cantidades suficientes como para desplazar tal fracción de carburante.  Por eso, nuestros esfuerzos van dirigidos a hacer realidad el uso de nuestros conocimientos y experiencia en el sector de las energías renovables, para impulsar los motores diésel con inyección de hidrógeno.

Las emisiones NOx, se presentan como una posible desventaja. Estas emisiones, sin embargo, se pueden reducir mediante diferentes técnicas. Los métodos considerados adecuados para la reducción de este tipo de contaminantes son principalmente cuatro:

  • La introducción de terceras substancias como dietiléter
  • El reajuste de los componentes electrónicos de inyección de carburante al motor
  • La recirculación de los gases de escape
  • La reducción catalítica selectiva, este último considerado uno con los resultados más positivos.

El sistema se presenta recomendable de cara a un futuro próximo, en el que haya un endurecimiento de las leyes contra emisiones.  También si se producen suficientes avances en tecnologías electrolíticas como para obtener cantidades importantes de hidrógeno a rendimientos apropiados. Proyecto en el que estamos trabajando para su uso directo en camiones y autobuses.

Aplicaciones Actuales de H2 en Transporte

Estamos desarrollando una tecnología que hace posible la utilización de hidrógeno en sistemas de transporte abarcando de forma específica el uso en camiones y autobuses. Para ambos casos hemos encontrado aplicaciones tanto en vehículos de tamaño menor, como en los de gran tamaño.   

De la información que hemos recolectado en nuestras investigaciones, es posible concluir que, en la utilización de hidrógeno en transporte, se dan las siguientes tendencias:

El uso de hidrógeno en transporte se da con dos distintas aplicaciones: la conversión a electricidad con celdas de combustión hidrógeno o la inyección directa a motores de combustión interna.

Existen unos pocos casos de uso en combustión interna, en donde el hidrógeno se quema al interior del motor de igual forma que la gasolina. En estos casos se trata de reconversión de vehículos más que un diseño dedicado. Sin embargo, la mayoría de los casos son de uso de hidrógeno en celdas de combustible para producir electricidad que alimente motores eléctricos de propulsión de manera conjunta con baterías.  

Circuitos cerrados y transporte público

A nivel global, se estudia la aplicación de hidrógeno en movilidad utilizando una estación de reabastecimiento para funcionar, visto de otra forma se requiere el funcionamiento de equipos dentro de un circuito cerrado tal como redes de transporte público. Los casos estudiados corresponden de forma mayoritaria a la utilización de hidrógeno en buses de transporte público, con una aplicación en tren, una en equipo de logística en una planta productiva y otros casos en uso mixto en donde también se genera electricidad la que se inyecta a la red.

El hidrógeno se utiliza en la mayoría de los casos en la alimentación a celdas de combustible para luego utilizar la electricidad generada en motores eléctricos, pudiendo acompañarse con baterías o utilizarse de forma directa. Existe también el caso de utilización en motores de combustión interna, en el que además se compara el rendimiento de estos versus el uso de hidrógeno en celdas de combustible las que poseen una eficiencia mayor. Por último, existen casos, en Argentina específicamente, en los que el hidrógeno se mezcla con gas natural para alimentar motores de combustión interna.

En relación a las estaciones de reabastecimiento estas son construidas por empresas que tienen una larga trayectoria en el trabajo con gases industriales. Dentro de las estaciones existen 3 tipos en base a cómo se obtiene el hidrógeno: aquellas con producción in situ, aquellas con abastecimiento por camiones y el último tipo corresponde a una mezcla de los anteriores.

Como vemos, el uso del Hidrógeno en los motores diésel se nos presenta como una alternativa real a los clásicos motores que siguen fomentando el uso del petróleo. Nuestras investigaciones, siempre a la vanguardia de las tecnologías sostenibles, apuestan por el uso del Hidrógeno.

Células Fotovoltaicas Orgánicas

By | Andrew Watt, Energía Solar, Projects | No Comments

En la actualidad, cada día aumenta más la incertidumbre sobre el futuro energético. Las fuentes energéticas que más aportan hoy en día son de carácter limitado y se hace vital encontrar recursos renovables. Las energías renovables son aquellas que se producen de manera continua y son inagotables a escala humana. Una de las energías renovables más conocida es la energía solar.

Tipos de Células Fotovoltaicas orgánicas

Las células fotovoltaicas orgánicas aparecieron en 1990 con la intención de reducir el coste de la electricidad fotovoltaica. El bajo coste de los semiconductores orgánicos entre los que destacan los polímeros, pequeñas moléculas de materiales que se depositan por evaporación térmica, los convierten en una alternativa mucho más accesible, barata y respetuosa con el medio ambiente. Existen cuatro tipos principales de células fotovoltaicas orgánicas:

  • Las Células de Grätzel: Estas células utilizan unos productos aditivos o pigmentos  que absorben mucha luz y transfieren rápidamente el electrón a un óxido nanoestructurado como puede ser TiO2. Para hacer este proceso reversible y seguir absorbiendo luz, debe ser extraído el hueco que permanece en el pigmento. Esta tarea es realizada por un agente redox ó electrolito líquido.
  • Las Células multicapa. Sucesivas capas de diferentes materiales semiconductores son secuencialmente depositadas con el propósito de maximizar la intensidad del campo óptico en las zonas donde se fotogeneran las cargas; optimizando así tanto la absorción, como la disociación de los excitones.
  • Las Células con múltiples heterouniones orgánicas internas: Dos materiales poliméricos inmiscibles entre sí, con diferentes afinidades electrónicas y potenciales de ionización, se mezclan en la misma disolución. A partir de ella, por evaporación del disolvente, se forma una fina película con dominios de ambos materiales a escala nanométrica para así optimizar tanto el proceso de disociación de excitones, como el transporte de carga hasta los electrodo.
  • Las Células híbridas organo-inorgánicas: Estas células funcionan de una forma muy similar a las descritas en el apartado anterior. El papel de aceptar los electrones y transportarlos hasta su respectivo electrodo le corresponde, en este caso, a materiales inorgánicos con un gran band gap como TiO2 ó ZnO. Nanoestructurar estos materiales en forma de nanoporos o nanocables  sobre el sustrato, es crucial para garantizar un transporte efectivo de carga. Posteriormente el polímero se deposita desde la disolución sobre esta nanoestructura.

Al igual que en las células fotovoltaicas tradicionales, todos los procesos fotovoltaicos orgánicos están diseñados con el uso de dopantes que aumentan el rendimiento estándar del proceso original. Por un lado, ciertos polímeros mejoran sus propiedades reactivas al trabajar en presencia de una disolución redox. Otros en cambio, necesitan de un electrodo de ‘trabajo’, que facilite el movimiento de electrones de la disolución electroquímica que forma la célula.

Célula Fotovoltaica Tradicional y Célula Fotovoltaica Orgánica

Las células fotovoltaicas orgánicas tienen las mismas propiedades de conducción que el silicio pero pueden ser impresas o adheridas sobre casi cualquier tipo de material.
La principal diferencia entre los semiconductores convencionales y los polímeros conjugados es que en los primeros el electrón excitado y el hueco resultante migran libremente hacia electrodos opuestos mientras que en los segundos el electrón y el hueco que se generan tras incidir un fotón se encuentran ligados en forma de excitación.

Mediante la creación de interfases entre polímeros conductores con diferente afinidad electrónica se hace posible la transferencia de electrones entre polímeros. Este proceso, conocido como transferencia de electrones fotoinducida, consigue separar las cargas, y la unión creada en la interfase dador-aceptor es análoga a las heterouniones de semiconductores convencionales.

La vida útil se mide en ciclos, que se definen como el número de veces que se produce la carga y la descarga. Con cada ciclo, la batería va perdiendo propiedades, y envejece disminuyendo la capacidad máxima que puede alcanzar. Cuanto mayor sea la descarga (disminución de la capacidad) menor será el número de ciclos y, en consecuencia, menor será la vida útil. La vida útil de los paneles, así como su eficiencia, depende principalmente del proceso y de la calidad y la interacción en el dispositivo multicapa de los componentes del sistema.

Aun así existe cierto optimismo en cuanto a solucionar estos problemas de las células orgánicas. El mayor desafío en el desarrollo de tan alto rendimiento es optimizar la absorción de los materiales eléctricamente conductores.

Ventajas de las Células Fotovoltaicas Orgánicas

Las células fotovoltaicas orgánicas tienen a su favor que pueden ser adheridas como una capa ultradelgada de dos polímeros semiconductores sobre cualquier superficie plástica. Además los paneles solares compuestos por células orgánicas son más económicos, menos pesados y más fáciles de instalar.

Las células orgánicas solares han tenido que cumplir una serie de requisitos en términos de estabilidad, eficiencia y coste con el fin de poder competir con la existente tecnología del silicio y para poder encontrar nuevas aplicaciones. Los materiales orgánicos presentan ventajas desde el punto de vista de los costes de fabricación, el posible impacto en la seguridad medioambiental y fundamentalmente por la posibilidad de producir dispositivos flexibles;  que absorban la radiación a distintas longitudes de onda y en los que es posible modular las propiedades electrónicas haciendo uso de los recursos que proporciona la síntesis orgánica.

Estas propiedades suponen un avance significativo en el diseño de dispositivos electrónicos. Y es en este sentido a donde dirigimos nuestras investigaciones en relación a las Células Fotovoltaicas Orgánicas. Nuestros esfuerzos se centran en crear dispositivos que usen como base de su estructura Células Fotovoltaicas Orgánicas. Para ello, investigamos cuáles son las estructuras moleculares más adecuadas para conseguir los mejores resultados.

Los dispositivos fotovoltaicos basados únicamente en materiales orgánicos han atraído en los últimos años un gran interés como consecuencia de su ligereza, bajo coste de fabricación y la posibilidad de fabricar películas finas de estos materiales sobre superficies relativamente grandes.

Aunque, por otro lado, los bajos valores encontrados para la eficiencia de conversión en estos dispositivos fotovoltaicos son debidos a la baja eficiencia de fotogeneración de portadores de carga, así como la elevada resistividad eléctrica de los materiales orgánicos derivada de la baja movilidad y baja densidad de portadores de carga. Es por este motivo que continuamos investigando la forma más acertada de resolver estos inconvenientes.

Prof. Andrew Watt

Baterías de estado sólido: Una prometedora revolución

By | Energía Solar, Investigacion, Projects | No Comments

Son numerosas las investigaciones enfocadas hacia la búsqueda de nuevos conductores iónicos, electroquímicamente estables, que posibiliten un mejor funcionamiento de las baterías recargables. Las baterías que contienen electrolitos orgánicos son más económicas y fáciles de fabricar; sin embargo, otras aplicaciones que necesitan de una temperatura de funcionamiento extrema, pueden beneficiarse de la introducción de materiales que muestren una conducción rápida.

Baterías recargables de ion-litio

Los electrolitos sólidos inorgánicos ofrecen ventajas y desventajas importantes con respecto a los electrolitos líquidos y poliméricos. Por soportar temperaturas elevadas se pueden utilizar en baterías de estado sólido, además son materiales conductores de iones individuales, lo que significa que solamente los iones Li+ tienen una movilidad apreciable, mientras que los aniones y otros cationes forman un esqueleto rígido.

El hecho de eliminar el gradiente de concentración aniónica a través del electrolito, puede ayudar a suprimir las reacciones adversas, o reacciones de descomposición, que puede sufrir el electrolito. Sin embargo, se hace necesario seguir investigando, con el fin de conseguir minimizar, por ejemplo, el producto de la resistividad del electrolito y de su espesor, de forma que a través del electrolito sólido tenga lugar un transporte rápido de iones Li+.

Algunas de las baterías recargables de ion-litio que han comenzado ya a aparecer en el mercado están compuestas de cátodos de LiCoO2, electrolitos poliméricos y ánodos de grafito altamente densificados. Presentan además una superficie pequeña para minimizar los fenómenos de pasivación que también les afectan. Pueden recargarse hasta 2500 veces, y gracias a su bajo precio, constituyen la mejor alternativa en el mercado de la electrónica de consumo.

No obstante, las baterías de ion-litio muestran aún importantes defectos debidos a su frágil estructura, entre éstos pueden citarse: que requieren un circuito de seguridad para mantener los límites de voltaje máximo y mínimo, se degradan con el tiempo, debiéndose almacenar en lugar frío al 40 % de su carga, muestran capacidad de descarga moderada, son más caras que otro tipo de baterías. Por último cabe indicar, que forman parte de una tecnología que se encuentra actualmente en estudio progresivo.

Algunas de las investigaciones llevadas a cabo hoy en día, están centradas en la preparación y estudio de ortofosfatos nanoestructurados y compuestos relacionados, que son susceptibles de presentar conducción iónica rápida, lo que permite poder estudiar su potencial de utilización como electrolitos sólidos.

Investigaciones realizadas sobre ortofosfatos no nanoestructurados, encuentran que los valores de conductividad medidos en el interior de los granos constitutivos de esos materiales, son mucho más altos que los que se miden en la frontera existente entre los granos. La investigación desarrollada, está impulsada por el deseo de encontrar materiales con propiedades y características mejoradas, en base a su posterior aplicación en nuevas baterías de estado sólido.

Hoy en día, son numerosos los artículos científicos en los que se buscan y se estudian tipos estructurales diferentes o nuevas composiciones, con el fin de encontrar nuevos electrolitos sólidos de iones rápidos. Para conseguir esos objetivos, se ensayan rutas de síntesis avanzadas, que permitan influir en la microestructura de los compuestos preparados y conseguir una orientación favorable de las fronteras de grano, de modo que la presencia de dichas fronteras afecte lo menos posible a su conductividad.

Investigaciones recientes que abordan temas de este tipo, se enfocan hacia la preparación de materiales electródicos nanoparticulados y/o nanoestructurados, persiguiendo esencialmente dos objetivos, el primero, intentar mejorar la conductividad intra e inter granular, y el segundo, poder fabricar electrolitos composites de utilidad en baterías de estado sólido. De esta manera, el método de spray pirolisis permite, por ejemplo, obtener materiales nanoestructurados con morfología esférica, estrecha distribución de tamaño de partícula y homogeneidad composicional.

El enfoque actual de la investigación en electrolitos sólidos  y numerosas publicaciones relativas a la investigación y al desarrollo tecnológico de las baterías de ion litio, siguen centrando su atención, en estudios que permitan una mejora del uso de los electrolitos poliméricos, de los geles y de los electrolitos composites. Aunque son aún los electrolitos líquidos los que se siguen utilizando en la mayoría de estudios electroquímicos rutinarios. Sin embargo, sólo un porcentaje mínimo de contribuciones abordan el potencial de utilización de los electrolitos cerámicos.

Ciertamente, las baterías que contienen electrolitos orgánicos son más baratas, más fáciles de fabricar y, sí se controla la capa de interfase electrolito-sólido formada y las interfases electrolito-electrodo, se logra una buena ciclabilidad. El consumidor de baterías de ion litio es probable que continúe utilizando los electrolitos orgánicos.

Sin embargo, otras aplicaciones que requieren una temperatura extrema de funcionamiento −alta o baja−, máxima vida útil, descarga insignificante y contactos extremadamente delgados, pueden beneficiarse de la introducción de electrolitos cerámicos. Algunos grupos de investigación abordan la síntesis de electrodos laminares, utilizando electrolitos cerámicos y vidrios en conjunción con electrolitos líquidos o poliméricos. El compuesto Li3PO4 embebido ha sido utilizado como separador de membranas o como cátodo en fibras, asimismo, también litio metálico embebido en vidrios se ha utilizado como material para ánodos.

Por otra parte, la mayoría de las investigaciones realizadas actualmente en electrolitos cerámicos, distan mucho de una inmediata aplicación práctica de estos materiales. Faltan estudios que evalúen la estabilidad electroquímica de muchos de los electrolitos sintetizados e informes de diferentes técnicas de fabricación, que pongan énfasis en el espesor óptimo que ha de tener la capa del electrolito.

Del mismo modo, se hace necesario analizar, sí la introducción de electrolitos cerámicos o vidrios en las capas de un polímero, puede eliminar la formación de dendritas, inhibir las reacciones químicas de disolución que tienen lugar en los electrodos de las baterías y, sí debido a una mejor difusión en electrodos composites, se reducen los gradientes de concentración.

Finalmente, puede también resultar interesante en el futuro, estudiar sí la introducción de  materiales  nanoestructurados en electrolitos poliméricos, para dar origen a un electrolito composite, puede resultar de utilidad en las baterías de estado sólido.

Mejorar el funcionamiento de las baterías de estado sólido, la preparación y el estudio de electrolitos poliméricos, a los que se ha añadido materiales  nanoestructurados, y la introducción de electrolitos cerámicos y vidrios, en las capas de un electrolito polimérico, son algunos de los retos que se plantean hoy en día los investigadores.

Prof. Mauro Pasta

Grafeno: el futuro de las células solares?

By | Andrew Watt, Energía Solar, Investigacion, Projects, Projects available | No Comments

El Grafeno tiene la característica de poseer una excelente conductividad, esto unido a su transparencia lo convierten en el elemento que puede transformar el futuro de la energía solar. Prof. Andrew Watt’s investigaciones con el Grafeno, confirman que la próxima generación de paneles solares será más eficiente, duradera y económica, si utilizamos este nanocrystal como electrodo conductor en las aplicaciones fotovoltaicas.

¿Qué es exactamente el grafeno?

El Grafeno es una sustancia compuesta por carbono, en el cual los átomos están dispuestos de forma hexagonal. Su estructura es similar al grafito, pero su densidad es la misma que la de una fibra de carbono, siendo hasta cinco veces más ligero que el aluminio. Debido a que su grosor es tan delgado como un átomo de carbono, a este nanomaterial se le considera 2D. Por otro lado, a pesar de su fino grosor es hasta doscientas veces más fuerte que el acero. Debemos añadir a las características del grafeno que es un gran conductor de calor y electricidad, y además es transparente, impermeable y flexible.
Pero veamos cuáles son las propiedades más destacadas del grafeno:

  • Es hasta 100 veces más duro que el Acero y el Diamante
  • Es transparente
  • Es elástico y muy flexible
  • Tiene la capacidad de auto-enfriarse
  • Alta conductividad térmica y eléctrica
  • Reacciona químicamente al mezclarlo con otras sustancias
  • Es muy ligero
  • Genera electricidad en contacto con la luz
  • Se puede modificar químicamente
  • Se autorepara, es decir, cuando una lámina de grafeno sufre un daño, los átomos de carbono más cercanos se encargan de reparar el problema
  • Absorbe residuos radiactivos

Todas estas características han hecho que muchos investigadores se interesen por él como alternativa para diferentes aplicaciones. Puede ser usado como componente en aparatos electrónicos, en cables de alta velocidad, en superbaterías eléctricas, en pantallas táctiles flexibles, en cámaras fotográficas más sensibles, etc.

Por ello, la aplicación del grafeno para su uso en células solares está a la vanguardia de la investigación en tecnología fotovoltaica.

Electrodos de grafeno para células solares

Andrew Watt, experto en nanomateriales, ha elaborado una investigación para producir grafeno sintético. Para ello, usamos la deposición de vapor químico, de esta manera, conseguiremos variaciones en el estado y morfología de su superficie para adaptarlo mejor a su uso en células solares.

El único obstáculo del grafeno, es que de momento, presenta una menor eficiencia en la conversión de energía y una vida útil más corta que las células solares de silicio cristalino. Por eso, el objetivo de nuestro proyecto es explorar la posibilidad de alterar el estado del grafeno químicamente para mejorar sus niveles de eficiencia. Lo que buscamos es sintetizar nanocristales inorgánicos mediante una solución química.

Nuestro método para la fabricación de nanoestructuras semiconductoras sobre el grafeno, a través de un proceso de ingeniería de interfaz, conserva las propiedades estructurales y eléctricas del grafeno. Esto hace que sea un reemplazo viable en diversas configuraciones de los dispositivos fotovoltaicos, lo que abre una amplia gama de oportunidades para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos flexibles. Por otra parte, esta estructura también se puede aplicar a una variedad de dispositivos nanoelectrónicos, tales como LED.

En resumen, Watt ha elaborado el diseño de células solares híbridos orgánicos / inorgánicos que ofrecen una gama de características atractivas, incluyendo eficiencias de conversión mejoradas. Actualmente esta investigando otros sistemas fotovoltaicos flexibles de grafeno con electrodos basados ​​y una solución procesable, con el objetivo de lograr el rendimiento del dispositivo comparable o superior a las de sus contrapartes convencionales.

Por otra parte, es importante destacar que no somos los únicos interesados en el grafeno. Se están realizando diferentes estudios e investigaciones que demuestran que incluso añadiendo una pequeña cantidad de grafeno a una célula solar, esto hace que el rendimiento de la misma aumente hasta tres veces en comparación con el tipo de células convencionales.

También algunos fabricantes y proveedores de materiales 2D están colaborando con empresas de tecnología solar en investigaciones sobre el uso del grafeno. Lo que se pretende conseguir es desarrollar células solares sensibilizadas con grafeno mejorado. La ventaja es que la fabricación de las células solares de película delgada implica un bajo coste. Además de su baja inversión, también tiene muchas otras ventajas de implementación.

Prof. Andrew Watt

Auto Solar: El futuro es Eco-responsable

By | Investigacion, Projects, Transporte | No Comments

El auto solar, es una apuesta de futuro que hemos desarrollado dentro de nuestra visión de empresa consciente. Sabemos que las energías renovables son la opción más sensata de cara al cuidado de nuestro Planeta. Por eso, hemos creado un auto solar híbrido con el que hemos participado y ganado la Carrera Solar de Atacama.

La realidad del auto solar híbrido

En 2014 decidimos participar con un auto solar híbrido en la Carrera Solar Atacama. Para sorpresa de todos, a pesar de que era la primera vez que participábamos, nuestro auto solar fue el ganador de la carrera.

La Carrera Solar Atacama, es un recorrido de 1.400 km que tiene lugar a lo largo de 5 días en el desierto más árido del Planeta. En esta carrera compiten más de 20 equipos de diversos países en tres categorías: Híbridos, Clásicos y Evolución.

La finalidad principal de esta carrera es fomentar la investigación en tecnología fotovoltaica. Al mismo tiempo, crea un clima de colaboración internacional para generar emprendedores en el campo de la movilidad. Estos emprendedores surgen de la colaboración de diferentes profesionales interesados en el desarrollo de un tipo de transporte sustentable. Todo ello siempre teniendo en cuenta como prioridad el medio ambiente.

Nuestro equipo optó por la categoría Hibrido. Un auto solar híbrido toma su energía tanto de la tracción humana como del Sol. La ventaja de este tipo de vehículos es que no necesita de una gran financiación para su construcción, lo cual es una gran ventaja, ya que facilita el acceso a un medio de transporte limpio a bajo coste.

Tan sólo por las condiciones en sí de la carrera ya se hace difícil salir victorioso de ella. A esto hemos de añadirle el trabajo que supone reunir a un equipo competente y multidisciplinar para poder diseñar, construir y poner en funcionamiento un auto solar. Nuestro empeño en desarrollar tecnologías que respeten el medio ambiente, dieron lugar al nacimiento del Géminis Eco Racing Team. 

Pero ¿Cómo se construye un auto solar?

Para que un auto solar funcione, lo primero es diseñar una matriz solar. Esta matriz solar consta de células solares, que conforman un módulo o panel solar. Cada una de las células solares fotovoltaicas se encarga de convertir la luz solar en electricidad. La electricidad es lo que le da autonomía al vehículo.

Esta matriz solar podemos disponerla de diferentes maneras:

  • Horizontal. Es la forma más común de colocarla, ya que absorbe la energía solar durante la mayor parte del día.
  • Vertical: Esta colocación hace posible el aprovechamiento solar durante ciertos períodos del día, según la posición del vehículo.
  • Ajustable: Esta forma inteligente de colocar la matriz solar permite mover los paneles en la dirección de los rayos solares.
  • Integrada: Cuando las células fotovoltaicas cubren todo el vehículo.
  • Remolque: Usados por vehículos con poca estabilidad, como por ejemplo una bicicleta.
  • Remoto: La matriz no está situada en el vehículo.

Cada una de estas diferentes formas de colocar la matriz solar en el vehículo incide en su potencia, autonomía y eficiencia.

Además de la matriz solar, un auto solar ha de contar con una batería y un motor eléctrico. Además de la parte técnica, está el diseño del vehículo, cuya importancia es clave a la hora de crear un prototipo más o menos aerodinámico.

En el caso del auto solar híbrido, además de los paneles solares, el motor, la batería y el diseño; la intervención humana fomenta la producción de energía. En este sentido el auto híbrido gana en autonomía y al mismo tiempo ahorra en inversión.

La experiencia de construir desde cero un auto solar híbrido y ponerlo en funcionamiento, ha sido muy gratificante. Este proyecto nos demuestra que es posible innovar en el mundo de la movilidad de forma sostenible.

Por ello, esperamos que cada vez más los gobiernos y empresas de innovación apoyen este tipo de iniciativas. De esta manera, estaremos creando un futuro más consciente y sustentable para todos.

Sistemas inteligentes de energía

By | Investigacion, Projects, Transporte | No Comments

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