A l’espai no es fa mai de nit

Un dels inconvenients de l’energia solar fotovoltaica és que quan es fa de nit no genera electricitat. A part d’això, els núvols fan la guitza. Això té fàcil solució: posem les plaques solars en òrbita (en un satèl·lit), prou amunt perquè no els afectin els núvols i tinguin llum solar les 24 hores del dia.

La idea ja és bona, però hi ha un greu inconvenient: no podem portar cables des de l’espai fins a la Terra. Al Japó, però, estan decidits a tirar-ho endavant fent servir una forma alternativa de portar l’energia fins a la Terra.

La idea és que l’energia generada en el satèl·lit no s’enviarà a la Terra com a electricitat (és a dir, per cables) sinó com a microones. Aquestes microones arribaran a una illa artificial que les convertirà en electricitat.



S’ha triat una freqüència de les microones que es vegi afectada el mínim possible pels núvols i es farà servir un sistema d’orientació per garantir que el feix de microones apunta cap a l’illa on s’ha de rebre.

De moment, aquest any es faran les primeres proves de transmissió d’energia entre dos punts de la Terra i es preveu que, si tot va bé, el sistema sigui comercial a partir del 2030.

Podeu trobar més informació al número de maig de la revista IEEE Spectrum.

Pas de vianants intel·ligent

Els accidents amb vianants implicats passen sovint i les conseqüències solen ser greus. Una proposta per reduir-los són els passos de vianants intel·ligents.



Les ratlles del pas són normalment blanques i es converteixen en vermelles quan algú en trepitja alguna. A més, en ser lluminoses, fan que tant conductors com vianants puguin veure clarament els llocs on hi ha passos.



La idea és bona. Caldria veure’ls posats i provar-los. El que em fa por és que en dies de pluja no siguin massa lliscants i sigui fàcil patinar.

Central hidroelèctrica reversible

En una central hidroelèctrica convencional tenim, normalment un embassament en la part alta i, en canvi, després de la central l’aigua se’n va directament pel riu. Les dificultats d’emmagatzemar energia elèctrica juntament amb la difícil variació de potència de les centrals tèrmiques de combustió i nuclears van fer aparèixer les centrals reversibles.

En una central reversible tenim dos embassaments, un per sobre la central i un després. Aquests embassaments poden ser llacs naturals o estar creats amb una presa que tanqui el pas de l’aigua. Quan el consum supera la generació, la central reversible deixa baixar aigua de l’embassament superior a l’inferior i genera electricitat. En canvi, quan la generació d’energia supera el consum la central pot actuar en sentit contrari bombejant aigua de l’embassament inferior al superior.

L’embassament superior pot tenir aportació d’aigua provinent d’un riu o no. En el primer cas tindríem una central reversible mixta i en el segon una de pura. En el gràfic següent (publicat per Unesa) podem veure un esquema dels principals elements d’una central hidroelèctrica reversible pura.

Hi ha centrals reversibles en les que els grups motor-bomba i turbina-generador són diferents i altres en les que l’alternador i la turbina passen a funcionar, respectivament, com a motor i com a bomba. Aquestes segones són més petites però tenen més complexitat de disseny i manteniment. En la majoria de centrals reversibles no es pot regular el bombament i, en canvi, sí la generació.

Electricitat autosuficient

El preu de l’electricitat no para de pujar, a tot el món. Els petits sistemes de generació renovable van millorant les prestacions i baixant de preu i els sistemes d’emmagatzematge d’energia evolucionen ràpidament. Tot plegat, els ingredients perfectes per a la posada en marxa de sistemes de generació local autònoma.

La idea de generació personal autònoma ja està implantada en alguns casos però té el problema de que et limita els aparells que pots connectar en un moment donat. Si això ho fas a nivell d’urbanització, de barri o de ciutat pots tenir que l’energia emmagatzemada per tots estigui disponible per a tothom però amb l’avantatge que en qualsevol moment alguns clients puguin necessitar més potència.

Això ja s’està experimentant a la ciutat de Fort Collins (Colorado, EUA) i és la companyia elèctrica local qui ho impulsa. No es tracta d’una població petita, ja que hi ha 150 000 habitants.



Potser en un futur les nostres viles i ciutats petites podran tenir un sistema similar i obtenir electricitat sense connectar-se a la xarxa elèctrica.

Podeu llegir-ne més a la revista IEEE Spectrum.

Nova fita en cables de transport d’energia

Els cables aïllats d’alta tensió comporten un procediment molt acurat de fabricació. Qualsevol impuresa o bombolla de gas en l’aïllant del cable pot afavorir una descàrrega que destrueixi el cable i, per tant, cal una puresa extrema i un procés molt delicat.

Però en alguns casos no és possible fer servir línies aèries d’alta tensió (molt més sostenibles i econòmiques) i, per tant, aquests cables són necessaris. L’aplicació més clara són els cables submarins; cas en el que una línia aèria és del tot impossible. També es fan servir en les grans ciutats ja que no hi ha possibilitat de posar línies amb torres.



Fins ara els cables aïllats es fabricaven fins a tensions nominals de l’ordre de 300 kV (fase-terra). Ara l’empresa ABB ha presentat un nou cable que sobrepassa els 500 kV i, per tant, permet transportar un 60% més de potència per a la mateixa secció de conductor.

El que no ens diuen és el preu però és d’esperar que serà molt més car que els que existien fins ara.

Podeu llegir més informació al web d’ABB.

Central nuclear

Entre les que anomenem centrals elèctriques convencionals, també tenim les centrals nuclears.

En les centrals nuclears es fa servir un material radioactiu (normalment òxid d’urani, però també n’hi ha de plutoni). En el que anomenem combustible nuclear, no tot l’urani és radioactiu sinó només una part. Dins el reactor de la central, es fan xocar, de manera controlada, neutrons (petites partícules) amb l’urani radioactiu. Com a resultat del xoc, cada àtom d’urani es trenca en dos àtoms més lleugers i alguns neutrons. D’aquest procés en diem fissió. Aquests neutrons resultants permeten continuar la reacció en altres àtoms d’urani veïns.

La fissió desprèn una important quantitat de calor que es fa servir per escalfar aigua. Però aquesta aigua pot tenir radioactivitat. Per això el que es fa és que aquesta aigua, que forma l’anomenat circuit primari, escalfi l’aigua d’un segon circuit (circuit secundari) sense que entrin en contacte l’una amb l’altra. L’aigua del circuit secundari, quan s’escalfa, es converteix en vapor que farà funcionar una turbina, de manera similar a com passa en una central tèrmica decombustió.

Com en el cas de les centrals tèrmiques de combustió, cal un sistema de refrigeració ja que no tota l’escalfor produïda es converteix en electricitat. Però atès que aquestes centrals solen ser de grans potències, cal molta aigua. Per això solen instal·lar-se a les proximitats de grans rius o del mar.

En el gràfic següent (publicat per Unesa) podem veure un esquema dels principals elements d’una central nuclear.

En les centrals nuclears encara és més important que a les de combustió el fet de treballar a la potència màxima. De fet, si per algun motiu una central ha de reduir la potència a menys del 80% del seu màxim ho ha de comunicar al Consell de Seguretat Nuclear. D’altra banda, les centrals nuclears triguen dies en posar-se en marxa o aturar-se. Per tant, no serveixen per adaptar-se a les variacions de demanda. Normalment les centrals nuclears que estan en servei treballen de manera continuada a potència màxima i han de ser les altres centrals del sistema les que s’adaptin a les variacions de consum.

Les centrals nuclears no emeten, durant el seu funcionament, ni CO₂ ni altres gasos contaminants que emeten les centrals de combustió. Malgrat tot, presenten també problemes ambientals. Per un costat, el combustible “gastat” que es treu de la central quan es fa un canvi de combustible segueix sent radioactiu i ho serà durant moltíssims anys. Normalment primer se l’emmagatzema en una zona específica de la central però després cal trobar-li un lloc on emmagatzemar-lo de manera segura a llarg termini. També tenim el risc ambiental que es trenquin o deteriorin les diferents barreres de seguretat i que algun element radioactiu entri en contacte amb el medi ambient.

Alimentació sense fils d’un tren d’alta velocitat

Ja fa temps que es parla d’alimentar dispositius o recarregar-ne les bateries per inducció. La novetat és que en el cas que comentem el dispositiu és un tren d’alta velocitat i, per tant, es mou a més de 400 km/h.



L’experiment s’està fent a Corea i, de moment, són només proves. L’avantatge del sistema és que es suprimeix la catenària i, per tant, una de les possibles fonts de problemes d’aquests tipus de trens. De moment, però, la transferència d’energia es fa a una distància màxima de 30 mm que la fa poc recomanable per a l’explotació comercial. Diuen que, probablement, d’aquí quatre anys podria estar plenament operatiu.

Podeu llegir més informació al web de Gizmodo.

Automatitzar elements de la llar sense modificar la instal·lació elèctrica

Amb la proliferació de sistemes de control de baix cost i fàcils de programar (Arduino, Raspberry Pi), hi ha persones a les que els han vingut ganes d’automatitzar alguns elements de les seves llars. El problema és que en molts casos aquestes innovacions implicarien la modificació de la instal·lació elèctrica o dels aparells implicats i no sempre els usuaris tenen els coneixements per fer-ho. A part d’això, modificar la instal·lació pot fer que sigui insegura o que no compleixi la normativa i modificar els aparells pot fer perdre la garantia.

Si comento això és perquè em va sorprendre trobar al número de maig de la revista IEEE Spectrum un article en el que s’expliquen formes d’interactuar amb els elements de la llar sense modificar-los. La idea és que els sistemes de control que es proposen actuen directament sobre els interruptors o polsadors existents mitjançant servomotors.



Encara que les fotografies de l’article mostrin un acabat força d’estar per casa, estic segur que amb paciència i una impressora 3D es poden aconseguir acabats molt més presentables. En tot cas, són elements d’estar per casa i, per tant, una solució d’estar per casa potser és suficient.

Central tèrmica de combustió

L’altre tipus de central que participa en el sistema elèctric des dels seus orígens és la central tèrmica de combustió.

Bàsicament el funcionament consisteix en cremar un combustible per obtenir calor. La calor obtinguda es fa servir per escalfar aigua i convertir-la en vapor que fa girar una turbina. La rotació de la turbina fa moure l’alternador que és qui, finalment, produeix l’electricitat.

No tota l’escalfor produïda es converteix en electricitat. Caldrà, doncs, una forma de refrigerar. En moltes centrals hi ha torres de refrigeració per evacuar aquesta calor a l’atmosfera i en altres es refreda amb aigua d’algun riu proper o del mar. Sovint es combinen els dos sistemes ja que així la torre refreda l'aigua abans de retornar-la al riu o al mar ja que està limitada la diferència de temperatura admissible entre l'aigua que s'agafa i la que es retorna.

En les centrals tèrmiques es poden cremar molts tipus de combustible; per exemple gas natural, fuel o carbó. Segons el tipus de combustible, la central requereix més o menys temps en posar-se en marxa però normalment no poden respondre a les variacions de consum sinó que el seu funcionament ha d’estar programat amb anticipació. També cal tenir present que cada tipus de combustible implica unes emissions diferents que en molts casos cal filtrar. Al nostre país, moltes de les centrals tèrmiques poden treballar indistintament amb fuel o gas i això permet triar un o altre combustible segons les necessitats i el preu de cada un.

En el gràfic següent (publicat per Unesa) podem veure un esquema dels principals elements d’una central tèrmica de carbó.

A primer cop d’ull podem pensar que variant el subministrament de vapor a la turbina podem variar la potència per adaptar-nos a la variació del consum. Però a la pràctica les centrals tèrmiques tenen un rang de potència en el que el rendiment és màxim però aquest decau quan ens apartem d’aquesta potència òptima. Atès que l’aprofitament energètic d’una central tèrmica ja és prou baix, no interessa apartar-se de la zona de rendiment òptim. Així doncs, les centrals tèrmiques no solen treballar adaptant-se al consum sinó que s’engeguen quan es considera necessari i se les fa treballar a potència pràcticament constant.

Hi ha variants de les centrals tèrmiques de combustió amb característiques específiques (centrals de cogeneració, centrals de biomassa, etc.) de les que parlarem en futures entrades.

Trombó elèctric: Fes-te’l tu mateix/a

Fa molts anys que existeixen les guitarres i els pianos elèctrics. També hi ha bateries elèctriques i altres. I per què no un trombó elèctric?

L’empresa Sparkfun Electronics ens proposa un trombó elèctric que es pot construir un mateix. Un sensor d’ultrasons és el que detecta el moviment al llarg de la barra. Està controlat amb una Redboard (l’equivalent d’Sparkfun per a l’Arduino).



Podeu trobar la descripció i els esquemes al web d’Sparkfun.

Convertint les torres d’alta tensió en obres d’art

Els suports de les línies d’alta tensió alteren el paisatge. En alguns llocs s’intenta evitar aquesta alteració visual soterrant les línies. Evidentment l’impacte visual desapareix però és una solució cara (que paguen tots els ciutadans) i poc ecològica.



A Alemanya han provat una alternativa: convertir les torres en obres d’art. Se’ns dubte una opció molt més sostenible. Per als entorns urbans i els propers a les carreteres pot ser una bona alternativa.

Podeu veure la notícia My Modern Met.

Central hidroelèctrica

Un dels tipus de central elèctrica amb més història al nostre país és el de les centrals hidroelèctriques. En aquestes centrals s’aprofita l’energia de l’aigua per crear electricitat.

L’energia que porta un curs d’aigua depèn de dos factors: el desnivell entre el lloc on s’agafa l’aigua i el lloc on es torna i la quantitat d’aigua per minut (el que anomenem cabal). Així doncs, el més habitual és trobar dos tipus de centrals. Per un costat les centrals de pressió en les que el desnivell és gran i el cabal petit (com les dels afluents del riu Segre) i per l’altre les centrals de cabal en les que el desnivell és petit (com les de l’Ebre).

L’aigua que arriba a les centrals no és constant i tampoc poden estar funcionant sempre ja que s’han d’adaptar a la demanda d’energia. Per això normalment les centrals es construeixen lligades a un embassament que permet emmagatzemar l’aigua.

En el gràfic següent (publicat per Unesa) podem veure un esquema dels principals elements d’una central hidroelèctrica.

 

Les centrals hidroelèctriques són les més versàtils ja que poden funcionar a qualsevol règim de càrrega. La majoria dels altres tipus de centrals, com veurem, no podrien funcionar al 5 o al 10%. A més la seva posada en marxa i la seva aturada són immediates i això facilita molt la regulació per adaptar la generació al consum.

El nostre país no té uns grans recursos hídrics i això fa que en moltes centrals si es genera electricitat moltes hores seguides es buidi l’embassament. Per tant cal reservar l’aigua pels moments de punta de consum en els que és més important poder generar energia a partir d’ella (gràcies a la facilitat de variació de càrrega i la rapidesa de resposta).

El funcionament de les centrals hidroelèctriques no depèn només de les necessitats energètiques ja que en molts casos l’embassament serveix també per a abastar d’aigua a la població o per al reg. D’altra banda, hi ha uns cabals mínims i màxims per tal de garantir la biodiversitat al riu. Tot això fa que l’ús energètic de l’aigua depengui fortament de les directrius de la confederació hidrogràfica corresponent.

Ratolí sense mans de baix cost

Al mercat hi ha alguns substituts de ratolí per a persones amb discapacitats però sovint el problema és el cost. La proliferació dels components electrònics de baix cost i les impressores 3D permeten fer alternatives “casolanes” a un cost molt més assequible.

En aquesta línia, l’empresa Sparkfun Electronics (molt especialitzada en elements per a hobby) ha presentat fa unes setmanes el seu prototipus de ratolí de baix cost. La idea és detectar el moviment d’un tub per moure el cursor i les variacions de pressió que es produeixen xuclant o bufant en el tub per a la pulsació dels botons.



De moment és un prototipus muntat en una carmanyola però probablement aviat sigui un kit disponible al catàleg.

Podeu veure més informació al web d’Sparkfun.