Fonts d'energia

Mind Map created by Vicent Rocher Blasco with GoConqr

Piles de combustible.

Formalment es considera que una pila o cel·la de combustible és un generador electroquímic d'energia on el treball elèctric s'obté a partir d'una reacció química que només es produeix en un determinat sentit i a la qual els reactius (combustible i oxidant) es troben a l'exterior de la pila pròpiament dita. El treball es produeix mentre hi hagi flux dels reactius.

El fet que es necessiti un flux continu de reactius és una de les principals diferències amb les bateries convencionals.

Els reactius típics utilitzats en una cel·la de combustible són hidrogen en el costat de l'ànode i oxigen en el costat del càtode (si es tracta d'una cel·la d'hidrogen). Per altra banda les bateries convencionals consumeixen reactius sòlids i, una vegada que s'han esgotat, ha d'ésser eliminada o recarregada amb electricitat. Generalment, els reactius "flueixen cap a dintre" i els productes de la reacció "flueixen cap a fora". L'operació a llarg termini virtualment contínua és factible mentre es mantinguin aquests fluxos.

Tipus de cel·les de combustible:

Nom	Electròlit	Rang	Temperatura de treball	Eficiència elèctrica	Estat
Pila de combustible reversible					Kit per l'ensenyament
Blue Energy	membrana de polietilè	Superior a 250 kW			Investigació
Pila de combustible biològica (MFC)
Pila de combustible de zinc
Bateria de fluxe					Investigació
Pila de combustible alcalina (AFC)	solució alcalina	de 10 a 100 kW	inferior a 80 °C	Cel·la: 60–70% Sistema: 62%	Comercialitzant-se/ Investigació
Pila de combustible de membrana d'intercanvi de protons (PEM FC)	membrana polimèrica(ionòmer)	de 0,1 a 500 kW	70–200 °C,	Cel·la: 50–70 % Sistema: 30–50 %	Comercialitzant-se/ Investigació
Pila de combustible directa de borhidrur (DBFC)	solució alcalina NaOH		70 °C		Investigació
Pila de combustible d'àcid fòrmic (FAFC)	àcid fòrmic		90–120 °C		Investigació
Pila de combustible directe de metanol (DMFC)	membrana polimérica	de pocos mW a 100 kw	90–120 °C	Cel·la: 20–30 %	Comercialitzant-se/ Investigació
Pila de combustible directe d'etanol (DEFC)					Investigació
Pila de combustible d'àcid fosfòric (PAFC)	Àcid fosfòric	Superior a 10 MW	200 °C	Cel·la: 55 % Sistema: 40 %	Comercialitzant-se/ Investigació
Pila de combustible de carbonat fos (MCFC)	Carbonat-Alcalí Fos	100 MW	650 °C	Cel·la: 55 % Sistema: 47 %	Comercialitzant-se/ Investigació
Pila de combustible de ceràmica protònica (PCFC)	ceràmica		700 °C		Investigació
Pila de combustible d'òxid sòlid (SOFC)	Electròlit de ceràmica oxidada	Superior a 100 MW	800–1000 °C	Cel·la: 60–65 % Sistema: 55–60 %	Comercialitzant-se/ Investigació

Estat actual de la tecnologia:

En l'actualitat la barrera principal per a comercialitzar piles de combustible és el seu cost de producció. Avui dia, el cost de fabricació de qualsevol sistema de piles de combustible és més alt que el de equips equivalents amb tecnologia convencional.

Relació amb la energia de hidrogen:

Les dues principal característiques de l'hidrogen, considerat com a combustible, són: que només produeix vapor d'aigua com a únic residu al ser emprat i que ha de ser produït, en no trobar-se directament en pous o jaciments.
No obstant això, lluny de ser inconvenient, aquest fet és un avantatge: cada país, cada regió, pot produir l'hidrogen que nessecita a partir de les fonts primàries de les que dispose, així, es posible produir hidrogen des de combustibles fòssils, energia nuclear, i desde qualsevol font d'energia renovable.

Cotce d'hidrogen, vaixells, avions i submarins:

Hi ha nombrosos prototips i models de cotxes i autobusos basats en la tecnologia de cel·les de combustible en els quals se segueix investigant i fins i tot fabricant alguns models. La investigació segueix en curs en companyies com DaimlerChrysler, Ballard Power Systems, Ford, Volvo, Mazda, General Motors, Honda, la BMW, Hyundai i Nissan, entre d'altres. Un automòbil comercial pràctic basat amb cel·la de combustible no s'espera fins a almenys 2010 segons la indústria.

El Toyota FCHV PEM FC fuel cell. Un vehicle dissenyat per Toyota impulsat per hidrogen.

Els submarins Type 212A, un avançat disseny alemany per a desenvolupar submarins no nuclears, utilitza cel·les de combustible (desenvolupades per Siemens) per a impulsar nou propulsors i pot mantenir-se submergit durant setmanes sense haver de pujar a la superfície.

Submarí Type 212A al port.

De manera semblant Airbus està desenvolupant un prototip d'avió que utilitzi aquesta tecnologia.

Actualment, un equip dels estudiants universitaris anomenats Energy-Quest està planejant portar un vaixell accionat per cel·la de combustible d'hidrogen al voltant del món (així com altres projectes usant els combustibles eficients o renovables). La seva empresa es diu Tritó.

Un avió impulsat només amb energia solar, està donant la volta al món: segueix-lo en directe!

El Solar Impulse 2, un avió propulsat únicament per energia solar es va enlairar ahir d'Abu Dhabi per intentar donar la volta al món en un temps estimat d'uns 6 mesos. Aquest va ser el seu enlairament:

L'avió obté la seua energia de plaques solar disposades sobre les ales de 72 metres d'amplada.

Hi ha un pàgina web on es pot seguir en directe el vol, com si estigueres dins la cabina de pilotatge:

També hi ha un canal a Youtube amb vídeos i altres informacions.

Premi Nobel de Física 2014

Durant les meues lectures pels diferents blocs als que estic subscrit, he entropessat amb un post que et dirigia a una notícia que té certa relació amb un concepte que hem d'estudiar a Tecnologia Industrial: el rendiment energètic. També la notícia m'ha fet pensar en les injustícies que es poden cometre al món, moltes vegades sense voler-ho.

La notícia és la concessió a tres científics d'origen japonès del Premi Nobel de Física 2014, per la invenció i millora del díode emissor de llum (LED) de color blau.
La importància de aquests LED's no radica en que aquests LED's facen una llumeta d'un coloret blavet xulíssim, clar, si no en que aquests LED's i les tècniques desenvolupades per la seua creació també han permés la fabricació de LEDs emissors de llum blanca.

On està la relació amb el rendiment? Aquests díodes emissors de llum blanca han revolucionat el món de la il·luminació elèctrica (a banda de revolucionar també la fabricació de pantalles de vídeo) al permetre la fabricació de les bombetes LED de baix consum. Aquestes bombetes tenen una eficiència energètica bastant superior a les tecnologies d'il·luminació existents fins ara.

A la gràfica podeu vore l'eficiència de diferents tecnologies d'il·luminació, donada en forma del lúmens de flux luminós generats per la font de llum per cada Watt de potència elèctrica rebut. Per mi Eficiència i Rendiment energètics són conceptes bastant sinònims, premi a qui m'instruisca sobre la diferència entre eficiència i rendiment energètics! (podeu fer-ho als comentaris a aquest post).
El món de la luminotècnia i les seues magnituds i unitats és una cosa força complicada, de fluxos, intensitats i potències lluminoses mesclades amb estereoradians, longituds d'ona i sensibilitats de l'ull humà! No entrem ahí i quedem-nos en que la gràfica anterior dóna l'energia o potència lluminosa generada per cada Joule o Watt d'energia elèctrica consumida! Per tant és en certa manera una mesura del rendiment:

I per què tot açò m'ha fet recordar les injustícies? Continua llegint per saber-ho

Una manera molt curiosa d'estalviar energia

Degut al constant encariment de l'energia i a la forta dependència que encara tenim d'una única font d'energia: el combustibles fòssils, constantment s'estan fent recerques als laboratoris d'investigació més importants del món. Per altra banda, mentre no trobem alternatives a la producció d'energia, també hi ha investigacions per l'altra banda de la moneda: disminuir-ne el consum.
Un dels principals consums d'energia el trobem en la producció d'energia tèrmica per l'escalfament de les llars, oficines i edificis amb afluència de gent, sobretot a llocs de clima fred.
L'investigador del MIT Leigh Christie ha tingut una idea genial:

Escalfa la gent, no el lloc!

Es tracta d'enviar energia tèrmica mitjançant radiació infra-roja a cadascuna de les persones, en lloc d'escalfar tot l'ambient. El seguiment de les persones es fa mitjançant un dispositiu Microsoft Kinect.
Més informació a la xerrada que el propi investigador va fer en TED:

Llegit a Hack-a-day...