Aenert news. Energy Trends
Como es tradición, los editores del MIT Technology Review del Instituto Tecnológico de Massachusetts dieron a conocer recientemente una nueva lista de las 10 tecnologías más importantes para 2024 . La lista completa, en orden de mención, incluye: IA para todo, Células solares súper eficientes, Apple Vision Pro, Medicamentos para bajar de peso, Sistemas geotérmicos mejorados, Chiplets, El primer tratamiento de edición genética, Computadoras exaescala, Bombas de calor, Twitter asesinos.
Si en la lista de 2023 los autores prestaron atención solo a una tecnología energética: el reciclaje de baterías y los vehículos eléctricos adyacentes, este año se ha producido un verdadero avance en la creciente atención a la energía. La lista de 2024 incluye tres tecnologías directamente relacionadas con la energía y el ahorro energético.
Células solares supereficientes
La energía fotovoltaica es uno de los sectores de energías renovables que se está desarrollando con mayor dinamismo. En 2022, la capacidad fotovoltaica total instalada superó significativamente los 1.000 GW. En 2023, obviamente se añadirán otros 150 - 200 GW. Ahora, el pronóstico de la AIE, que antes parecía poco realista , de alcanzar una generación media anual a partir de fuentes fotovoltaicas de 6.000 TWh para 2050 parece bastante realista.
Main indicators of solar photovoltaics
Estas cifras relativas a las fuentes renovables son, por supuesto, impresionantes, ya que el aumento de la producción de energía en el mundo proviene en gran medida de ellas. Sin embargo, recordemos una vez más que la participación de los combustibles fósiles en la producción total de energía primaria sigue siendo alta y ha superado el 83% en 2021. En otras palabras, la nueva implementación de capacidades de energía renovable hasta ahora permite satisfacer, en el mejor de los casos, sólo alrededor de la mitad de las nuevas necesidades energéticas. Por tanto, el amplio camino actual de desarrollo de fuentes de energía renovables no puede proporcionar la dinámica necesaria de cambios en la estructura del consumo de energía. Evidentemente es necesaria una transición adicional hacia métodos de desarrollo intensivo. Los paneles solares comerciales modernos son capaces de generar electricidad con una eficiencia de hasta el 22-25%. Sin embargo, en realidad esto sólo es posible durante el mediodía y en las regiones con los mejores valores de radiación solar. De hecho, el nivel de radiación solar varía desde valores máximos al mediodía hasta cero por la noche. El aumento de nubosidad, la orientación estacionaria de los paneles solares, la contaminación de superficies, el sobrecalentamiento, fallos o limitaciones en el funcionamiento de la red receptora, paradas de mantenimiento, etc. conllevan una reducción significativa de la generación eléctrica. Así, el factor de capacidad medio mundial calculado en 2021 fue del 13,4-13,9% para la energía fotovoltaica, según diversas estimaciones.
Sin embargo, el actual auge de la investigación sobre el uso de perovskitas para crear células solares altamente eficientes da esperanzas de que en los próximos años su eficiencia aumentará significativamente y su coste disminuirá. Por ejemplo, el año pasado, uno de los principales fabricantes de paneles solares, la empresa china Longi, anunció varias veces nuevos resultados para mejorar la eficiencia. En noviembre de 2023 , la compañía informó un nuevo récord mundial de eficiencia del 33,9% para células solares en tándem de perovskita de silicio cristalino. En este caso, estamos hablando de investigación de laboratorio o, en el mejor de los casos, de la etapa inicial de pruebas tecnológicas. Pero aquí hay otro mensaje de la respetada publicación PV-Magazine : Revkor y H2 Gemini revelan su plan para construir una fábrica de módulos y celdas de perovskita HJT de 20 GW en EE. UU. Este es sin duda un nivel de decisiones más tangible. También se señala aquí que la capacidad objetivo de 20 GW se alcanzará en 2026, y está previsto que la primera fase del proyecto con una capacidad de 5 GW comience en el segundo trimestre de 2024. Así es como se producen las revoluciones en la vida cotidiana. .
Por supuesto, incluir el problema de la creación de células solares supereficientes en la lista de MIT Technology Review está absolutamente justificado, no sólo porque este problema ha madurado y realmente obstaculiza el avance a gran escala de las tecnologías fotovoltaicas, sino también porque su presencia en el MIT La lista estimulará el instinto competitivo de los fabricantes y acelerará los procesos para aumentar la eficiencia de la energía solar.
Sistemas geotérmicos mejorados
Este tema ocupó el quinto lugar en la lista anterior. En general, esto resulta algo inesperado. La energía geotérmica siempre ha sido famosa por su potencial, que por supuesto es enorme, pero en la práctica se utiliza casi exclusivamente en regiones con alta actividad sísmica. Así, en el trabajo de uno de los patriarcas de esta dirección, Ruggero Bertani , se constata que el potencial técnico geotérmico global es de 5000 GWth/año para uso directo y 1200 GWel/año para producción de electricidad. Sin embargo, el potencial económico es varias veces menor. Sin embargo, las cifras son muy impresionantes. Los sistemas geotérmicos mejorados tienen como objetivo precisamente superar esta barrera.
The main components of geothermal energy
Sobre esta tecnología se cierne el éxito sin precedentes de la perforación horizontal y la fracturación hidráulica en la industria del petróleo y el gas de Estados Unidos. Baste decir que en 2023 se produjeron en este país aproximadamente 13 millones de barriles de petróleo por día, debido principalmente a estas tecnologías.
Cierto optimismo a este respecto se debe a los resultados positivos de las pruebas del sistema EarthStore de Sage Geosystems.en 2023 en un pozo de exploración en Texas, donde se probó un método modificado de huff & puff utilizado para la producción de petróleo pesado. Esta técnica permite la inyección de fluido de perforación denso para ensanchar grietas delgadas en la roca subterránea y luego ensancha las grietas inyectando agua a presión. Una vez eliminada la presión externa forzada, el agua caliente vuelve a la superficie y puede utilizarse, entre otras cosas, para generar electricidad. Se descubrió que un solo pozo puede generar alrededor de 3 megavatios de potencia máxima si se usa como un sistema de liberación rápida que sigue la carga, o puede liberar energía de una manera más mesurada para proporcionar 18 horas y pico de energía durante la noche cuando La energía solar no genera.
Existen otras opciones para los sistemas geotérmicos mejorados, por ejemplo, el uso de turbinas de microperforación o perforación rotativa con corte de roca por chorro de agua. Todos estos métodos permiten en última instancia aumentar la superficie de contacto del agua inyectada con la roca subterránea caliente. Sin embargo, todavía no hay suficiente confianza en el desarrollo a gran escala de sistemas geotérmicos mejorados. Es difícil, costoso y en gran medida ambiguo. Como ejemplo, podemos recordar las plantas geotérmicas binarias que utilizan diversos líquidos orgánicos con puntos de ebullición bajos (Ciclo Orgánico de Rankine). Hace 15 o 20 años este método se consideraba extremadamente prometedor. Sin embargo, hoy la capacidad total de tales instalaciones es insignificante.
Bombas de calor Las
bombas de calor son otra tecnología de energía térmica catalogada por MIT Technology Review como una de las 10 tecnologías más importantes para 2024. Varios estudios predicen que el mercado mundial de bombas de calor superará significativamente los 100 mil millones de dólares en 2030, frente a los 60 mil millones de dólares actuales. . Los principales mercados de las bombas de calor son América del Norte y Europa. La Asociación Europea de Bombas de Calor señala que el progreso en el uso de las bombas de calor se ve facilitado por una serie de factores, entre ellos la mejora tecnológica, que les permite ampliar sus condiciones de funcionamiento; la necesidad de acelerar la transición energética también en el sector de la calefacción; reducción de los costes de producción. Además, varios países, incluidos Estados Unidos, Italia, Japón y Dinamarca, tienen programas de apoyo gubernamentales en esta área.
Ground Source Heat Pump
Source: aenert.com
Existen varios tipos de bombas de calor que proporcionan rangos de producción de calor específicos. Las más eficaces son las bombas de calor geotérmicas, que están muy extendidas en varios países del norte de Europa, incl. en Alemania, Suecia y Países Bajos. Sin embargo, casi el 80% de todas las bombas de calor son sistemas menos eficientes de bomba de calor aire-agua y bomba de calor aire-aire, que se utilizan con mayor frecuencia en los países más meridionales. Ésta es la principal vulnerabilidad de la tecnología de bombas de calor, que, dados los costos, limita significativamente su adopción. Sin embargo, la bomba de calor es un componente necesario y valioso de varias opciones de ahorro de energía que, aunque tiene un impacto relativamente modesto en el consumo total de energía, es confiable e independiente de los combustibles fósiles.
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