Biomasstep: el análisis de la biomasa en manos del gran público

El proyecto Biomasstep desarrolla una tecnología innovadora y disponible para el gran público que permita conocer la calidad de la biomasa in situ

La economía circular, que revierte tanto en el aprovechamiento económico de los recursos como en respeto medioambiental a través de un uso más eficiente de los mismos, ha llegado para quedarse. La gestión de la biomasa de cara a producir energía con compuestos que, anteriormente, eran considerados como residuos está en boga en zonas como Andalucía en España o el Alentejo en Portugal.

Si bien es cierto que en estas zonas fronterizas hay muchos elementos a través de los que obtener poder calorífico como los restos de poda del olivar, los huesos de aceituna o los de almendro, todavía no existe un método rápido y barato para conocer cómo de idónea es esa biomasa, cuánta energía puede obtenerse de ella o qué elementos nocivos puede contener, en general, cuál es la calidad de ese subproducto.

Para dar respuesta a esta situación y estimular el crecimiento del sector de la biomasa en el sur de España y Portugal nace el proyecto Biomasstep en el que se busca desarrollar una tecnología que permita analizar los parámetros necesarios para conocer la calidad de la biomasa en el momento. Para ello, el grupo de investigación BIOSAHE (Biocombustibles y Sistemas de Ahorro Energético) de la Universidad de Córdoba, liderado por la catedrática Pilar Dorado y coordinador del proyecto, ha puesto en marcha un modelo basado en la tecnología NIRS (Espectroscopía de Infrarrojo Cercano) que permite conocer todos estos parámetros in situ.

Este modelo, tras ser entrenado con multitud de muestras de las zonas de estudio, permite que un agricultor que tenga una producción de biomasa y la quiera vender o una empresa que quiera comprar biomasa puedan conocer la idoneidad de la misma antes de realizar la transacción mediante la introducción de su muestra.

Uno de los objetivos principales de Biomasstep es la transferencia del conocimiento generado en la Universidad hacia la industria del sector y hacia los propios agricultores, democratizando así la tecnología y la innovación realizada por los grupos de investigación.

El segundo de los pilares sobre los que se apoya el proyecto es la sostenibilidad medioambiental y socioeconómica. Teniendo en cuenta que la tecnología NIRS consume muy poca electricidad y no contamina y que sus características facilitadoras del proceso permiten que se estimule el crecimiento del sector de la energía renovable obtenida a partir de la biomasa, la incidencia positiva sobre el medioambiente por parte de este proyecto es alta. Además, el uso de biomasa para producir energía lucha contra una de las preocupaciones sociales más importantes de la actualidad: el cambio climático.
El impacto socioeconómico que se deriva de esto es la creación de nuevos nichos de mercado. Con este estímulo se da valor añadido al campo y al sector agrícola de manera que, al estimular el uso de todos los productos derivados de esta actividad, se crean puestos de trabajo en unas zonas, como la de Andalucía – Alentejo – Algarve, en las que tradicionalmente ha habido problemas de desempleo estructural.

Biomasstep presenta, de esta manera, un enfoque global en el que la conversión de un residuo agrícola que en un principio no tiene ningún valor en energía se facilita mediante el uso del modelo desarrollado. Con el uso de herramientas como estas se ofrece autonomía al sector a la par que se promueve un incremento en el uso de este tipo de energía que en la zona estudiada tiene bastantes posibilidades debido a la cantidad de biomasa disponible. La innovación y su transferencia camina así hacia un futuro más sostenible y abierto a toda la comunidad agrícola.

Imagen 1. Equipo de investigación del proyecto Biomasstep.

Un nuevo dispositivo produce energía y agua limpia a la vez

Un equipo de ingenieros ha diseñado un sistema capaz de generar electricidad y agua limpia simultáneamente mediante la luz solar. La nueva tecnología podría mitigar la escasez de energía y agua limpia en las regiones áridas y semiáridas de forma sostenible.

Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá de Thuwal, en Arabia Saudí, han logrado combinar en un único dispositivo la purificación de agua y la producción eléctrica con paneles solares. Los detalles de la innovación se han publicado en el último número de la revista Nature Communications.

La creciente demanda de agua limpia y de energía en el mundo es uno de los principales desafíos para el desarrollo sostenible. Por un lado, la producción de electricidad requiere grandes cantidades de agua. En zonas áridas como Arabia Saudí, más del 15 % de la electricidad que se produce se utiliza para producir agua dulce, debido a la escasez de este recurso, a partir de agua salada, aguas subterráneas contaminadas o aguas residuales industriales.

Para abordar estos problemas, el grupo científico liderado por Peng Wang combinó dos tecnologías ya existentes: la tecnología fotovoltaica de los paneles solares, que genera electricidad y la destilación de membranas, un proceso de purificación de aguas que puede funcionar con energía solar.

El dispositivo recicla el calor residual del panel solar y lo utiliza en el sistema de purificación

“Los paneles fotovoltaicos generan una gran cantidad de calor durante la producción de electricidad”, explica Wang a Sinc. Normalmente, este calor se disipa al ambiente, pero puede utilizarse como fuente de energía.

Reducción de costes

Para ello, los investigadores ensamblaron una unidad de destilación de membrana de etapas múltiples (MSMD, por sus siglas en inglés) en la parte posterior de un panel fotovoltaico.

Este sistema de destilación funciona a través de una membrana porosa que separa el agua contaminada de la limpia. Además, necesita calentar el agua para evaporarla y separarla de los contaminantes.

Al acoplar la unidad de membranas al panel fotovoltaico, “se recicla el calor residual del panel y se utiliza en el sistema de purificación”, detalla el investigador.

De esta forma, el dispositivo proporciona una gran tasa de producción de agua limpia al mismo tiempo que mantiene la eficiencia de la célula solar.

Según Wang, el principal beneficio del hallazgo es la reducción de costes, ya que ambas tecnologías comparten terreno y sistema de montaje. No obstante, advierte que aún existen barreras de ingeniería y tecnológicas que deben superarse antes de adoptar el sistema a gran escala. “Prevemos que podría llevarnos varios años llegar hasta allí”, concluye.

Referencia bibliográfica:

Wang, P et al. “Simultaneous production of fresh water and electricity via multistage solar photovoltaic membrane distillation”. Nature Communications (9 de julio de 2019). DOI: 10.1038/s41467-019-10817-6.

Imagen 1. Recreación de una granja fotovoltaica que combina la generación de electricidad con la de agua dulce. / Wenbin Wang.

Una nueva Cátedra con Feníe Energía abordará estudios sobre transformación energética en la Universidad de Málaga

Su objetivo es crear redes inteligentes en torno al acceso universal, la pobreza energética, la eficiencia y la sostenibilidad.

El rector de la Universidad de Málaga, José Ángel Narváez, y el presidente de Feníe Energía, Carlos Moya Barceló, han firmado el convenio que permitirá la puesta en marcha de la nueva Cátedra Universitaria de la UMA ‘Feníe Energía de Transformación Energética’, con el objetivo de impulsar redes inteligentes en torno al acceso universal, la eficiencia energética, la sostenibilidad o las energías renovables, entre otras.

Narváez ha agradecido durante su firma que las empresas “confíen y se apoyen en la Universidad, en este caso en la magnífica Escuela de Ingenierías Industriales de la UMA, que está a la vanguardia del conocimiento en este campo”. También ha abogado por un sistema de formación mixto universidad-empresa “para afrontar los enormes retos de la sociedad a través de la investigación y que sepa aprovechar el talento del alumnado”.

“La creación de la Cátedra es un proyecto magnífico para el sector de la energía, inmerso en un gran proceso de transformación” –ha señalado Carlos Moya-, que destaca además su dimensión social: «Desde la Cátedra se abordarán problemas como el propio acceso a la energía o la sostenibilidad ambiental, grandes preocupaciones y retos de nuestra sociedad”.

Tras su firma, la Universidad de Málaga, a través del Departamento de Ingeniería Eléctrica, procederá ahora a la creación de esta cátedra conjunta, que tendrá por objeto promover estudios, acciones formativas y de divulgación. Entre sus objetivos específicos -indica el convenio- están “garantizar el acceso universal a servicios energéticos asequibles, fiables y modernos”; “aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas” y “duplicar la tasa de mejora de la eficiencia energética”.

En la firma han estado además presentes el director de la Escuela de Ingenierías Industriales de la UMA, Alejandro Rodríguez, el director Departamento de Ingeniería Eléctrica y director de la Cátedra, José Antonio Aguado, y el vicepresidente de Feníe Energía, Enrique Ruiz.

Imagen 1. Firma del convenio entre la UMA y Feníe Energía.

Vídeo auditoría de la energía en un centro educativo. Red Andaluza de Ecoescuelas

El vídeo de la auditoría de la energía es uno de los recursos educativos del programa Ecoescuelas. En él participan docentes y escolares de distintos centros educativos andaluces, que cuentan cuál es el proceso que han seguido en su colegio o instituto. El proceso consta de tres fases: la fase de sensibilización, la investigación participativa y la elaboración del plan de acción y el código de conducta.

El programa Escoescuelas tiene ámbito internacional y está coordinado por la Fundación Europea de Educación Ambiental (FEE) y desarrollado en España por la Asociación de Educación Ambiental y el Consumidor (ADEAC), miembro de FEE. Su finalidad es sensibilizar, formar y educar sobre la importancia del desarrollo sostenible, haciendo a los individuos más participativos y conscientes, a través de la mejora de la gestión ambiental de los centros educativos.

En Andalucía los centros educativos  que forman parte de este proyecto y realizan un plan de mejora ambiental de sus propias instalaciones constituyen la Red Andaluza de Ecoescuelas.

 

Desarrollan un modelo que calcula el consumo y las emisiones contaminantes de los barcos en tiempo real

Un equipo de la Universidad de Cádiz (UCA) ha desarrollado un modelo que calcula el consumo energético de un barco y las emisiones contaminantes que lanzan a la atmósfera. Hasta ahora, los métodos se basaban en estimaciones y esta nueva propuesta se mide en base a datos reales. Además, se podrán conocer en el mismo momento estos parámetros, que avisarían de posibles averías si se desvían de las cantidades previstas. Su puesta en marcha ayudará a hacer visible los problemas sanitarios que provoca el transporte marítimo.

Actualmente, los especialistas averiguan estas referencias a través del Sistema de Identificación Automática (AIS). Al localizar la posición de un navío en dos situaciones distintas durante un periodo, por ejemplo, de media hora, se establece su velocidad. De ahí se obtiene la potencia y con unos factores directamente proporcionales a ella, se calcula la energía que consume y los gases que arrojan a la atmósfera.

Ésta es la metodología que se ha abordado hasta el momento para realizar los inventarios de emisiones globales. Sin embargo, el investigador de la Universidad de Cádiz Juan Moreno explica a la Fundación Descubre que este sistema plantea muchas incertidumbres, porque al estar basado solo en la velocidad del barco no se ajusta a la realidad. El motivo es que no se tiene en cuenta la carga que lleva. Este factor condiciona también su gasto en carburante y, por tanto, los contaminantes que genera. Consciente de esta situación, la Organización Marítima Internacional (OMI) incluye este parámetro que en principio se obviaba.

El trabajo desarrollado por el grupo de investigación ‘Eficiencia energética en el transporte marítimo’ de la UCA da un paso más, al introducir una serie de variantes que se adoptan en otros modelos. El trabajo se puede consultar en el artículo ‘Comparative analysis between different methods for calculating on-board ship’s emissions and energy consumption based on operational data’, publicado en la revista Science of The Total Environment.

La propuesta de los científicos de la UCA aúna las variables de los cuatro métodos que se han empleado hasta ahora (EPA, IMO, Jalkanen y MAN) y añade la ventaja que el operador de a bordo va a conocer, en todo momento, cuánto carburante está consumiendo y qué gases nocivos está emitiendo la embarcación de manera exacta, con datos reales, no en base a estimaciones.

El equipo dirigido por Moreno va a poner en práctica este sistema, durante dos años, en todo el transporte marítimo que transite por la provincia de Cádiz. Entre otros motivos, lo que se pretende es relacionar las emisiones con los problemas de salud que éstas puedan ocasionar a los ciudadanos que viven cerca de la costa.

Escogiendo las ventajas

El nuevo modelo consiste en controlar la energía consumida a bordo de un barco y los gases que despide, escogiendo las ventajas y desechando los inconvenientes de cada uno de los cuatro sistemas que se han usado hasta ahora para medir la potencia. En concreto, se basa en establecer la velocidad en función del tipo de nave según el modelo ‘MAN’, unido a algunos parámetros que aconseja la OMI como son el estado de la mar. Los expertos de la UCA añaden la meteorología y la particularidad de que la propia tripulación conocerá, en tiempo real, tanto el gasto como sus emisiones, para todas las situaciones posibles: navegación en crucero, velocidad reducida, maniobra y atracado.

Una de las ventajas de este sistema radica en que el armador puede predecir el consumo de combustible y los contaminantes que va a tener la flota para los viajes programados, conociendo la carga que se va a transportar, las condiciones ambientales y del agua. Si el cálculo previo no se correspondiera con la realidad, se deducirían posibles fallos en los motores, con lo que también se consideraría un sistema de detección de situaciones anormales, identificando que se ha podido producir una avería u otro problema. En este sentido, el grupo de la UCA va a utilizarlo en todos los inventarios o estudios de emisiones que realicen a partir de ahora.

Aunque hay navieras que ya lo aplican, dentro de un año, todas tienen que monitorizar su consumo de energía. Este estudio establece un sistema de control previo a la monitorización y constata si se está operando en las condiciones óptimas o no. Juan Moreno indica que hoy en día se sabe lo que se está gastando pero hasta ahora se desconocía cuánto se debería emplear. Si no coinciden los datos, se valoraría si existen desviaciones y, por lo tanto, problemas en el funcionamiento del navío.

Entre las novedades que aporta este trabajo destacan el cálculo de las toneladas de sustancias peligrosas que emite un barco durante una ruta, como son los óxidos de azufre, de nitrógeno y partículas. Estos datos pueden relacionarse directamente con el número de hospitalizaciones y fallecimientos que producen. El cáncer de pulmón o garganta, así como riesgos cardiovasculares sobresalen como las principales enfermedades que generan, muy en consonancia con los males que están ocasionando los vehículos diesel.

El estudio forma parte de un proyecto más amplio junto con investigadores de la Facultad de Medicina de la UCA, financiado por la Consejería de la Salud de la Junta de Andalucía, que medirá por dos años los efectos nocivos para las personas, de las emisiones que expulse el transporte marítimo en su recorrido por aguas de la provincia de Cádiz.

Pies de foto:

Imagen 1: Equipo de la Universidad de Cádiz que ha participado en el estudio. De izquierda a derecha, Emilio Pájaro, Fátima Calderay, Juan Moreno, Vanesa Durán, Antonio Lorenzo, Yolanda Amado, Juan José Moreno y Rubén Rodríguez.

Imagen 2: El profesor Juan Moreno Gutiérrez analiza el nuevo modelo desarrollado en la Universidad de Cádiz.

La Magia de la Energía

La Magia de la Energía es una aplicación didáctica dirigida  al público infantil.  A través de imágenes, vídeos, animaciones, fotos, juegos y otros recursos visuales, se explica a los más pequeños  cómo pueden convertirse en un ‘mago de la energía’. La aplicación ofrece mensajes claros y sencillos sobre el ahorro energético y los tipos de energías renovables que existen.

«La magia de la energía» forma parte de ManagEnergy Education Corner, apoyado por Intelligent Energy – Europe (IEE) .

Desarrollan ‘ventanas inteligentes’ más eficientes y económicas

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado una novedosa técnica que permite reducir los costes de ‘ventanas inteligentes’ con las que se puede controlar la cantidad de luz que pasa a través de un cristal. En cuestión de segundos, mediante un interruptor, se puede activar esta tecnología que provoca unas reacciones químicas y físicas que hacen que el vidrio de una ventana transparente se convierta en opaco.

A diferencia de otras ya existentes, que necesitan vidrios conductores o la utilización de cristal líquido, la técnica patentada por el CSIC y desarrollada por un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid emplea delgadas películas de material altamente poroso como recubrimiento. Mediante su exposición al aire húmedo o seco estas películas cambian su transmisión óptica, consiguiendo una conmutación entre un estado transparente y uno opaco.

Como explica David Levy, investigador del CSIC, “si bien ya existen otros modelos, una de las ventajas de la tecnología que hemos desarrollado es su coste. Su producción es más sencilla y barata porque los materiales que empleamos son menos costosos. Por ejemplo, producir un metro cuadrado de otros modelos cuesta miles de euros mientras que en nuestro caso solo es de varios céntimos de euro. Eso permitirá una amplia fabricación de ‘ventanas inteligentes’ a un precio razonable”.

“Las aplicaciones de estas ‘ventanas inteligentes’ son numerosas –apunta el investigador-. Se pueden usar sobre superficies flexibles, planas, curvas, de cristal o poliméricas lo que permite utilizar estos vidrios en diferentes tipos de ventanas, puertas, paneles divisorios en salas de reuniones o lucernarios. Además, no solo son útiles en la protección frente a la radiación solar sino que también sirven como elemento de decoración y protección de la privacidad tanto en el interior como en el exterior de edificios”.

En los últimos años la tendencia en el sector de la construcción es el uso de vidrio en las fachadas, señala este equipo de científicos, pero se tiene muy en cuenta que sean edificios energéticamente sostenibles. Levy y su compañero Marcos Zayat, también del CSIC, señalan: “Las ‘ventanas inteligentes’ que hemos desarrollado se ajustan a la necesidad de aumentar la eficiencia energética aplicando nuevas tecnologías a las ventanas y fachadas de las edificaciones. Se consiguen optimizar los recursos energéticos, reduciendo la carga de aire acondicionado en verano y de calefacción en invierno”.

Andalucía tiene un potencial de energía por biomasa para abastecer a más de 800.000 personas

3.958 kilotoneladas equivalentes de petróleo (ktep) al año es el potencial de biomasa en Andalucía, un recurso muy abundante en nuestra región con el que podría cubrirse el 22,5% del total del consumo de energía primaria en Andalucía, o lo que es lo mismo, el equivalente a lo que consumirían energéticamente más de 834.000 habitantes de Andalucía. La principal fuente de este potencial es la biomasa del olivar y de las empresas asociadas a este cultivo: el conjunto de podas, hoja de almazara, orujo, orujillo y hueso de aceituna, subproductos que son aprovechados como biocombustibles de elevada calidad y que suponen aproximadamente el 40% del potencial total. Pero cuenta también con residuos agrícolas procedentes de invernaderos, de viñedos, del cultivo del girasol, así como de cultivos energéticos y residuos forestales. Según los datos que maneja la Agencia Andaluza de la Energía, entidad adscrita a la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo, de las 8.759.700 hectáreas que configuran Andalucía, un 29,6% es forestal y un 44,3% agrícola. El olivar representa casi el 39% de la superficie agrícola y su aprovechamiento energético permite la sustitución de combustibles fósiles, un mayor autoabastecimiento y diversificación energética y contribuir al mantenimiento de la actividad en zonas rurales. En cuanto a la distribución por provincias del potencial de biomasa destacan tres: Jaén, Sevilla y Córdoba, que suman el 60% del total.

Mapa de recurso e instalaciones de biomasa en Andalucía

La Agencia Andaluza de la Energía cuenta con una aplicación informática donde los usuarios pueden obtener estos datos así como información sobre las posibilidades del uso de la biomasa de cara a su promoción. El “Mapa de recurso e instalaciones de biomasa en Andalucía” engloba dos aplicaciones en una misma herramienta: el potencial de biomasa en Andalucía y las instalaciones de biomasa existentes en la región. En una sola búsqueda, los usuarios cuentan con esta información desagregada por municipios, tipo de biomasa o sector en el que se encuadra. Por primera vez se muestran en una única herramienta (y no dispersa en diferentes registros y aplicaciones), las instalaciones andaluzas que emplean biomasa como combustible para uso eléctrico o térmico, o que generan combustible a partir de la biomasa, como las fábricas de biocarburantes y de pélets. Así mismo, permite consultar en cada municipio las instalaciones de uso térmico con biomasa, para todos los sectores, clasificando la información en función del tipo de equipo, algo de gran utilidad tanto para las empresas instaladoras como para las distribuidoras de biomasa.

Algunos datos que arroja esta aplicación es que Andalucía está situada a la cabeza del uso de la biomasa térmica en el ámbito nacional y cuenta con un censo de 23.744 instalaciones entre calderas, estufas, chimeneas, secaderos y generadores de aire caliente que, en 2013, precisaron del consumo de 514,8 ktep (kilotoneladas equivalentes de petróleo). Entre los diferentes biocombustibles empleados destaca la biomasa procedente de la madera, con un 53% y del olivar, con un 42%. De estas instalaciones, hay que señalar que el 94% de ellas se concentran en el sector residencial.

Biomasa en Andalucía

Andalucía cuenta con 18 plantas de biomasa con una potencia total instalada de 257,48 MW, que en 2013 tuvieron un consumo de casi 724 ktep, cifra que sitúa a la región a la cabeza en el panorama nacional. A ello se suman otras 17 instalaciones de biogás con cerca de 30 MW, ubicadas en vertederos y en depuradoras de aguas residuales.

La región es además, la primera Comunidad Autónoma en consumo de biomasa con 514.000 toneladas equivalentes de petróleo en 2013 y cuenta actualmente con ocho fábricas de pélets en funcionamiento. Es líder también en producción de biocarburantes, con once plantas operativas que suman una capacidad de 1.281,8 ktep/año, siete de biodiesel, dos de ETBE y dos de hidrobiodiesel.

¿Se puede utilizar la energía solar fotovoltaica para la calefacción o para calentar agua?

Aunque técnicamente sería posible, desde un punto de vista económico no tiene sentido. Para producir agua caliente lo mejor es emplear un sistema solar térmico, que utiliza colectores que se llenan de agua y absorben calor. En cuanto a la calefacción, la única posibilidad para aplicar la energía solar, es utilizar un sistema solar térmico con suelo radiante.

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