Innovaciones energéticas Estas innovaciones energéticas podrían transformar la forma en que mitigamos el cambio climático y ahorrar dinero en el proceso.
La construcción de paneles solares sobre fuentes de agua es una forma de proporcionar energía y reducir la evaporación en regiones con problemas de sequía. Robin Raj, Grupo Ciudadano y Solar Aquagrid Para la mayoría de las personas, una granja solar o una planta geotérmica es simplemente un productor de energía. Los científicos e ingenieros ven mucho más potencial. Prevén turbinas eólicas marinas que capturen y almacenen carbono debajo del mar, y plantas geotérmicas que produzcan metales esenciales para alimentar vehículos eléctricos. Las baterías de los vehículos eléctricos también se pueden transformar para alimentar los hogares, ahorrando dinero a sus propietarios. Con científicos de todo el mundo haciendo sonar la alarma sobre los crecientes peligros y costos del cambio climático, exploremos algunas ideas de vanguardia que podrían transformar la forma en que las tecnologías actuales reducen los efectos del calentamiento global, de cinco posibilidades. 1. Canales solares: energía + protección del agua ¿Qué pasaría si los paneles solares hicieran una doble función, protegiendo los suministros de agua mientras producen más energía? California está desarrollando los primeros canales solares de los Estados Unidos, con paneles solares construidos sobre algunos de los canales de distribución de agua del estado.
Estos canales corren por miles de millas a través de ambientes áridos, donde el aire seco aumenta la evaporación en un estado frecuentemente problemático por la escasez de agua. “En un estudio de 2021, mostramos que cubrir las 4,000 millas de los canales de California con paneles solares ahorraría más de 65 mil millones de galones de agua al año al reducir la evaporación”. Eso es suficiente para regar 50,000 acres de tierras de cultivo o satisfacer las necesidades residenciales de agua de más de 2 millones de personas", escribe el profesor de ingeniería Roger Bales de la Universidad de California, Merced. También expandirían la energía renovable sin ocupar tierras cultivables.
Otros países, incluidos China e India, también están probando las granjas solares sobre el agua. Solar Aquagrid LLC, CC BY-ND La investigación muestra que las actividades humanas, particularmente el uso de combustibles fósiles para la energía y el transporte, están calentando inequívocamente el planeta y aumentando el clima extremo. El aumento de la energía renovable, actualmente alrededor del 20% de la generación de electricidad a escala de servicios públicos de los Estados Unidos, puede reducir la demanda de combustibles fósiles. Colocar paneles solares sobre agua sombreada también puede mejorar su potencia de salida. El agua más fría reduce la temperatura de los paneles en aproximadamente 10 grados Fahrenheit (5.5 grados Celsius), aumentando su eficiencia, escribe Bales. 2. La energía geotérmica podría aumentar los suministros de baterías
Para que la energía renovable reduzca las emisiones globales de gases de efecto invernadero, los edificios y los vehículos deben poder usarla. Las baterías son esenciales, pero la industria tiene un problema en la cadena de suministro. La mayoría de las baterías utilizadas en vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de servicios públicos son baterías de iones de litio, y la mayoría del litio utilizado en los Estados Unidos proviene de Argentina, Chile, China y Rusia. China es el líder en el procesamiento de litio.
Geólogos e ingenieros están trabajando en un método innovador que podría impulsar el suministro de litio de Estados Unidos en el país mediante la extracción de litio de salmueras geotérmicas en la región del Mar de Salton en California. Las salmueras son el líquido sobrante en una planta geotérmica después de que el calor y el vapor se utilizan para producir energía. Ese líquido contiene litio y otros metales como manganeso, zinc y boro. Normalmente, se bombea de nuevo bajo tierra, pero los metales también se pueden filtrar. Cómo se extrae el litio durante la producción de energía geotérmica. Cortesía de Controlled Thermal Resources https://youtu.be/oYtyEVPGEU8 El litio es esencial para las baterías que hacen funcionar los vehículos eléctricos de hoy en día. Las baterías de iones de litio también se utilizan para el almacenamiento de energía a escala de servicios públicos. La mayor parte del suministro de litio de los Estados Unidos proviene de otros países, pero eso puede cambiar pronto. Las empresas están probando nuevos métodos de producción de energía geotérmica que extraen litio de las salmueras geotérmicas en el agua traída para producir vapor para turbinas. Así es como funciona el proceso. "Si los proyectos de prueba ahora en curso demuestran que el litio de grado de batería se puede extraer de estas salmueras de manera rentable, 11 plantas geotérmicas existentes a lo largo del Mar de Salton solo podrían tener el potencial de producir suficiente metal de litio para proporcionar aproximadamente 10 veces la demanda actual de los Estados Unidos", escriben el geólogo Michael Mc. Kibben de la Universidad de California, Riverside, y el académico de política energética Bryant Jones de la Universidad Estatal de Boise. El presidente Joe Biden invocó la Ley de Producción de Defensa el 31 de marzo de 2022 para proporcionar incentivos a las empresas estadounidenses para extraer y procesar minerales más críticos para las baterías. 3. Hidrógeno verde y otras ideas de almacenamiento Los científicos también están trabajando en otras formas de impulsar la cadena de suministro de minerales de las baterías, incluido el reciclaje de litio y cobalto de baterías viejas. También están desarrollando diseños con otros materiales, explicó Kerry Rippy, investigador del Laboratorio Nacional de Energía Renovable. La energía solar concentrada, por ejemplo, almacena energía del sol calentando sal fundida y usándola para producir vapor para impulsar generadores eléctricos, similar a cómo una planta de energía de carbón generaría electricidad. Sin embargo, es caro y las sales que se usan actualmente no son estables a temperaturas más altas, escribe Rippy. El Departamento de Energía está financiando un proyecto similar que está experimentando con arena calentada. Los desafíos del hidrógeno, incluida su historia de combustibles fósiles. https://youtu.be/fkX-H24Chfw Ha sido aclamado como combustible del futuro. El hidrógeno es limpio, flexible y energéticamente eficiente. Pero en la práctica hay enormes obstáculos que superar antes de que se pueda lograr una adopción generalizada. Los combustibles renovables, como el hidrógeno verde y el amoníaco, proporcionan un tipo diferente de almacenamiento. Dado que almacenan energía como líquido, pueden ser transportados y utilizados para el envío o combustible para cohetes. El hidrógeno recibe mucha atención, pero no todo el hidrógeno es verde. La mayor parte del hidrógeno utilizado hoy en día se produce en realidad con gas natural, un combustible fósil. El hidrógeno verde, por el contrario, podría producirse utilizando energía renovable para alimentar la electrólisis, que divide las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, pero nuevamente, es costoso.
"El desafío clave es optimizar el proceso para que sea eficiente y económico", escribe Rippy. "La recompensa potencial es enorme: energía inagotable y completamente renovable". 4. Usar su EV para alimentar su hogar Las baterías también podrían convertir su vehículo eléctrico en una batería móvil gigante capaz de alimentar su hogar. Solo unos pocos vehículos están diseñados actualmente para la carga de vehículo a hogar, o V2H, pero eso está cambiando, escribe el economista de energía Seth Blumsack de la Universidad Estatal de Pensilvania. Ford, por ejemplo, dice que su nueva camioneta F-150 Lightning podrá alimentar una casa promedio durante tres días con una sola carga. Cómo la carga bidireccional permite que los vehículos eléctricos alimenten los hogares. https://youtu.be/w4XLBOnzE6Q Los vehículos eléctricos han existido durante más de un siglo, y en ese tiempo el flujo de electrones operaba en una sola dirección: en la batería del vehículo. Sin embargo, ese puede no ser siempre el caso en el futuro. General Motors y Pacific Gas & Electric, una empresa de servicios públicos de California, han anunciado una empresa conjunta para desarrollar un sistema de carga bidireccional controlado por computadora que permitirá a los vehículos eléctricos enviar corriente al hogar. El sistema está diseñado para abordar las interrupciones de energía de la red y se basa en la plataforma de vehículos eléctricos Ultium de GM. Se espera que el sistema se desarrolle rápidamente, con pruebas de clientes para fines de 2022. Blumsack explora los desafíos técnicos a medida que V2H crece y su potencial para cambiar la forma en que las personas administran el uso de energía y cómo las empresas de servicios públicos almacenan energía. Por ejemplo, escribe, "algunos propietarios podrían esperar usar su vehículo para lo que los planificadores de servicios públicos llaman 'afeitado máximo': extraer energía doméstica de su EV durante el día en lugar de depender de la red, reduciendo así sus compras de electricidad durante las horas de mayor demanda". 5. Capturar carbono del aire y bloquearlo Otra tecnología emergente es más controvertida. Los seres humanos han puesto tanto dióxido de carbono en la atmósfera en los últimos dos siglos que simplemente detener el uso de combustibles fósiles no será suficiente para estabilizar rápidamente el clima. La mayoría de los escenarios, incluso en los recientes informes del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, muestran que el mundo también tendrá que eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera La tecnología para capturar dióxido de carbono del aire existe, se llama captura directa de aire, pero es costosa.
Ingenieros y geofísicos como David Goldberg de la Universidad de Columbia están explorando formas de reducir esos costos combinando la tecnología de captura directa de aire con la producción de energía renovable y el almacenamiento de carbono, como las turbinas eólicas marinas construidas sobre formaciones rocosas submarinas donde el carbono capturado podría estar encerrado.
Estados Unidos tenía siete turbinas eólicas marinas operativas con 42 megavatios de capacidad en 2021. El objetivo de la administración Biden es de 30.000 megavatios para 2030. Foto AP/Michael Dwyer La planta de captura directa de aire más grande del mundo, lanzada en 2021 en Islandia, utiliza energía geotérmica para alimentar sus equipos. El dióxido de carbono capturado se mezcla con agua y se bombea a formaciones de basalto volcánico bajo tierra. Las reacciones químicas con el basalto lo convierten en un carbonato duro. Goldberg, quien ayudó a desarrollar el proceso de mineralización utilizado en Islandia, ve un potencial similar para futuros parques eólicos marinos de Estados Unidos. Las turbinas eólicas a menudo producen más energía de la que sus clientes necesitan en un momento dado, lo que hace que el exceso de energía esté disponible. "Construidas juntas, estas tecnologías podrían reducir los costos de energía de la captura de carbono y minimizar la necesidad de tuberías en tierra, reduciendo los impactos en el medio ambiente", escribe Goldberg. Martin Eduardo Lucione https://facebook.com/Ecoalfabetizacion https://issuu.com/martinlucione Extraído The Conversation Environment + Climate Stacy Morford