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Oct 30, 2023

Tecnología: impulsando el futuro de la energía

En lo profundo del núcleo del Sol, dos protones de átomos de hidrógeno chocan violentamente. Bajo una inmensa presión, se fusionan y liberan grandes cantidades de energía en un proceso conocido como fusión nuclear. De viaje

En lo profundo del núcleo del Sol, dos protones de átomos de hidrógeno chocan violentamente. Bajo una inmensa presión, se fusionan y liberan grandes cantidades de energía en un proceso conocido como fusión nuclear. Parte de esta energía solar, viajando a la velocidad de la luz, llega a la Tierra, donde alimenta nuestro planeta. Desde teteras hasta automóviles, casi toda la energía de la que dependemos proviene del sol: los combustibles fósiles alguna vez fueron plantas energizadas por la fotosíntesis; los paneles solares absorben la luz solar y la convierten en electricidad; Incluso los parques eólicos y las centrales hidroeléctricas dependen de la energía del sol para calentar la tierra y el mar y crear el viento y los ríos alimentados por la lluvia que hacen girar sus turbinas. Para impulsar nuestras vidas cada vez más electrificadas, existe una gran cantidad de fuentes de energía limpias y renovables a las que podemos recurrir. Y la tecnología está a la vanguardia para aprovechar esta energía renovable de manera más eficiente.

Los paneles solares son una de las energías renovables más omnipresentes y ya generan más del 3,5 por ciento de la electricidad mundial. Pero hay margen de mejora: capturar sólo una hora de la luz solar del mundo alimentaría al planeta durante un año. No sólo se están instalando más paneles solares, sino que la tecnología también está encontrando formas de hacerlos más eficientes. Colocar lentes hexagonales en la capa protectora de vidrio de un panel, por ejemplo, puede concentrar la luz entrante para lograr una tasa de eficiencia de alrededor del 30 por ciento, en comparación con un estándar de la industria del 15 al 22 por ciento. Agregar finas capas de silicio a ambos lados de una célula solar aumenta su eficiencia a alrededor del 25 por ciento.

Sin embargo, con el silicio, uno de los componentes de los paneles solares tradicionales que consume más energía, la ciencia ha desarrollado una alternativa utilizando cristales de perovskita. Estos pueden hacerse tanto transparentes como flexibles, lo que brinda la posibilidad de utilizar materiales de construcción fotovoltaicos, como ventanas y tejas, e incluso telas portátiles. Otro gran avance ha sido la tecnología PERC (Passivated Emitter Rear Cell), que refleja la luz no absorbida hacia la célula solar para tener una segunda oportunidad de convertirla en electricidad. PERC también permite que los paneles solares sean bifaciales, capturando la luz solar en ambos lados con tecnología de seguimiento solar moviendo el panel para garantizar la máxima exposición.

Entre las formas más reconocibles de energía renovable se encuentra la energía eólica, siendo las turbinas eólicas una característica cada vez más común tanto en los paisajes como en las costas. El viento ya genera más del seis por ciento de la electricidad mundial y se están desarrollando tecnologías que harán que las turbinas eólicas sean más baratas, más eficientes y más potentes. Se ha prestado especial atención a las palas que captan la energía cinética del viento, con mejoras tecnológicas, incluida la impresión 3D, que permiten construir palas más largas y livianas para una mayor eficiencia. La investigación también ha agregado una punta suavemente curvada a la pala que la ayuda a aprovechar al máximo incluso los vientos suaves, y palas inteligentes que pueden ajustarse al flujo del viento para lograr el máximo rendimiento.

El modelado por computadora de la compleja física del flujo del viento no solo determina las mejores ubicaciones para la energía eólica, sino también la configuración precisa de las turbinas eólicas para maximizar el viento que atrapan a medida que fluye a través del parque. Incluso se han desarrollado turbinas desviadoras de viento que desvían el viento que golpea la torre hacia las aspas para aprovechar aún más energía. Más allá de esto, los desarrollos futuros que se están explorando incluyen la energía eólica aérea, que funciona como una cometa; la ausencia de una torre hace que sea más barato de implementar y capaz de alcanzar altitudes más altas donde los vientos suelen ser más fuertes.

Con diferencia, el mayor productor de energía renovable es la energía hidroeléctrica: el agua corriente genera alrededor del 17 por ciento de la electricidad mundial. A pesar de tener más de un siglo de experiencia a sus espaldas, la tecnología hidroeléctrica todavía está mejorando. Una de las mayores oportunidades es la energía hidroeléctrica de baja caída, que puede generar electricidad incluso desde una pendiente suave. El desarrollo de un sistema de tornillo hidrodinámico de Arquímedes, en el que el agua fluye por el tornillo y lo hace girar a medida que desciende, ha demostrado con qué eficacia se puede implementar la energía hidroeléctrica de baja caída para la generación hidroeléctrica generalizada a pequeña escala.

El uso de tecnología para recopilar y analizar datos también está mejorando la eficiencia: muchas plantas hidroeléctricas tienen décadas de antigüedad, por lo que evaluar los detalles de su deterioro puede prevenir problemas de manera proactiva. Aún más, las herramientas analíticas como el pronóstico hidrológico, el análisis de sistemas hidroeléctricos estacionales, la programación diaria y las operaciones en tiempo real están ayudando a que las plantas hidroeléctricas funcionen de manera más eficiente. Esto se vuelve aún más importante a medida que el cambio climático genera flujos de agua más variables y extremos, para los cuales el pronóstico meteorológico de alta tecnología será crucial.

Con toda esta energía proveniente del sol, los científicos están trabajando para imitar la fusión nuclear del sol en la Tierra. Considerada durante mucho tiempo material de ciencia ficción, la realidad de que la fusión nuclear proporcione energía segura y abundante en la Tierra es cada vez más una cuestión de "cuándo", no de "si". Un proyecto que trabaja para demostrar la viabilidad de la fusión nuclear es ITER, el Reactor Experimental Termonuclear Internacional. El proyecto ITER, que aborda uno de los mayores desafíos técnicos y tecnológicos jamás enfrentados, reúne a científicos de todo el mundo para construir la máquina más grande de su tipo, el ITER Tokamak. Aquí es donde los isótopos de hidrógeno se calentarán a 150 millones de grados Celsius, fusionándose teóricamente para liberar 10 veces más energía de la que absorben. Con más de un millón de componentes y 10 millones de piezas, la tecnología es clave para un proyecto de esta escala. Y la empresa de servicios tecnológicos Capgemini lleva años trabajando con ITER.

Capgemini se asocia con empresas y organizaciones para transformar sus actividades aprovechando el poder de la tecnología. Al trabajar con ITER, Capgemini ha brindado una gran cantidad de apoyo para hacer realidad su visión combinando ingeniería, tecnología y experiencia en gestión de proyectos. Desde apoyar la construcción de edificios técnicos hasta aplicar experiencia en ingeniería avanzada para garantizar que las visiones de científicos e ingenieros sean viables, Capgemini ha trabajado con ITER durante más de una década para hacer realidad este proyecto sin precedentes. También ha estado desarrollando características para un gemelo digital: una copia digital precisa del Tokamak propuesto. Al reunir todos los datos disponibles de manera que sean accesibles para todos los involucrados, el gemelo digital permitirá probar cada elemento, simulando las etapas de construcción y mejorando el diseño identificando y resolviendo problemas. Al colocar todos los datos en una única fuente unificada, Capgemini permitirá al ITER tomar decisiones más informadas y mejorar la eficiencia y el rendimiento generales del proyecto. La visión es que el gemelo digital sea un componente fundamental para poner en práctica este experimento para las generaciones venideras.

Mientras el mundo busca poner fin a su dependencia de los combustibles fósiles, las mejoras que se están realizando en los sectores solar, eólico e hidráulico, junto con la promesa de la fusión nuclear, son cruciales para alcanzar el Objetivo de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas de lograr un acceso asequible, confiable, sustentable y energía moderna para todos. Tenemos la capacidad de generar energía libre de carbono: el sol ha proporcionado la respuesta y la tecnología está ayudando a desbloquearla.