(La UPEA): La Carrera Ciencias Físicas y Energías Alternativas de la Universidad Pública de El Alto (UPEA) convoca a los interesados a inscribirse para la Prueba de Suficiencia Académica.

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Convocatorias UPEA 2022

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(La UPEA). Malla Curricular o Pensum de Materias de la Carrera de Ciencias Físicas y Energías Alternativas de la Universidad Pública de El Alto (UPEA).

CIENCIAS FÍSICAS Y ENERGÍAS ALTERNATIVAS UPEA: PLAN DE ESTUDIOS

LICENCIATURA: La carrera comprende un total de 9 semestres.

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(La UPEA). La Carrera de Ciencias Físicas y Energías Alternativas de la Universidad Pública de El Alto (UPEA) convoca a los interesados a inscribirse a la Prueba de Suficiencia Académica.

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Convocatorias UPEA 2021.

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En esta pregunta aparentemente sencilla se esconden temas tecnológicos, técnicos y, como no, económicos. Factores que se ven afectados por el desarrollo de la actual pandemia, aunque no siempre de forma negativa. En estos últimos meses se ha demostrado que un aumento sustancial de generación de energías renovables es más que posible.

En algunos casos, estamos hablando de un aumento porcentual con respecto a la demanda total. Al bajar esta en valor absoluto, las energías renovables han representado un porcentaje más alto que no se esperaba hasta dentro de una década. Marzo de 2020 registró de manera puntual el porcentaje más alto (78,8 %) jamás registrado en España de electricidad generada mediante energías renovables, libres de CO₂. En abril se alcanzó el máximo histórico de penetración diaria con un 70,9 %.

2019, año récord en potencia renovable

El aumento de energías renovables en España en el año 2019, como consecuencia del desarrollo de la potencia asignada por las subastas realizadas, ha provocado que fuera el año más importante en volumen de energía producida de la historia de las renovables en España hasta ahora.

La fecha límite del 31 de diciembre de 2019 aceleró los proyectos y permitió ver un nuevo récord de nueva potencia renovable en nuestro país: 7 051 MW renovables, tanto en grandes plantas conectadas a red como en instalaciones distribuidas de autoconsumo.

Al haberse puesto en marcha muchos de los proyectos realizados a finales de 2019, el incremento en la generación de dichas energías se notará cuando se realice el balance de 2020.

Casi el 75 % de toda la capacidad mundial instalada en 2019 fue renovable (2 537 GW), ya que el sector renovable instaló 176 GW de capacidad de generación a nivel mundial en 2019, cifra ligeramente inferior a los 179 GW incorporados en 2018.

Sin embargo, la nueva energía renovable representó el 72 % de toda la energía puesta en marcha en 2019, según los nuevos datos publicados por la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA). La energía solar y la eólica contribuyeron con el 90 % de la capacidad renovable total añadida el año pasado.

Por lo tanto, y teniendo en cuenta esta evolución, empezamos a verificar que la viabilidad técnica y económica de suministrar completamente las necesidades de electricidad al 100 % con energías renovables es un hecho más que constatable.

La única posibilidad contra el cambio climático

Era necesario un cambio de paradigma respecto al papel que pueden y deben jugar las energías renovables. Los expertos en cambio climático de Naciones Unidas (IPCC) tienen más que confirmado que el ser humano está provocando un rápido calentamiento global sin precedentes, cuyas consecuencias pueden resultar muy perjudiciales para la vida y que está causado por emisiones debidas principalmente al sistema energético actual, basado en la quema de combustibles fósiles.

También está claro que hay que ser realistas y desechar nuevas vueltas de tuerca de las energías convencionales (el carbón limpio, construcción de nuevas centrales nucleares o prolongación de vida de las actuales, posibilidad futura del futuro reactor de fusión nuclear, hidrógeno obtenido con energías contaminantes, sumideros de carbono, captura y almacenamiento de CO₂, etc.). Estas presentan falsas soluciones al cambio climático, mientras esconden otros graves impactos ambientales y absorben masivos recursos económicos.

La única solución real al cambio climático pasa necesariamente por la sustitución completa de los combustibles fósiles por energías renovables, junto a un uso más eficiente de la energía.

Por eso deberemos volver a preguntarnos las viejas preguntas que nos hemos estado haciendo en las últimas décadas sobre si se pueden sustituir las energías convencionales por energías renovables, si estas últimas serían suficientes para cubrir la demanda energética de la sociedad, o si esto sería posible en España.

También debemos tener en cuenta otros problemas de gestionabilidad (ya que las energías renovables más importantes no lo son), preguntándonos si habría energía disponible en todos los momentos del día y si costaría más un sistema basado en renovables.

Pero sobre el enorme potencial de las energías renovables en nuestro país no hay lugar a duda. Es tan elevado que las tecnologías renovables disponibles en España permitirían producir más de diez veces la demanda de energía total que teóricamente tendremos en 2050.

¿Es viable un sistema eléctrico 100 % renovable?

En cuanto a las preguntas sobre la viabilidad técnica y económica, podemos decir que un sistema 100 % renovable es técnicamente posible. La clave está en combinar las distintas tecnologías renovables disponibles (termosolar, fotovoltaica en suelo o en edificios, eólica terrestre o marina, hidráulica de embalses existentes o de pequeños saltos, energía de las olas, biomasa o geotérmica) de forma que siempre exista la capacidad de producir lo necesario.

Además, con todos los objetivos medioambientales establecidos por la UE, está también más que demostrado que el sistema energético basado en energías contaminantes es insostenible. Además, no se internalizan todos sus costes, por lo que nos conduciría irremediablemente a un notable incremento del precio de la electricidad generada.

Si analizamos el último estudio de la consultora Lazard, las fuentes de menor coste en 2050 seguro que serán las renovables. Lo indican de forma clara el despegue de la fotovoltaica y la eólica en los últimos, con otras renovables cada vez más cerca de alcanzar su madurez industrial.

La realidad ha superado nuestras propias previsiones y muchas tecnologías renovables suponen ya hoy en día la opción de menor coste para instalar nueva capacidad de generación. Y eso que las externalidades ambientales siguen sin ser incorporadas en los costes de las energías convencionales. Se incorporan a un coste inferior, y en muchos casos muy inferior, al proyectado para nuclear y térmica de ciclo combinado.

La contribución de cada fuente renovable

Recientes estudios de la Universidad de Stanford, apoyan cada vez más estas tesis sobre cómo conseguir el 100 % renovables. En ellos se mostraba que 143 países podrían alcanzar el 100 % renovable para dentro de 30 años, con lo que ellos llamaban el WWS, siglas de wind, water and solar (agua, eólica y solar).

En el caso español, los datos son sorprendentes. La demanda de uso final de energía descendería un 60 % hasta los 65,7 GW para 2050 respecto a la continuación del modelo actual.

Estos datos tienen en cuenta distintos factores. Entre ellos destaca la electrificación del transporte y de los hogares y una eficiencia energética llevada a su máxima expresión.

Lo más interesante es que el mix de generación para conseguir esos 100 % renovables con el modelo WWS pasaría por tener una distribución de energías renovables donde la energía solar fotovoltaica tiene la mayor contribución. Aportaría casi 100 GW, repartidos de la siguiente forma: 36,42 GW instalados en tejados solares de edificios públicos, pymes, fábricas, etc; 33,55 GW de grandes plantas fotovoltaicas y 29,7 GW de autoconsumo fotovoltaico en los hogares. El despliegue de autoconsumo es abrumador.

El modelo dice que la eólica terrestre tendría que alcanzar los 93,73 GW de capacidad instalada, mientras que añade unos 15,61 GW de eólica marina, una tecnología que está comenzando a desarrollarse ahora en España.

A ello habría que sumar algo de termosolar con almacenamiento hasta los 5,86 GW y unos 2 GW de energía de las olas y un gigavatio de las corrientes marinas. El resto de tecnologías, incluida la hidroeléctrica, se mantendría igual que hasta ahora.

Almacenamiento y coste económico

Con este mix y para poder conseguir ese suministro 100 % renovable es fundamental el almacenamiento. Los investigadores trabajan con distintas tecnologías de almacenamiento desde la hidráulica hasta el bombeo, pasando por baterías o el almacenamiento de calor con tecnologías como la termosolar o la geotérmica. No debemos olvidar el hidrógeno que también formaría parte del mix energético, teniendo un protagonismo importante a la hora de almacenar energía.

El coste total de alcanzar el 100 % renovables sería de 412 000 millones de euros, es decir, un tercio aproximado de todo el PIB. Según los datos, el coste nivelado de energía será de 8,21 céntimos de euro por kWh teniendo en cuenta todo, para un coste anual de 47 200 millones.

Asimismo, el estudio refleja que durante estos 30 años se crearían un total de 180 000 puestos de trabajo netos.

Si todo lo anterior lo comparamos con el PNIEC (Plan Nacional Integrado de Energía y Clima), podemos ver algunas similitudes en los avances previstos en España para 2030 en eólica (hasta los 50 GW), fotovoltaica (hasta los 37 GW), termoeléctrica (hasta los más de 7 GW), bombeo hidráulico (incremento de casi 4 GW). Además, se eleva en diez años hasta el 42 % la participación de las renovables en el consumo final de energía. A día de hoy solo supone el 15 %.

Finalmente, no debemos olvidar que la integración masiva de energías renovables en la red eléctrica no debe comprometer los requisitos del sistema (calidad, fiabilidad, estabilidad y seguridad), para cuyo cumplimiento los sistemas de protección juegan un papel destacado. Es necesario minimizar el impacto de dicha integración sobre la seguridad del sistema. Esto constituye uno de los grandes retos que deberán afrontar los gestores de las redes eléctricas actuales y futuras.// The Conversation

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Un proyecto que parecía extraído de una novela de ciencia ficción, el cual contaba con 1000 millones de dólares de inversión y varias promesas de revolucionar la generación de energía por medio del sol. Una de las primeras centrales térmicas solares, y que buscaba convertirse en un ejemplo para todo el mundo.

Este es el caso de 'Crescent Dunes', una planta solar que hoy está muerta ya que nunca logró su objetivo al verse rebasada, irónicamente, por el éxito de la energía solar, e incluso algunas malas gestiones.

Estados Unidos quería "ganar el futuro"

Era finales de septiembre de 2011, y en Estados Unidos se anunciaba la puesta en marcha de un ambicioso proyecto de energía solar conocido como 'Crescent Dunes', el cual contaba con el apoyo de varias compañías privadas y hasta el mismo gobierno de presidente Barack Obama.

Se trataba de una central térmica solar (CSP) de 110 MW con una capacidad de almacenamiento de hasta 1,1 GWh, la cual estaría situada cerca de Tonopah, a unos 310 km al noroeste de Las Vegas, en el estado de Nevada. El proyecto estaba a cargo de Tonopah Solar Energy y sería desarrollado por SolarReserve, que era una de las compañías más grandes en el desarrollo de energía solar.

Para echar a andar la construcción de la planta, Tonopah Solar Energy recibió 737 millones de dólares por parte del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE), además de inversiones privadas de Citigroup y otras compañías. En total, el presupuesto era de 1.000 millones de dólares, que servirían para conseguir lo último en tecnología para la fabricación de una planta solar térmica.

A todo se esto se le sumó el apoyo de diversos políticos, como Harry Reid, senador de Nevada, quien fue quien otorgó el permiso para la construcción de la planta en terrenos públicos. Incluso se hizo un evento en Washington para celebrar este gran paso hacia la adopción de energías renovables en Estados Unidos, donde Kevin Smith, CEO de SolarReserve, declaró estar "orgulloso" de que todos estuvieran haciendo algo "para ganar el futuro".

Energía solar/térmica incluso durante las noches

El proyecto de 'Crescent Dunes' consistía en la instalación de 10.347 espejos (heliostatos) que forman una espiral de más de tres kilómetros de ancho en torno a una torre en medio del desierto. Con cada espejo se buscaba recoger la luz solar para concentrar energía térmica en dicha torre de casi 200 metros de altura, esto con el objetivo de calentar sal fundida que circula desde la torre hasta un tanque de almacenamiento, donde se utiliza para producir vapor y generar electricidad.

Cada heliostato está compuesto por 35 placas de espejo 1,8 m, lo que ofrece un área total de 115,7 metros cuadrados. Lo atractivo de este método es que todo el exceso de energía térmica se almacena en la sal fundida y puede utilizarse para generar energía durante un máximo de diez horas, que incluso sirve durante la noche y cuando no hay luz solar directa.

Víctima del éxito de la energía solar

Durante la construcción de la planta, SolarReserve cerró un contrato con NV Energy, quien abastece de energía a varias zonas del estado de Nevada, para que fueran los únicos clientes del proyecto con una exclusividad de 25 años. Una de las condiciones es que SolarReserve les congelaría el precio de la energía generada durante todo ese tiempo.

La construcción de 'Crescent Dunes' terminó a finales de 2013, y después de varias pruebas y algunos retrasos durante 2014, la planta empezó a operar formalmente en septiembre de 2015. En octubre de 2016, la planta tuvo que ser apagada debido a una fuga en un tanque de sales fundidas, y después de las reparaciones volvió a operar en julio de 2017.

La planta nunca consiguió generar la energía que prometió SolarReserve, la cual presentó una media del 20% y fue hasta 2018 cuando alcanzó su mayor pico al llegar al 40% de generación de energía. Ante esto, NV Energy decidió rescindir el contrato debido a que en tres años de operación nunca se llegó a la generación de energía prometida, lo que llevó al cierre de 'Crescent Dunes' en el mes de abril de 2019.

Para darnos una idea del porqué NV Energy decidió abandonar el proyecto, en 2011 la generación de energía solar en Estados Unidos costaba unos 355 dólares el MWh, y el apostar por 'Crescent Dunes' les costaría sólo 135 dólares el MWh. Lo que no esperaban es que el coste de MWh bajará drásticamente en los próximos años hasta llegar a los 50 dólares en 2019, mientras ellos lo seguían pagando a 135 dólares. Y si a esto le sumamos que nunca obtuvieron la cantidad de energía prometida, entonces era claro que el negocio estaba muerto.

Uno de los más grandes y dolorosos descalabros de la energía solar

NV Energy demandó a SolarReserve, quien a día de hoy está envuelta en litigios y acusaciones por la mala gestión de 'Crescent Dunes'. Y es que el principal problema fue, curiosamente, su costosa tecnología, la cual se vio rebasada ante la disminución en los precios de los paneles solares y la mejora en su eficiencia en los últimos diez años. Esto hace que actualmente una granja solar basada en paneles fotovoltaicos represente una fracción del coste de la operación de una planta CSP, como 'Crescent Dunes'.

Y es que una instalación como 'Crescent Dunes' además requiere de piezas especificas y personal calificado para mantener la operación y ser eficiente, por lo que el problema iba más allá que la simple generación de energía.

'Crescent Dunes' pasó a manos del Departamento de Energía estadounidense en agosto de 2019 como parte de una expropiación a SolarReserve, esto tras no cumplir con las fechas de pago de los prestamos.

Actualmente no se sabe qué pasará con 'Crescent Dunes' exactamente, buscan resucitar el proyecto. Mientras tanto SolarReserve presentó una demanda en contra de la expropiación de la instalación, donde a su vez demandó a ACS Cobra, una compañía española que fue la responsable de diseñar los tanques de sal. Según la demanda, los tanques estaban mal diseñados, lo que provocaba pérdidas de sal y el tener que detener la operación de la planta.

Tampoco se sabe que pasará con el resto de proyectos que están a cargo de SolarReserve, como 'Sandstone', cuya inversión superaba los 5.000 millones de dólares para construir una planta térmica de 2.000 megavatios.// Xataka

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Cada vez estamos más acostumbrados a los vehículos eléctricos: patinetes, bicicletas, motos, coches... Pero en nuestro (anticuado) esquema mental, aún seguimos pensando que los motores eléctricos tienen una potencia limitada, y por eso nos asombra cuando anuncian un camión o un autobús eléctrico. Pero los motores eléctricos ya no tienen nada que envidiar a los de combustible, sin importar el tamaño ni la potencia requerida. Un buen ejemplo lo tenemos en el primer crucero que navega solo con electricidad. Un auténtico hito de la navegación.

Se trata del MS Roald Amundsen, un crucero de la naviera noruega Hurtigruten, que fue botado esta semana, y se ha convertido en el primer crucero de la historia que ha navegado solo con baterías.

Su nombre quizá te resulte familiar, ya que un homanaje al mítico explorador noruego Roald Amundsen, el primer hombre en cruzar la Antártida, y el primero en alcanzar el Polo Sur, en 1911. Su muerte es igual de épica: su avión desapareció en 1928, en una operación de rescate en el Ártico.

El crucero MS Roald Amundsen no es un barco completamente eléctrico. Es un híbrido que utiliza diésel y electricidad. De hecho solo puede navegar con baterias el 20% del tiempo. Pero ya es un hito que una nave de estas características navegue solo con motores eléctricos.

El MS Roald Amundsen es un barco descomunal. Mide 150 metros de largo, y pesa 20.889  toneladas. Transporta a 530 pasajeros distribuidos en 265 camarotes, y a una tripulación de 151 marineros. Su velocidad de crucero alcanza los 15 nudos.

Aunque se ha botado esta semana empezará a operar a finales de verano, con trayectos cortos por las costas de Noruega. El año que viene cruzará el Atlántico hasta Norteamérica, y después comenzará a ofrecer cruceros por la Antártida, ya que está diseñado para navegar por aguas frías.

La naviera Hurtigruten está construyendo un segundo crucero híbrido, el MS Fridtjof Nansen, con unas características muy similares.

Un hito de la navegación, y una nueva era para el transporte recreativo marítimo.// CH

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Dentro de unas pocas décadas, todas nuestras necesidades energéticas, la electricidad, la industria, el transporte, los edificios y la agricultura, **tendrán que provenir de fuentes libres de carbono*?.

Esto requerirá enormes cambios en poco más de una generación, y requerirá soluciones, tecnologías y políticas innovadoras. Por ejemplo, a fin de cumplir sus objetivos climáticos, la Unión Europea se ha comprometido a transformar sus sectores de la electricidad, el transporte, los edificios y la industria para que sean completamente, o casi completamente, neutrales en cuanto al carbono para 2050.

Se trata de una Tercera Revolución Industrial, y la economía del hidrógeno será parte integrante de ella, jugango un papel crucial en la realización de este cambio fundamental en nuestros sistemas energéticos. Puede constituir -y constituirá- una parte clave de la solución al cambio climático.

El hidrógeno a día de hoy

El hidrógeno es el elemento más abundante del universo y está disponible en grandes cantidades en los mares y la atmósfera, pero, hay un problema, es necesario separarse del oxígeno del agua para poder utilizarse con fines industriales.

El hidrógeno se puede extraer de combustibles fósiles y biomasa, del agua o de una mezcla de ambos. El gas natural es actualmente la principal fuente de producción de hidrógeno, y representa alrededor de las tres cuartas partes de la producción mundial de hidrógeno que representa aproximadamente el 6% del uso mundial de gas natural. Al gas le sigue el carbón, debido a su papel dominante en China, y una pequeña fracción se produce a partir del uso de petróleo y electricidad. Por lo tanto, el problema que tenemos es que su producción es contaminante que no encajan con los desafíos verdes en el largo plazo.

El coste de producción de hidrógeno a partir de gas natural está influenciado por una variedad de factores técnicos y económicos, siendo los precios del gas y los gastos de capital los dos más importantes.

Los costes de combustible son el componente de coste más grande, y representan entre el 45% y el 75% de los costes de producción. Los bajos precios del gas en Oriente Medio, Rusia y América del Norte dan lugar a algunos de los costes de producción de hidrógeno más bajos. Los importadores de gas como Japón, Corea, China e India tienen que lidiar con precios de importación de gas más altos, y eso genera mayores costes de producción de hidrógeno.

Hoy en día, se producen más de 70 millones de toneladas de hidrógeno cada año, cuya principal fuente de extracción es el gas natural (es decir, el hidrógeno gris). Cuando se extrae mediante combustibles fósiles, la producción de hidrógeno es intensiva en energía, responsable de unos 830 millones de toneladas de emisiones de CO2 al año, lo que supone un problema medioambiental.

Del hidrógeno gris al hidrógeno verde

Como vemos el hidrógeno tiene un factor contaminante por los elementos que se utilizan para su producción. Sin embargo, los electrolizadores, alimentados por electricidad generada a partir de energías renovables, ofrecen una alternativa sostenible. Este proceso ofrece un resultado: el hidrógeno verde que supone la electrólisis del agua para extraer el hidrógeno.

Sucede que menos del 0,1% de la producción mundial de hidrógeno dedicado hoy en día se considera hidrógeno verde, pero eso podría cambiar. Entre 2014 y 2019, la producción mundial de electricidad eólica se duplicó mientras que la producción mundial de electricidad solar se cuadruplicó.

Si pensamos en 2019, las tecnologías renovables representaron el 71,4% del aumento en la producción neta de electricidad, de acuerdo con una tendencia creciente que ha visto cómo la participación renovable del total de la mezcla eléctrica de la OCDE aumentó en un punto porcentual por año en promedio desde 2009 para alcanzar el 28,8% en 2019.

La Agencia Internacional de la Energía (AIE) prevé que el rápido crecimiento del mercado de las energías renovables, en particular la solar y la eólica, durante la próxima década aumentará exponencialmente la disponibilidad de electricidad renovable, reduciendo así su coste.

Este es un factor positivo si se une a la demanda de electrolizadores capaces de producir hidrógeno verde que ya está creciendo rápidamente con una capacidad de electrolizadores prevista de 40 GW en la UE para 2030. El aumento de la disponibilidad de hidrógeno verde ayudará así a reducir su coste hasta en un 30% para 2030 y en un 50% para 2050.

El gran futuro en el ámbito industrial

El hidrógeno verde es un vector energético clave para lograr la neutralidad del carbono, ya que permite satisfacer la demanda de energía limpia en sectores de difícil elección como por ejemplo la industria petroquímica, los fertilizantes, el transporte pesado y demás.

Su gran ventaja es que se puede almacenar y gestionar grandes cantidades de energía durante largos períodos de tiempo. Además, inyectada y mezclada en la red de gas, reduciendo la huella de carbono de los usos actuales del gas natural. Todo ello le aporta con un potencial casi ilimitado, capaz de contribuir al abastecimiento en carbono cero de todos los sectores energéticos.

Hay que tener en cuenta que las tecnologías de las baterías evolucionaron mucho, pero todavía no resuelven el problema del almacenamiento a largo plazo. Es en este escenario donde el hidrógeno podría resultar muy útil. No solo por su capacidad para almacenar energía durante largos periodos de tiempo, sino también porque será mucho más fácil de manejar.

Para obtener electricidad a partir del hidrógeno, se lleva a cabo precisamente la reacción inversa a la de obtener hidrógeno. En este caso, reacciona con el oxígeno, obteniendo electricidad y agua. El dispositivo encargado de llevar a cabo esta reacción se llama pila de combustible. De esta forma, la generación de electricidad con pilas de combustible a partir de hidrógeno es 100% limpia, y además como subproducto se genera agua potable.

Coche de hidrógeno o coche eléctrico

El hidrógeno estaría más vinculado a la industria que al cambio de fondo que vive la industria del automóvil. Se trata de un problema de eficiencia porque se pierde mucha energía desde la producción hasta el consumo final del vehículo.

Supongamos que tenemos 100 vatios de electricidad que se producen atravez de una fuente renovable como pudiera ser una turbina eólica. Para llegar al vehículo esa energía debe convertirse en hidrógeno, posiblemente pasándola a través del agua (el proceso de electrólisis ). Esto es alrededor del 75% de eficiencia energética, por lo que alrededor de una cuarta parte de la electricidad se pierde automáticamente.

El hidrógeno producido tiene que ser comprimido, refrigerado y transportado a la estación de hidrógeno, un proceso que tiene una eficiencia de alrededor del 90%. Una vez dentro del vehículo, el hidrógeno necesita convertirse en electricidad, que tiene una eficiencia del 60%. Finalmente, la electricidad utilizada en el motor para mover el vehículo tiene una eficiencia de alrededor del 95%.

Y ahí vemos el problema... con todo este proceso solo se usa el 38% de la electricidad original, 38 vatios de 100.

En contraste, los vehículos eléctricos, la energía corre a través de cables desde la fuente hasta el automóvil. Los mismos 100 vatios de potencia de la misma turbina pierden alrededor del 5% de eficiencia en este viaje a través de la red (en el caso del hidrógeno, la conversión tiene lugar en el sitio del parque eólico).

Pierde otro 10% de energía al cargar y descargar la batería de iones de litio, más otro 5% al ​​usar la electricidad para hacer que el vehículo se mueva. Así que ha bajado a 80 vatios.

En conclusión, la pila de combustible de hidrógeno requiere el doble de energía y, en este caso, tiene más sentido la batería aunque conlleve problemas de una menor autonomía y mayor tiempo de carga.

No obstante, el hidrógeno sí tiene sentido cuando lo focalizamos en los vehículos de transporte de gran pesaje - camiones, aviones, trenes- que su función está orientada a la movilidad de grandes cargas que unido al peso de las baterías necesarias sería del todo inviable. Es en ese punto que el hidrógeno tendría ventaja en el futuro del transporte.// El Blog Salmón

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Ya no hay debate. Las energías renovables ya no son un futurible dentro de un racimo de diferentes opciones. Están aquí, desarrollándose e instalándose con un ímpetu inusitado y ya no hay marcha atrás. Han venido para quedarse y mejorar nuestra forma de relacionarnos con la energía y el entorno. Hay poderosas razones que hacen que esto sea así y vamos a revisarlas.

Se han producido numerosos desarrollos y avances en el terreno del almacenamiento, la hibridación, la trazabilidad y la digitalización, progresos que las han llevado a ocupar el primer lugar entre las tecnologías de generación de energía más baratas. Si además tenemos en cuenta que el combustible es gratuito (sol, viento, corrientes de agua, etc.), el escenario para su implantación global está servido.

Un progreso que se acelera

Una de las primeras mejoras tecnológicas que se han producido tiene que ver con el almacenamiento de la energía. Un buen almacenamiento permite acumular la energía producida en momentos de elevada generación para poder suministrarla a la red en los momentos de mayor demanda.

Los expertos coinciden en que estos sistemas van a experimentar un tremendo desarrollo en los próximos años y que pasaremos de una capacidad actual de 360 MW hasta unos 14 000 MW en el horizonte del año 2023.

También se han producido avances notables en la hibridación de tecnologías renovables. La hibridación consiste en aprovechar varias fuentes de energía renovable a la vez y en la misma instalación (eólica, solar fotovoltaica, solar térmica, biomasa térmica, etc).

Con estos sistemas se reduce el desajuste que se produce cuando, por ejemplo, por la noche el sol no genera electricidad, pero sí lo hace el viento. Al hibridar las tecnologías de las dos energías se puede obtener un mayor aprovechamiento para el suministro eléctrico y sube el rendimiento medio de toda la instalación.

Blockchain, big data e internet de las cosas

Además, para todos aquellos clientes que desean un suministro de energía 100 % renovable, la industria energética ha desarrollado y utiliza, entre otros medios, la tecnología blockchain. Su uso permite garantizar de forma transparente que al cliente le llega energía de fuentes renovables.

El funcionamiento de esta tecnología consiste en contabilizar las garantías de origen renovable gestionando los datos registrados en los contadores de cada instalación. La transparencia del sistema ofrece al cliente accesibilidad a estos datos en todo momento. Datos que han sido almacenados en una plataforma blockchain, que valida su fiabilidad.

Todas las tecnologías de información y comunicación son básicas y claves para el desarrollo y evolución de las aplicaciones energéticas. Permiten mejorar el rendimiento y las prestaciones de los sistemas de generación: se aprovechan mucho mejor los elementos de la instalación.

Además, el desarrollo y la utilización del big data y la internet de las cosas consiguen incrementar la producción de energía detectando patrones de funcionamiento y adelantándose a las averías, optimizando los mantenimientos predictivo y preventivo.

Avances en las tecnologías solar y eólica

Los avances que se han producido en tecnología solar y eólica hacen que tanto los paneles fotovoltaicos, colectores solares térmicos y turbinas eólicas y minieólicas que se fabrican actualmente sean mucho más limpios, flexibles y baratos que los que se fabricaban hace décadas.

Los paneles solares fotovoltaicos actuales están basados en el silicio, pero se están desarrollando paneles con base en carbono como materia prima. Estos se caracterizan por su flexibilidad estructural, menores costes de mantenimiento y menor consumo de energía en su fabricación. Además, añaden a estas buenas características sus facilidades logísticas y el reciclaje íntegro de los materiales utilizados.

Lamentablemente, el rendimiento de estos paneles todavía no alcanza al de sus equivalentes en silicio, pero se están desarrollando mejoras en la eficiencia al usar paneles bifaciales que puedan aprovechar también tanto la radiación reflejada como la difusa.

También se han producido avances importantes en la tecnología de las turbinas eólicas. Actualmente se ha multiplicado por diez la potencia de las máquinas eólicas, lo que hace posible reducir el número de aerogeneradores para una potencia determinada de parque. Al reducir el número de turbinas, se disminuye sustancialmente tanto el impacto visual como el impacto acústico de la instalación.

Energía limpia y a buen precio

Pero no solo hay motivos relacionados con los avances tecnológicos en la preponderancia actual de las energías renovables. Existen también razones de otra índole, como las económicas.

Entre estas razones, Brian Eckhouse sostiene que actualmente la energía solar y la eólica son las fuentes de energía más baratas en la mayor parte de los países del mundo. La energía eólica más competitiva se sitúa en EE. UU., mientras que en el caso de la energía solar, el centro de gravedad se mueve hacia China.

Esto se debe a la bajada del coste nivelado de la energía en ambas fuentes renovables. El coste nivelado de la energía mide el coste total de producir energía teniendo en cuenta el desarrollo, construcción, equipamiento, la financiación, materias primas, operación y mantenimiento.

El coste nivelado de la energía en proyectos eólicos onshore ha caído un 9 % hasta unos 44 $/MWh (37,81 euros/MWh). Por otro lado la energía solar ha caído un 4 % hasta unos 50 $/MWh (42,97 euros/MWh) de energía producida.

Estos costes pueden ser incluso menores en países como EE. UU., China y Brasil, dejando muy pocas opciones de renovación o instalación de nuevas centrales de ciclo combinado alimentadas con gas natural. Y lo mismo ocurre con las centrales térmicas de carbón, que actualmente dan pérdidas en la mayoría de los países del mundo.

Los especialistas coinciden en señalar que todavía hay margen para conseguir bajar el coste

nivelado de producción de estas tecnologías en unos 20 $/MWh (17,19 euros/MWh) en los próximos 10 años.

Hay muchas innovaciones listas para introducir en los sistemas eólicos y solares que pueden reducir aún más estos costes.

¿Ha afectado la COVID-19 al coste de las renovables?

Según Seb Henbest, economista jefe de Bloomberg NEF, si el efecto del coronavirus se mantiene en el tiempo (confinamiento, mantenimiento de la actividad esencial, parón generalizado de la actividad económica, parada temporal de nuevos proyectos de energía, etc.) podría proteger por un tiempo la generación eléctrica por combustibles fósiles del ataque permanente de los bajos costes de las energías renovables.

Aunque otros expertos opinan en otro sentido. Hace una década la energía solar tenía un coste de más de 300 $/MWh (257,77 euros/MWh) y la energía eólica onshore superaba los 100 $/Mwh (85,92 euros/MWh). Hoy en día la energía eólica tiene un coste de 37 $/MWh (31,79 euros/MWh) en EE. UU. y 30 $/MWh (25,78 euros/MWh) en Brasil, mientras que la energía solar cuesta 38 $/MWh (32,66 euros/MWh) en China. Ambas constituyen las fuentes de producción de energía más baratas en estos países y superar este gap de precios respecto a las fuentes fósiles, incluso con el coronavirus, es complicado.

Otros factores: baterías y autoconsumo

Las baterías también están ganando terreno frente a otras fuentes de abastecimiento de energía tradicionales. El coste nivelado de la energía eléctrica procedente de las baterías ha caído drásticamente hasta un valor de 150 $/MWh (128,93 euros/MWh), cerca de la mitad de su coste hace dos años. Esto sitúa a esta opción como la más barata en regiones y países que importan gas, como los de Europa y Japón.

Lógicamente, si se añaden al sistema eléctrico cada vez más instalaciones fotovoltaicas y minieólicas para autoconsumo (aisladas y conectadas a red), el avance de estas tecnologías se hace imparable, pues muchas de estas instalaciones llevan asociadas un grupo de almacenamiento de apoyo basado en baterías.

No cabe duda de que actualmente estamos desarrollando e implantando un sistema energético mucho mejor: renovable, no dependiente de combustibles fósiles y dependiente de recursos autóctonos y gratuitos (viento, sol, corrientes de agua, etc.). Un sistema que demandará y pondrá en marcha los recursos locales y que puede ser un vector de reactivación de las zonas rurales. Un sistema que está desplazando y sustituyendo día a día centrales de combustibles fósiles obsoletas y contaminantes.

Estamos trabajando en un presente que nos está dando un futuro mucho mejor, más limpio y más razonable. No cabe duda que es el camino a seguir y que ya vamos en esa dirección.

La producción de hidrógeno a partir de agua ha sido tradicionalmente un proceso caro, en buena parte porque requiere mucha electricidad. Pero si el precio de la energía solar y eólica continúa bajando, el hidrógeno puede alzarse como una alternativa para que los países alcancen sus objetivos climáticos

El mundo apuesta cada vez más por utilizar el hidrógeno verde como combustible para completar algunas de las piezas críticas que faltan en el rompecabezas de la energía limpia.

En esta línea, el plan climático del candidato presidencial estadounidense Joe Biden plantea un programa de investigación para producir gas de forma limpia que sea lo suficientemente barata para alimentar las centrales eléctricas dentro de una década. Mientras tanto, Japón, Corea del Sur, Australia, Nueva Zelanda y la Unión Europea han publicado hojas de ruta de hidrógeno que dependen de él para acelerar las reducciones de gases de efecto invernadero en los sectores de energía, transporte o industria. Mientras tanto, un creciente número de empresas en todo el mundo están construyendo plantas de hidrógeno verde cada vez más grandes o explorando su potencial para producir acero, crear combustible neutro en carbono para el campo de la aviación o proporcionar una fuente de energía de respaldo para las granjas de servidores.

La atracción es obvia: el hidrógeno, el elemento más abundante en el universo, podría alimentar nuestros vehículos, nuestras centrales eléctricas y proporcionar una forma de almacenar energía renovable sin emitir el dióxido de carbono que provoca el cambio climático u otros contaminantes (su único subproducto en coches y camiones es agua). Sin embargo, aunque los investigadores han pregonado durante décadas la promesa de una "economía del hidrógeno", apenas ha hecho mella en la demanda de combustibles fósiles, y casi todo se produce aún a través de un proceso de emisión de carbono que incluye el gas natural.

La gran idea de la economía del hidrógeno se ha frenado por los altos costes de crear una versión limpia, por las enormes inversiones en vehículos, máquinas y tuberías que podrían ser necesarias para ponerlo en uso, y por el progreso de las alternativas de almacenamiento de energía como las baterías.

Entonces, ¿qué está impulsando este renovado interés?

Por un lado, la economía está cambiando rápidamente. Podemos producir hidrógeno directamente dividiendo el agua, en un proceso conocido como electrólisis, pero ha sido demasiado costoso en gran parte porque requiere mucha electricidad. Sin embargo, a medida que el precio de la energía solar y eólica continúa bajando rápidamente, esta idea empieza a parecer mucho más factible.

Al mismo tiempo, mientras que los países realizan los complicados cálculos sobre cómo lograr sus ambiciosos objetivos de emisiones en las próximas décadas, una forma verde de hidrógeno parece cada vez más crucial, según afirma el director del programa de Transporte con Energía Sostenible de la Universidad de California, Davis (EE. UU.), Joan Ogden. Se trata de una herramienta flexible que podría ayudar a limpiar varios sectores en los que todavía no tenemos soluciones asequibles y listas, como la aviación, el transporte marítimo, la producción de fertilizantes y el almacenamiento de energía de larga duración para la red eléctrica.

Caída de los precios de las energías renovables

No obstante, por ahora, el hidrógeno limpio es demasiado caro en la mayoría de los casos. Un reciente estudio descubrió que depender de la energía solar para hacer funcionar los electrolizadores que dividen el agua puede funcionar a un nivel seis veces más alto que el proceso de gas natural, conocido como reformado de metano con vapor.

Hay muchos expertos en energía que sostienen que los costes adicionales y la complejidad de producir, almacenar y usar una versión limpia significan que nunca despegará más allá de los casos de uso marginal.

Pero la buena noticia es que la electricidad en sí representa una gran parte del coste (por encima del 60 % o más) y, de nuevo, los precios de las energías renovables están cayendo rápidamente. Mientras tanto, se proyecta que los costes de los electrolizadores en sí disminuyan abruptamente a medida que los fabricantes aumentan la producción y varios grupos de investigación desarrollan versiones avanzadas de la tecnología.

Un artículo publicado en Nature Energy a principios del año pasado encontró que si siguieran estas tendencias del mercado, el hidrógeno verde podría ser económicamente competitivo a escala industrial dentro de una década. De manera similar, la Agencia Internacional de Energía proyecta que el coste del hidrógeno limpio caerá un 30 % hasta 2030.

Es posible que el hidrógeno verde ya sea casi asequible en algunos lugares donde los períodos de exceso de generación renovable reducen los costes de la electricidad a casi cero. En una investigación del mes pasado, analistas de Morgan Stanley escribieron que la ubicación de las instalaciones de hidrógeno verde junto a los principales parques eólicos en el Medio Oeste de EE. UU. y Texas podría hacer que el coste del combustible sea competitivo en dos años.

Un estudio de junio del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. reveló que el hidrógeno podría ser la tecnología más asequible para el almacenamiento de larga duración en la red cerca de mediados del siglo. Pero a medida que las energías renovables fluctuantes como la solar y la eólica se conviertan en la fuente dominante de electricidad, las empresas de servicios públicos deberán almacenar suficiente energía para mantener la red funcionando de manera fiable no solo durante unas pocas horas, sino durante días e incluso semanas en ciertos meses cuando esos recursos se debilitan.

El hidrógeno destaca en ese escenario en comparación con otras tecnologías de almacenamiento, porque añadir capacidad es relativamente barato, según el principal ingeniero de investigación en el laboratorio y coautor del estudio, Joshua Eichman. Para aumentar la cantidad de tiempo que las baterías pueden proporcionar electricidad de manera confiable, hay que acumular cada vez más, multiplicando el coste de cada componente dentro de ellas. Con el hidrógeno, solo hace falta construir un depósito más grande o usar una caverna subterránea más profunda, explica.

Poner el hidrógeno en uso

Para que el hidrógeno reemplace por completo a los combustibles que emiten carbono, deberíamos reformar nuestra infraestructura para distribuirlo, almacenarlo y usarlo. Tendríamos que producir vehículos y barcos con pilas de combustible que conviertan el hidrógeno en electricidad, así como estaciones de servicio a lo largo de los puertos y carreteras. Y necesitaríamos amontonar las pilas de combustible y construir y modernizar las centrales eléctricas para usar el combustible para alimentar la red directamente.

Todo ello requerirá mucho tiempo y dinero.

Pero hay otro escenario que evita o al menos retrasa gran parte de esta reforma de la infraestructura. Si existe hidrógeno, es relativamente sencillo combinarlo con monóxido de carbono para producir versiones sintéticas de los combustibles que ya alimentan nuestros coches, camiones, barcos y aviones. El proceso industrial para llevarlo a cabo existe desde hace un siglo y ha sido utilizado en varias ocasiones por países con escasez de petróleo para producir combustibles a partir del carbón o del gas natural.

Carbon Engineering, con sede en Squamish, Columbia Británica (Canadá), está desarrollando instalaciones que capturan dióxido de carbono del aire. La empresa planea combinarlo con hidrógeno libre de carbono para fabricar combustibles sintéticos. La idea consiste en que el combustible sea neutro en carbono y no emita más dióxido de carbono del que se eliminó o produjo en el proceso.

En su presentación en la conferencia del Codex a finales del año pasado, el fundador de Carbon Engineering y profesor en la Universidad de Harvard (EE. UU.), David Keith, afirmó que la caída de los precios de la energía solar debería permitirles llevar el "aire/combustible" al mercado por alrededor de 1 dólar (0,85 euros) el litro a mediados de la década de 2020, y que el precio seguirá cayendo a partir de ese momento.

"La gran noticia es que esto se podría realizar con un hardware básico dentro de poco", resalta, y añade: "Creo que es posible llegar a casi un millón de barriles al día de capacidad de hidrocarburos sintéticos de aire/combustible, poco después de 2030, y después de eso no hay un límite de escala claro".

De hecho, el proceso proporciona una forma de convertir la energía solar fluctuante y momentánea en permanentes combustibles almacenables que podrían llenar los depósitos de nuestras máquinas. "Se trata de una vía de energía para abordar el problema de la intermitencia y solucionarlo de una manera que permita satisfacer las necesidades de alta densidad de energía en todo el mundo; como que los aviones atraviesen el Atlántico Norte", concluye Keith.// MIT

Aunque no se sintetizó hasta 2015, el origen del borofeno se remonta a los años 90 del siglo pasado. Hace más de dos décadas un grupo de físicos predijo su existencia utilizando unas simulaciones por ordenador que describían cómo los átomos de boro podían enlazarse entre ellos hasta formar una capa finísima de material de un solo átomo de espesor.

En aquel momento la tecnología no permitía fabricar un material con esas características, pero desde hace unos años sí es posible. El borofeno ya está listo, y las expectativas de los grupos de investigación que están trabajando con estos cristales están por todo lo alto porque, al parecer, tiene un sinfín de aplicaciones en campos tan atractivos como la superconductividad o la fabricación de baterías, entre otros. Sí, todo esto suena a grafeno, pero merece la pena que le demos la oportunidad de conocerlo mejor. Esto es lo que nos promete el borofeno.

Qué es el borofeno y qué lo hace tan especial

El elemento químico que necesitamos para producir borofeno es, como podemos intuir a partir de su nombre, el boro. Este último es un semiconductor, lo que significa que dependiendo de las condiciones de presión, temperatura, radiación u otras a las que lo expongamos se comportará como un conductor de la corriente eléctrica o como un aislante. Y, además, es un semimetal, por lo que tiene tanto algunas de las propiedades características de los metales como otras de los no metales.

En la corteza terrestre el boro es relativamente escaso. Podemos encontrarlo en rocas como el bórax o la colemanita, que se forman de manera natural debido a la evaporación del agua rica en sales de algunos lagos sometidos a altas temperaturas y ubicados en zonas desérticas. También lo podemos encontrar disuelto en el agua del mar debido a la precipitación de las partículas de boro suspendidas en la atmósfera, así como a la erosión de las rocas que lo contienen y a su circulación a través del ciclo hidrológico, que explica cómo el boro disuelto en agua es transportado hasta los océanos por las escorrentías.

Lo más curioso es que para fabricar una lámina de borofeno es necesario lograr que los átomos de boro adopten una estructura bidimensional monocapa. Esto significa, sencillamente, que es necesario enlazarlos de manera que formen una única capa de átomos de boro con un espesor de un solo átomo. Y lograrlo no es sencillo. De hecho, esta dificultad explica en gran medida el tiempo que ha pasado desde que se descubrió el borofeno gracias a las simulaciones por ordenador hasta que los científicos han conseguido fabricarlo en sus laboratorios.

Para fabricar una lámina de borofeno es necesario enlazar los átomos de boro de manera que formen una única capa con un espesor de un solo átomo

¿Cómo lo han hecho? Recurriendo al mismo procedimiento que se utiliza, por ejemplo, para producir diamante sintético: la deposición química de vapor. No hace falta que entremos en detalles complicados, pero es interesante que sepamos que este proceso consiste en conseguir que un gas muy caliente que contiene átomos de boro se condense sobre una superficie muy homogénea de plata pura. Esta última está a una temperatura muy inferior a la del gas con el objetivo de que el boro cristalice sobre ella, adoptando la forma de una única y finísima capa de átomos. Ya tenemos nuestro borofeno, pero… ¿por qué se usa plata pura?

La elección de este metal precioso no es fruto del azar, como podemos imaginar. Los átomos de plata adquieren una estructura cristalina muy uniforme y son capaces de obligar a los átomos de boro a adoptar una configuración muy similar. De esta forma, cada átomo de boro queda enlazado con un máximo de seis átomos de este mismo elemento, dando lugar a la formación de una estructura hexagonal plana con forma de rejilla.

Sin embargo, esta fina lámina de átomos de boro no es completamente regular debido a que algunos de estos átomos no establecen enlaces con otros seis átomos de este elemento, sino solo con cuatro o cinco. Y esto origina la aparición de unos huecos en la estructura que no solo no son perjudiciales, sino que, de hecho, son los responsables de las peculiares propiedades fisicoquímicas que tiene el borofeno.

Dos de las características que explican por qué el grafeno ha generado tanta expectación son su extrema dureza y alta flexibilidad. Por esta razón es sorprendente que los científicos involucrados en el análisis del borofeno hayan confirmado que este material es aún más flexible y duro que el grafeno, que, a su vez, tiene una dureza superior a la del diamante. El grupo de investigación responsable de uno de los informes dedicados al borofeno más exhaustivos de cuantos se han publicado hasta ahora está integrado por físicos de las universidades de Xiamen (China), Singapur y Malasia, y en él explican que este material no sobresale solo por su extrema dureza y enorme flexibilidad.

Además, según estos científicos el borofeno es un excelente conductor de la electricidad, tiene un índice de termoconductividad alto (este parámetro mide su capacidad de transportar energía en forma de calor), es muy ligero, bajo las condiciones de presión y temperatura adecuadas se comporta como un superconductor, tiene una gran capacidad de captura de átomos de hidrógeno y es capaz de actuar como reactivo, por lo que, en teoría, podrá utilizarse en numerosas reacciones químicas. Como veis, la retahíla de propiedades interesantes que tiene el borofeno es bastante impresionante.

Estas son las aplicaciones que están en el punto de mira del borofeno

Las propiedades fisicoquímicas de este material pueden manipularse actuando sobre la orientación y la distribución de los huecos en la estructura monocapa de átomos de boro. Por esta razón, es probable que los químicos y los ingenieros de materiales encuentren la manera en el futuro de poner a punto distintas estructuras cristalinas de átomos de boro con diferentes propiedades, y, por tanto, con distintas aplicaciones. De hecho, algunas de estas variantes del borofeno ya se han obtenido en condiciones de laboratorio.

Según los físicos que firman el trabajo dedicado al borofeno del que os he hablado unos párrafos más arriba, su ligereza, alta conductividad y elevada capacidad de transporte de iones lo colocan como un candidato ideal para fabricar los electrodos de las baterías de iones de litio, sodio, potasio, magnesio o aluminio que utilizamos actualmente. Un apunte breve antes de seguir adelante: un ion es un átomo o molécula que no es eléctricamente neutro y que, por tanto, tiene carga eléctrica positiva o negativa.

Por otra parte, para entender un poco mejor el posible papel del borofeno en las baterías nos viene bien repasar qué es un electrodo. El cátodo y el ánodo son los electrodos de las baterías, y esto significa, sencillamente, que son conductores eléctricos que están en contacto con un elemento no metálico de un circuito. En el caso de las baterías ese elemento no metálico es el electrolito, que podemos definirlo como una sustancia que contiene iones, y que, por esta razón, actúa como un conductor eléctrico.

La liberación de la energía eléctrica se produce gracias a un fenómeno conocido como reacción redox (reducción-oxidación), que es un proceso químico en el que un conjunto de electrones viaja de un elemento a otro, alterando su estado de oxidación. En nuestras baterías el cátodo es el elemento que sufre la reacción de reducción, y, por tanto, recibe electrones y reduce su oxidación. Y el ánodo es el electrodo que hace todo lo contrario, es decir, pierde electrones, y, por esta razón, se incrementa su oxidación.

Otra propiedad del borofeno de la que hablan estos científicos asiáticos en su interesantísimo informe es su alta capacidad de almacenamiento de hidrógeno, que en el futuro podría tener un rol fundamental en el desarrollo de nuevas pilas de combustible, entre otras posibles aplicaciones. También destacan la posibilidad de utilizar las finas láminas de borofeno en la fabricación de supercondensadores con una densidad de energía muy alta y una gran estabilidad siempre y cuando, eso sí, se prevenga el contacto con el aire para evitar la oxidación del material.

La distribución de los huecos que quedan entre los átomos de boro del borofeno es en gran medida la responsable de que este material tenga la capacidad de comportarse como un superconductor

Además, las propiedades fisicoquímicas del borofeno varían en presencia de determinadas moléculas, una característica que puede ser aprovechada para fabricar detectores de gases. Su conductividad eléctrica, por ejemplo, se incrementa significativamente en presencia de moléculas de formaldehído, que es un compuesto químico volátil muy inflamable, y, por tanto, también muy peligroso. En este contexto el borofeno puede utilizarse para detectar no solo la presencia de moléculas de este gas, sino también de otros compuestos químicos potencialmente peligrosos, como el etanol o el ácido cianhídrico.

Por otro lado, como anticipé unos párrafos más arriba, la peculiar estructura cristalina que conforman los átomos de boro confiere al borofeno la capacidad de transformarse en un superconductor. Precisamente, los huecos que quedan entre algunos de esos átomos debido a que una parte de ellos no establece enlaces con otros seis átomos de boro son en gran medida los responsables de que la superconductividad del borofeno sea factible. Gracias a esta propiedad es probable que este material pueda ser utilizado para fabricar los imanes superconductores que usamos, por ejemplo, en las máquinas de resonancia magnética nuclear de los hospitales, en los trenes que se desplazan mediante levitación magnética y en los aceleradores de partículas.

Y, por supuesto, no podemos pasar por alto las posibilidades que ponen encima de la mesa las propiedades mecánicas del borofeno, especialmente su dureza, ligereza y flexibilidad. Gracias a ellas podrá ser empleado como alternativa al grafeno por algunas de las industrias que tenían puesto su foco en este último material. Es probable que, si los científicos consiguen superar los dos retos de los que vamos a hablar en la siguiente sección del artículo, el borofeno se pueda usar en la fabricación de blindajes y chasis para todo tipo de vehículos, como coches, aviones o barcos.

Estos son los retos que tiene por delante el borofeno para no ser solo una promesa

A lo largo de este artículo hemos visto que los científicos conocen con mucho detalle las propiedades del borofeno, y esto ha provocado que sus posibles aplicaciones comiencen a aparecer en el horizonte. Sin embargo, para que este material tenga un impacto directo en nuestras vidas los físicos, los químicos y los ingenieros de materiales tendrán que resolver dos desafíos que actualmente tienen una envergadura tal que intimida.

Uno de esos retos, quizá el más relevante, consiste en encontrar la forma de fabricar borofeno a gran escala. La deposición química de vapor, que es el método que se está utilizando actualmente, es un procedimiento bien conocido, pero no parece la solución idónea para producir industrialmente la cantidad de borofeno necesaria para que algunas de las aplicaciones de las que hemos hablado en este artículo sean posibles.

El otro desafío está estimulado por la facilidad con la que se oxida el borofeno cuando entra en contacto con el aire. Esta característica provoca que sea necesario protegerlo con eficacia para evitar que se degrade, lo que unido a lo complejo que es fabricarlo y a la dificultad de producirlo en grandes cantidades lo encarecerá mucho. Por el momento solo nos queda mantenernos a la expectativa y confiar en que los científicos consigan resolver estos problemas. Cuando lo hagan, si finalmente lo logran, os seguiremos contando.// Xataka

Las energías alternativas se están convirtiendo en una gran opción para las zonas apartadas de Colombia a donde no llega el tradicional servicio de electricidad. El país está impulsando este tipo de energías, como quedó demostrado en la reciente bolsa energética que se realizó en Medellín.

Pero lo más destacado del asunto es que desde las propias aulas universitarias se están impulsando investigaciones en busca de unos sistemas de energía cada vez más limpios.

Precisamente en la Universidad Nacional de Colombia se están desarrollando celdas solares de bajo costo que generan un menor impacto ambiental. Hablamos en Al Campo, de Caracol Radio, con el físico Hebert Alexander Gómez Rubiano, magíster en Ciencias Físicas de dicha universidad, quien estudió las propiedades ópticas, eléctricas y morfológicas de películas delgadas del compuesto, conformado por un componente orgánico y uno inorgánico, que sería un conductor o metal.

Explicó que actualmente los paneles solares se hacen con celdas elaboradas con silicio o teluro de cadmio, materiales costosos y que pueden ser tóxicos. La ventaja de las celdas que están en estudio es que son de bajo costo y no contaminantes, anotó. Por eso, dijo, pueden ser una buena opción de energía para el futuro y pueden ser solución para las zonas apartadas donde aún no hay electricidad. Escuche la entrevista completa con el físico Hebert Alexander Gómez Rubiano, en Al Campo, de Caracol Radio.// Caracol

2016 fue un año clave para las energías renovables. En ese año vimos cómo estas adelantaban a la energía procedente de combustibles fósiles en abaratamiento y potencial de adopción. En 2017, la energía solar se convertía en la más barata en una gran parte del mundo.

¿Y a día de hoy? Con un 2019 recién estrenado, el panorama de las renovables sigue dando grandes esperanzas, y a la energía solar se suma la eólica, haciendo de este dúo una combinación increíblemente productiva. Los expertos auguran que para 2020 estas dos serán las energías más baratas de producir, con diferencia. ¿En qué punto se encuentran?

Energía solar y energía eólica, las reinas de 2018

Ya os contamos que a principios de 2017 la energía solar se convirtió en la más barata de producir en unos 60 países. Durante ese año, tanto la solar como la eólica onshore (en el interior) compitieron durante todo el año por mantenerse como las más económicas de producir.

Aunque todavía no ha salido el informe final de la Agencia Internacional de Energías Renovables, IRENA, que es la más grande e importante a nivel mundial, las primeras estimaciones apuntan, sin duda alguna, que 2018 ha acabado con un panorama muy similar: la energía eólica y solar siguen siendo las reinas.

Mientras que la energía eólica ha bajado de los 0,40 dólares por kilovatio hora, a unos increíbles 0,06 dólares; la solar se estabilizó durante 2018 en 0,08 por kilovatio hora en casi sesenta países, por todas las regiones mundiales.

En comparación, el rango de la producción de energía con combustibles fósiles varía entre los 0,18 y 0,05, con un valor promedio de 0,1 dólares por kilovatio hora a nivel global. Esto quiere decir que los costes de las energías renovables más utilizadas no solo han alcanzado la media fósil, sino que la han superado en más de sesenta países por ser más baratas.

El informe de IRENA también hace una honorable mención al abaratamiento de energías como la hidroeléctrica o la geotérmica, que en proyectos puntuales alcanzan hasta los 0,03 dólares por kilovatio hora, convirtiéndose en las más baratas en puntos localizados y proyectos concretos.

Un largo camino de abaratar costes

¿Y cómo lo han conseguido? Según los informes de IRENA, las principales razones para esta bajada se deben a la rebaja en el precio de la instalación de paneles solares y turbinas. Con el abaratamiento de estas partes de las instalaciones, construir un parque eólico ahora cuesta entre el 39 y el 58% menos que en 2007, mientras que los proyectos de plantas solares han bajado en un 68% sus costes desde 2010.

La investigación en este tipo de tecnologías ha demostrado ser inmensamente rentable y, aunque no es el único motivo del abaratamiento, es uno de los más importantes. Para que exista una buena adopción de una tecnología energética, el coste de producción no es el único que se tiene en cuenta.

Si la producción es muy barata, y el precio para el consumidor también, pero la inversión inicial es muy alta, probablemente no tendrá una buena adopción. La rentabilidad a corto y medio plazo de las centrales energéticas es clave en la decisión final de los empresarios y políticos. Esta es una de las razones por las que la carrera de las renovables ha tardado cierto tiempo en alcanzar el estado en el que se encuentra.

Actualmente, sin embargo, las renovables se ven como una fuente competitiva más, alcanzando poco a poco otras fuentes. Así, a finales de 2017 en el mundo se generaban más de 2.179 gigavatios de potencia, un 8,3% más que en 2016, de los cuales el 85% procedían de la energía solar y eólica. Esto supone 146 millones de hogares iluminados por estas fuentes renovables, según IRENA.

Y la cosa no ha hecho más que empezar. Según las estimaciones, en 2020 la producción de energía solar y eólica (y otras fuentes de energía renovables comerciales) alcanzará los 0,03 dólares por kilovatio hora, una cifra récord que bate la de cualquier otra fuente de energía no renovable. El coste de producción irá bajando aún más en la siguiente década, segun IRENA, debido a la mejora de la tecnología de almacenamiento y la implementación más óptima en redes. ¿Qué supondrá esto para el consumidor?

El coste de producción no es lo mismo que el coste de la luz

En España, el precio de "la luz" es de unos 65-68 megavatios hora (unos 0,07 kilovatios hora). Si tenemos en cuenta que este 2019 se estima que algunos proyectos alcanzarán la producción de energía a solo 0,03 kilovatios hora, ¿de dónde sale todo el coste? La respuesta no es sencilla.

Primero, debemos entender que la electricidad, a gran escala, no se puede almacenar. Por eso existe un mercado diario de producción energética conocido como pool eléctrico. Este varía cada día, y a cada hora, según las necesidades y la producción. Las empresas lanzan sus ofertas de producción energética cada día, para el día siguiente, basándose en estimaciones.

En definitiva, es una subasta en la que se asigna un precio de mercado de la energía eléctrica conocido como "precio marginal". El operador encargado de esta "subasta" es OMIE, de la misma forma que Nord Pool Spot lo hace en los países nórdicos, EPEXSpot en Francia, Alemania y otros países de Centroeuropa o GME en Italia. Estas empresas se encargan de regular los mercados nacionales y hacer de intermediarios en el Mercado Interior de la Energía de la Unión Europea.

Pero, ¿cómo se decide este "precio marginal"? Según la normativa vigente, en esta subasta diaria, primero se tienen en cuenta los megavatios ofertados por los productores más baratos. Por ejemplo, en este caso podríamos tener a las energías renovables, aunque suelen ser las grandes centrales nucleares las que ostentan esta situación. Esto se debe al bajo precio al que ofrecen la energía (a veces a 0) debido a que no pueden parar de producir en ningún momento y a veces tienen que "regalar" la energía.

Por supuesto, esta energía a coste 0 luego se compensa. A medida que se unen más y más ofertas se va completando el cupo de necesidad estimada. Las últimas en añadirse a la oferta son las más caras, normalmente las producidas por el gas o el carbón. La última oferta añadida será la que marque el precio marginal ese día. Este precio por megavatio hora es el que determina el precio final que pagamos los consumidores.

A este hay que añadirle lo que se conoce como mercado de restricciones. La energía, como decíamos, no se puede almacenar, pero tampoco se puede producir menos de la que necesitamos. Por tanto, hay que suponer un suministro de seguridad debido a las "restricciones técnicas". La empresa Red Eléctrica de España es la operadora en España de esta situación. Este coste adicional es el llamado mercado de restricciones. El precio final del kilovatio por hora que pagamos todos es la suma del precio marginal, más el mercado de restricciones, más impuestos. La cifra final es lo que se conoce como tarifa eléctrica.

Cuanto más bajemos el coste de producción, más se abaratan las tarifas por cuestiones obvias, aunque siempre hay un margen debido a los impuestos, la compraventa de energía o los costes adicionales por restricción. Pero, en definitiva, contar con más y mejor energía renovable, a la larga, debería ser sinónimo de un mundo más limpio y de una energía más barata.// Xataka

La Agencia Boliviana de Energía Nuclear (ABEN) y la corporación rusa Rosatom premiaron ayer  a nueve estudiantes de la Universidad Pública de El Alto (UPEA). Los jóvenes ganaron el primer  concurso de video sobre el Centro de Investigación y Desarrollo en Tecnología Nuclear y  sus beneficios en áreas como la salud, agroindustria e investigación.

“La UPEA es el pilar de la ciudad de El Alto, misma que albergará el Centro de Investigación. El futuro potencial que defenderá la soberanía tecnológica está aquí y es de los jóvenes alteños, ellos serán los encargados de operar el centro”, destacó la directora ejecutiva de la ABEN, Hortensia Jiménez, según una nota de prensa. 

En la categoría de participantes individuales, el primer premio fue para Christian Ticona, estudiante de la carrera de Ciencias Físicas y Energías Alternativas, quien presentó los beneficios y alcances del Centro Nuclear, sintetizado en un producto audiovisual.

En la modalidad grupos,  Lourdes Mamani y Luis Alberto Mamani se apoderaron del primer lugar; mientras que David Lima, Mario Quispe y Óscar Condori obtuvieron el segundo puesto. Gary Quiroz, Josué Colque y Jhamil Colque lograron el tercer puesto. Los encargados de premiar a los  estudiantes, además de la máxima autoridad de la ABEN, fueron el representante de Rosatom, Alexéi Chernyshev y el rector de la UPEA, Ricardo Nogales.// Página Siete

El cambio climático nos ha cargado de razón para hacer lo que en cualquier caso habría que hacer, cambiar nuestro modelo de producción y consumo, ahora insostenible, para alcanzar un progreso más sostenible, mayor calidad de vida para el presente y el futuro y para una mayoría creciente de los ciudadanos lo que implica una economía prácticamente descarbonizada y suficientemente desenergizada y desmaterializada.

Además, el cambio climático nos ha puesto fecha para ultimar este cambio que, en el caso de la Unión Europea, como región desarrollada y responsable de gran parte de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero, sería el 2050 como reconocen ya las Hojas de Ruta Comunitarias para escenarios bajos en carbono, energía y materiales y con hitos ya concretados para 2020 y en vía de cerrarse para 2030.

En este significativo cambio de paradigma de nuestro modelo de progreso socioeconómico, la energía, el cambio hacia un sistema energético sostenible, es el gran vector de cambio, con el proyecto de Unión Energética lanzado por la Comisión Europea en 2015, y que desde la Fundación Renovables esperamos dé paso a una Política Energética Común, con más razones que la actual PAC.

Y las ciudades europeas y sus ciudadanos, más del 50% de la población, se consideran los grandes agentes y beneficiaros de este cambio. Agentes por ser las ciudades y su entorno cercano responsables, según la CE, de hasta el 80% del consumo energético y tener en su mano actuar al respecto y beneficiarios porque la “renovación con energía”de las ciudades es una gran dinamizadora de la tan necesaria renovación urbana integrada, de la recuperación de las ciudades para los ciudadanos y de los ciudadanos para las ciudades.

Esta renovación de la ciudad en clave energética, con una racionalización de la demanda con más eficacia (para lo necesario) y eficiencia, la reducción considerable de los consumos energéticos finales (más de un 50%), en lo posible eléctricos, y la optimización de la oferta basada en la generalización de las renovables, así como la integración de ambas a través del autoconsumo, puede permitir  llegar a la autosuficiencia energética conectada a todos los niveles: viviendas, polígonos industriales, barrios, municipios…

En este proceso, la ciudad se renueva con la energía, a través de la necesaria mejora de la accesibilidad a bienes y servicios “de cercanía”, de una movilidad sostenible en la que predominen los traslados a pie, en bicicleta y con transporte público, con vehículos básicamente electricos, y de la rehabilitación de edificios (reconstruir más que construir) para hacerlos más eficaces y eficientes energéticamente y en lo posible autosuficientes  en balance neto (generación en autoconsumo con placas fotovoltaicas, FV) y, en general,  más habitables. Y, por supuesto, el primer resultado de esta renovación con energía de las ciudades es la recuperación de la calidad del aire urbano, ya que las emisiones contaminantes se reducen drásticamente.

Este “empoderamiento” energético de los ciudadanos y de las ciudades necesario para mitigar el cambio climático y oportuno por lo que implica de regeneración y renovación urbana, no es utópico, está en marcha, urge acelerarlo dados los plazos disponibles y la mejor forma de hacerlo es difundiendo, por un lado, todas las iniciativas en curso a  las que pueden sumarse las ciudades o de las que tomar ejemplo nuestros municipios y, por otro, las propuestas y herramientas de aplicación general disponibles, con las consiguientes adaptaciones.

En cuanto a iniciativas quizás la más operativa a nivel UE es la del nuevo Pacto de los Alcaldes para el Clima y la Energía lanzado por la Comisión Europea en 2015 (enlace), por el que los firmantes (más de 1.800 alcaldes españoles) se comprometen a cumplir en sus ciudades los objetivo de la UE en mitigación de emisiones y energía para 2020 y 2030 y presentar Planes de Acción para Energía Sostenible y Clima (PAESC) y rendir cuentas cada dos años.

Y lo más importante es que, como muestran algunas ciudades, caso de Copenhague,Ámsterdam y otras grandes ciudades europeas, que pretenden llegar a emisiones cero en 2025, superar estos compromisos es un instrumento deseable para convertirse en ciudades del futuro y estos son casos a emular que es lo que están haciendo ya grandes ciudades españolas como Barcelona, Madrid o Málaga y no tan grandes como los municipios murcianos acogidos a la Red de Municipios Sostenibles de la Fundación Desarrollo Sostenible, que ya hace varios años mostró como la sola utilización de los 14,2 km² de tejados de edificios de la Región podría acoger casi un millón de kW de potencia con placas FV y generar la energía eléctrica equivalente al consumo residencial total.

En cuanto al método para alcanzar este escenario “chollo” de renovación urbana con energía, la Fundación Renovables ya lanzó su propuesta de “Ciudades con Futuro”, “Ciudades Emisiones Cero” en 2015 que se ha ido contrastando en su uso y que esperamos vaya perfeccionándose en sus adaptaciones prácticas y en los debates en curso como el que se inicia esta misma semana con ocasión del Curso en la Universidad de Málaga “La ciudad y la energía: propuestas para el progreso sostenible urbano”.

Sabemos lo que está ocurriendo en nuestras ciudades y lo que estamos contribuyendo no solo a la baja calidad del aire y de nuestra vida urbana sino a la del Planeta. Sabemos lo que habría que hacer al respecto para recuperar nuestra ciudad y nuestra calidad de vida urbana, Solo nos falta organizarnos para hacerlo. El desafío del cambio climático nos ofrece una oportunidad única para renovar nuestras ciudades con energía y convertirnos en agentes y beneficiarios del cambio.// 20 Minutos

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Carrera de Ciencias físicas y energías alternativas en la UPEA

Junto con la pintura fotovoltaica a partir del material de moda –el grafeno–, el vidrio fotovoltaico promete cambiar radicalmente el panorama energético y de la construcción.

Imaginen las posibilidades. Las lunas de los vehículos del futuro podrían utilizar vidrio fotovoltaico o, incluso, por qué no, las gafas con las que usted lee este artículo. Esta poderosa tecnología avanza a gran velocidad en diferentes ámbitos, aunque es quizá en la arquitectura urbana donde mejor acogida encuentra en la actualidad.

Las ciudades, responsables del 60% de las emisiones de Gases de Efecto Invernadero, continúan buscando fórmulas para incrementar su eficiencia energética y reducir sus niveles de contaminación. Según la OCDE, si no se toman medidas el crecimiento económico y demográfico concentrado en las ciudades tendrá un grave impacto medioambiental y social para el año 2050.

Surge de este modo la necesidad de implementar soluciones integradas de energía, orientadas a un desarrollo basado en la sostenibilidad. Así, el concepto de Smart cities se ha ido introduciendo en nuestro vocabulario hasta formar parte cotidiana del mismo. Vehículos eléctricos, huertos urbanos o hasta molinos eólicos en farolas son algunas de las tendencias que se observan y que apuntan a convertirse en elementos imprescindibles del paisaje urbano.

Esta imparable tendencia al alza tiene un fuerte impacto en los edificios, seña de identidad de las ciudades y que por tanto desempeñan un rol clave en las ya mencionadas ciudades inteligentes. A la búsqueda de mejoras en materia de habitabilidad se añade ahora la búsqueda de soluciones para el autoabastecimiento. La sostenibilidad es ya la protagonista de las construcciones más recientes, así como de las rehabilitaciones de inmuebles.

Si bien esto se debe en parte a normativas cada vez más exigentes en este campo, la creciente popularidad de los edificios sostenibles responde también a otros factores. Un edificio sostenible no implica sólo una cuestión de responsabilidad medioambiental, sino que también supone un considerable ahorro económico gracias al menor consumo energético que necesita. Entre otras medidas para el autoabastecimiento, destaca el uso de fuentes de energía renovables como la fotovoltaica.

La energía fotovoltaica presenta cada vez mayor facilidad de integración en edificios de todo tipo. La arquitectura solar no es una moda, ni un lujo. Es una respuesta económica y ecológica a los retos de la construcción y del bienestar. De los paneles solares instalados en azoteas, la innovación nos ha llevado a tejas solares y, como último hito, al vidrio fotovoltaico. Este material está revolucionando la industria y se está consagrando como la perfecta solución de integración fotovoltaica. Con las mismas características funcionales y arquitectónicas que un vidrio convencional ofrece, además, la capacidad de generar energía a partir del sol.

En este campo, es precisamente una empresa española, Onyx Solar, la que destaca en el mercado global. La compañía, con sede en Ávila, fabrica vidrio fotovoltaico transparente de baja emisividad y lo distribuye por todo el mundo. El producto permite una completa personalización en términos de color, tamaño y forma para lograr la máxima integración sin perjudicar la estética del edificio.

En las grandes ciudades de todo el globo ya se pueden ver ejemplos de edificios que integran vidrio fotovoltaico. La sede de la multinacional FEMSA en Monterrey incorpora una impresionante fachada ventilada para la optimización del rendimiento energético del edificio. Las oficinas de la farmacéutica Novartis en Nueva Jersey cuentan con un lucernario fotovoltaico que genera casi 300.000 kWh al año y el edificio de Bursagaz en Turquía presenta un rompedor diseño arquitectónico con una fachada fotovoltaica en forma de mosaico.

En definitiva, un novedoso material que marca tendencia y al que debemos seguir la pista.// 20 Minutos

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Carrera de Ciencias Físicas y Energías Alternativas de la UPEA

La estrategia energética española de supeditar el cumplimiento de nuestro compromiso europeo de alcanzar un 27% de la electricidad con renovables en 2030 a que consigamos fortalecer nuestras interconexiones eléctricas internacionales no puede calificarse más que de grave error.

Si bien nadie pone en duda las ventajas de un fortalecimiento de las interconexiones eléctricas por cuanto contribuyen a una mayor estabilidad del sistema y una mayor competencia en los mercados, reivindicación que, por otra parte, España viene exigiendo sistemáticamente desde nuestra entrada en la Unión Europea. La argumentación de que nuestro 17,3% de penetración renovable tiene un sobrecoste  de unos 1.200 millones de euros por tener un nivel de interconexión del 3% de la potencia instalada (menor que la establecida por el Consejo Europeo del  10%), suena más a justificación para seguir con una política anti renovables frente a la política que deberíamos emprender  de apostar con más fuerza por acelerar la inevitable y necesaria  electrificación de nuestro consumo energético a partir de renovables, y ello por los siguientes motivos :

• España es uno de los países donde las renovables son más rentables, contamos con unos niveles de radiación media superiores al 30% que los países del norte de Europa, sin embargo, países como Alemania tienen una potencia solar fotovoltaica instalada siete veces superior a la nuestra.
• Nuestro histórico déficit energético sigue creciendo, solo en este semestre hemos alcanzado los 11.350M€ (frente a los 7.977M€ del año anterior para el mismo periodo). La eficiencia energética y la electrificación de la demanda a partir de energías renovables, son las únicas políticas que pueden contrarrestar esta situación. Las renovables son los únicos recursos energéticos que, además de ser medioambientalmente sostenibles y de disponer abundantes recursos en  nuestro país, son un fuerte dinamizador del empleo como lo demuestra  que el número de puestos de trabajo directos que se han perdido en el sector renovable desde el inicio de su moratoria sea muy superior al número de empleos del sector del carbón en nuestro país.
• El desequilibrio de nuestro mix renovable supone que, en el periodo estival, nuestra limitada potencia de energía solar instalada no es capaz de contrarrestar la menor producción de otras tecnologías renovables como son la hidráulica o eólica en este periodo. Precisamente el mes con mayor demanda eléctrica tanto en 2016 como en 2015, el mes de julio, nuestra producción renovable ha sido del orden de un 25-30% inferior en verano que en invierno. Si comparamos con los países de nuestro entorno el mix de potencia solar respecto a la eólica es de entre un 70-80% en la actualidad en países como Alemania, Reino Unido o Italia,
• Por último, justificar una mayor necesidad de respaldo con potencia firme no parece que sea suficiente para limitar el desarrollo renovable, cuando a día de hoy queda tanto por hacer en cuanto a políticas efectivas de gestión de demanda y eficiencia energética y contamos con un índice de cobertura (valor mínimo entre la potencia disponible y la punta de potencia demandada) del 1,3.

Por todo ello, condicionar el desarrollo de las renovables en España a una mayor interconexión eléctrica en nuestro pasis no es de recibo, supone echarnos piedras contra nuestro propio tejado frente a la postura adoptada por países como Portugal, también afectado por el efecto isla de la península ibérica, y que ha llegado a funcionar durante 4 días el pasado mes de mayo solo con renovables.

Una visión más ambiciosa y comprometida fue la que permitió en su día que nuestro operador del sistema estuviera a la vanguardia mundial de penetración de tecnología renovable cuando, contra lo que muchos presagiaban, era imposible mantener un sistema fiable con una penetración renovable superior al 10%, y esto es lo que volvemos a necesitar ahora.// 20 Minutos

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Ciencias físicas y energías alternativas en la UPEA