DOMÓTICA
Se entiende por domótica al conjunto de sistemas capaces de automatizar una vivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza de cierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar. Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligente de un recinto cerrado.
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Las posibles aplicaciones son innumerables dadas las posibilidades de la Domótica y las posibles necesidades de los propios usuarios, por ello trataremos de agruparlas en algunas comunes. Son:
En el ámbito del ahorro energético.
a) Programación y zonificación de la climatización.
b) Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado. Reduce la potencia contratada.
c) Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.
En el ámbito del nivel de confort.
a) Apagado general de todas las luces de la vivienda.
b) Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz.
c) Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente.
d) Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo.
e) Integración del portero al teléfono, o del videoportero al televisor.
En el ámbito de la protección personal y patrimonial.
a) Detección de un posible intruso.
b) Simulación de presencia.
c) Detección de conatos de incendio, fugas de gas, escapes de agua.
d) Alerta médica. Teleasistencia.
e) Cerramiento de persianas puntual y seguro.
En el ámbito de las comunicaciones.
a) control remoto.
b) Transmisión de alarmas.
c) Intercomunicaciones.
SOLUCIONES PARA GENERAR ELECTRICIDAD LIMPIA
Las estrategias para poner en práctica las tecnologías de bajo carbono deben ser innovadoras, si se desea lograr seguridad energética y un clima estable para el 2050. Esta transferencia de la energía planetaria debe incluir una combinación de tecnologías limpias como la hulla descarbonizada, el secuestro de carbono, las células energéticas, la bioenergía y centrales eléctricas ultra eficientes propulsadas por gas.
Lewis Milford es presidente de Clean Energy Group, una de las principales organizaciones estadounidenses sin fines de lucro dedicada a novedosos programas de tecnología, finanzas y políticas enfocados en el cambio climático y la energía limpia. Allison Schumacher es directora de proyectos de la firma.
Es necesario que haya una innovación masiva, sin precedentes, para que se pueda desarrollar, comercializar, introducir en el mercado y utilizar en gran escala las tecnologías de bajo carbono, que revolucionarán al mundo.
Los mercados para la energía limpia han crecido tremendamente en los años recientes, pero representan solamente una fracción en lo que respecta a una solución del calentamiento global, la que depende de que haya una transición radical hacia un futuro de bajo carbono.
La energía limpia incluye por lo general las tecnologías renovables convencionales: la producción de energía solar, eólica, biomasa, termo-oceánica, la marea y las olas, geotérmica, células energéticas y las tecnologías de almacenamiento y conversión energética relacionadas.
Pero se necesita una innovación extensa en la tecnología del bajo carbono. Debemos aumentar en forma masiva el uso de estas tecnologías renovables y avanzar con las opciones de bajo carbono, como la hulla descarbonizada, el secuestro de carbono, la producción de energía fósil de eficiencia ultra elevada, las células energéticas, la bioenergía y los derivados de la geonómica, la nanotecnología y los terrenos relacionados.
Además, las normas actuales para los recursos energéticos y el clima, solas, no pueden impulsar los mercados para la energía limpia en la escala o al ritmo necesario para solidificar la seguridad energética y estabilizar el clima para el 2050. Debemos ser más ingeniosos en utilizar nuevas estrategias innovadoras para estas opciones de bajo carbono. Asimismo, las estructuras actuales de financiación y comercialización de las nuevas tecnologías no están abasteciendo al mercado con estas tecnologías de bajo carbono tan necesarias.
Solamente si enfrentamos simultáneamente el doble reto de acelerar el ritmo de la innovación en la tecnología de bajo carbono y crear una financiación y comercialización en gran escala podremos lograr la transformación de la energía planetaria.
SOLUCIONES PARA LA TECNOLOGÍA DE BAJO CARBONO
Además de las energías renovables—como la fotovoltaica solar, la energía eólica y la oceánica—y las tecnologías de eficiencia, las prometedoras tecnologías de bajo carbono incluyen las siguientes:
HULLA DESCARBONIZADA: El ciclo combinado de gasificación integrada (Integrated Gasification Combined Cycle [IGCC]) representa una nueva generación de centrales eléctricas por carbón, las que son tecnológicamente superiores y ambientalmente preferibles a las centrales convencionales. Esto se debe a su habilidad de gasificar el carbón, reduciendo de esta manera los niveles de azufre, óxido de nitrógeno, las partículas y las emisiones de mercurio antes de la combustión. Las centrales IGCC reducen también en forma significativa las emisiones de dióxido de carbono y se las puede configurar para capturar el carbono, eliminando con ello la limpieza final.
La hulla se puede descarbonizar de tres maneras: por medio de depuradores instalados en el extremo de la tubería, el secuestro, y el ciclo combinado de gasificación integrada (o IGCC además del secuestro). Los tres métodos de descarbonización se ofrecen ya comercialmente, pero necesitan ser producidos y aplicados en grandes cantidades para competir y terminar con la construcción de nuevas centrales por carbón convencionales. Esto se aplica especialmente a los países en vías de desarrollo, en los que se prevé un gran aumento en las centrales eléctricas convencionales de carbón. En un mundo futuro en el que se limitará el uso del carbón, la central eléctrica preferida podría ser aquella que utilice el método IGCC.
CENTRALES ELÉCTRICAS ULTRA EFICIENTES PROPULSADAS POR GAS: Las centrales propulsadas por gas natural que utilizan turbinas avanzadas de ciclo combinado son más eficientes y producen menores emisiones de gases de efectos de invernadero que las centrales convencionales propulsadas por carbón. En varias ocasiones en 2005, el gas natural fue un combustible más costoso y volátil que el carbón, lo que hacía que el costo y la economía fueran un factor crítico. La forma en que se desarrollen los abastecimientos futuros de gas natural puede afectar cualquier diferencia en el costo. Puede necesitarse incentivos para aumentar la competitividad de los precios para estimular la utilización extensa de la tecnología del gas ultra eficiente.
CÉLULAS ENERGÉTICAS: Las células energéticas convierten el hidrógeno y el oxígeno a electricidad, con sólo agua y calor (sin gases de invernadero) como productos derivados. Esta tecnología es prometedora para muchas aplicaciones, especialmente para producir energía distribuida y limpia en lugares con cargas eléctricas sensibles, como los aeropuertos, bancos, centros de información, estaciones de primera respuesta a emergencias, hospitales y centrales telefónicas.
Las células energéticas en el sitio mismo ofrecen seguridad energética por medio de electricidad sostenida y de alta calidad. Pueden operar con gas natural así como combustibles renovables. Entre las barreras a la tecnología de las células energéticas figuran un costo de capital inicial relativamente alto, requisitos de mantenimiento y operación, el costo de producir el combustible hidrógeno y temas de almacenamiento y transporte del combustible. Para lograr su adopción generalizada, debe considerarse las células energéticas para sitios críticos como los hospitales y otros lugares donde la interrupción de la energía eléctrica puede tener consecuencias graves. Para las instalaciones de este tipo, la diferencia en el costo podría ser una barrera menor. También se debe superar otras barreras a una mayor penetración de las células energéticas a nivel de los servicios públicos, como las tarifas exorbitantes que se cobran para acceder a la red eléctrica cuando se desactiva una célula energética por razones de mantenimiento.
PILAS DE COMBUSTIBLE Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería. Además, los electrodos en una batería reaccionan y cambian según cómo esté de cargada o descargada; en cambio, en una celda de combustible los electrodos son catalíticos y relativamente estables.
Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo (si se trata de una celda de hidrógeno). Por otra parte las baterías convencionales consumen reactivos sólidos y, una vez que se han agotado, deben ser eliminadas o recargadas con electricidad. Generalmente, los reactivos "fluyen hacia dentro" y los productos de la reacción "fluyen hacia fuera". La operación a largo plazo virtualmente continua es factible mientras se mantengan estos flujos.
En el ejemplo típico de una célula de membrana intercambiadora de protones (o electrolito polimérico) hidrógeno/oxígeno de una celda de combustible (PEMFC, en inglés: proton exchange membrane fuel cell), una membrana polimérica conductora de protones (el electrolito), separa el lado del ánodo del lado del cátodo.
En el lado del ánodo, el hidrógeno que llega al ánodo catalizador se disocia en protones y electrones. Los protones son conducidos a través de la membrana al cátodo, pero los electrones están forzados a viajar por un circuito externo (produciendo energía) ya que la membrana está aislada eléctricamente. En el catalizador del cátodo, las moléculas del oxígeno reaccionan con los electrones (conducidos a través del circuito externo) y protones para formar el agua. En este ejemplo, el único residuo es vapor de agua o agua líquida. Es importante mencionar que para que los protones puedan atravesar la membrana, esta debe estar convenientemente humidificada dado que la conductividad protónica de las membranas poliméricas utilizadas en este tipo de pilas depende de la humedad de la membrana. Por lo tanto, es habitual humidificar los gases previamente al ingreso a la pila.
Además de hidrógeno puro, también se tiene el hidrógeno contenido en otras moléculas de combustibles incluyendo el diesel, metanol (véaseDMFC) y los hidruros químicos, el residuo producido por este tipo de combustibles además de agua es dióxido de carbono, entre otros.
BIOMASA Y BIOCOMBUSTIBLES CELULÓSICOS: Al aumentar el interés en la producción y utilización de los biocombustibles, se hace un uso mayor de las tecnologías de la biomasa, como los digestores anaeróbicos y los gasificadores, para producir energía de los cultivos, los desechos de cultivos y el estiércol.
El dióxido de carbono (CO2) que se captura de las emisiones o se retira del aire puede almacenarse por largo tiempo en las plantas.
Sin embargo, el mercado de la bioenergía es relativamente naciente y le falta mucho para alcanzar un punto que señale una adopción rápida y generalizada de las tecnologías de la biomasa y los biocombustibles. Además, desde un punto de vista del bajo carbono, se reconoce ampliamente que es preferible utilizar la biomasa celulósica (con base en la planta) que cosechar cultivos como el maíz para producir biocombustibles, debido a que la cosecha y el transporte de los cultivos aumentan las emisiones de bióxido de carbono. Podría ser de importancia crítica estudiar la geonómica para avanzar en esta tecnología, pero la misma necesita todavía ser aprovechada para desarrollar y comercializar biocombustibles y sistemas energéticos que produzcan alta energía.
SECUESTRO: el capturar y encerrar las emisiones excesivas del carbono en lugar de descargarlas en la atmósfera—pertenece a dos categorías: (1) la categoría biológica, con la que se captura el carbono en plantas que se sabe que absorben mucho carbono y que son plantadas en lugares específicos; y (2) la categoría geológica, con la que se inyecta el carbono en formaciones rocosas. Se está explorando una multitud de tecnologías para ambos tipos de secuestro, pero no existe todavía ninguna que pueda utilizarse en forma generalizada. Todos los interesados, públicos y privados, deben emprender medidas más enérgicas para abordar rápidamente las varias cuestiones científicas y técnicas concernientes a cómo almacenar y capturar mejor el carbono por períodos de tiempo prolongados.
Probablemente hay muchas otras tecnologías de bajo carbono todavía por inventarse que podrán alterar el status quo de las tecnologías energéticas más tradicionales. La dificultad no radica solamente en la invención, pero también en establecer y expandir rápidamente los mercados de las tecnologías de bajo carbono.
Acelerar la innovación
Existen en el horizonte múltiples retos y oportunidades para la tecnología del bajo carbono. Los expertos concuerdan en que el éxito del desarrollo de una energía limpia requerirá que se preste atención, no solamente en los adelantos en las ciencias básicas y aplicadas, sino que también en la dinámica comercial que rodea a las tecnologías surgentes.
Los países del Grupo de Ocho (G8) reconocieron esta necesidad apremiante de innovación tecnológica y su comercialización cuando iniciaron en julio de 2005 en Gleneagles, Escocia, el Diálogo sobre cambio climático, energía limpia y desarrollo sostenible. El Banco Mundial desarrolló un "marco de inversiones" para que sirva de piedra angular en este diálogo, el que reconoce la necesidad crítica de una innovación tecnológica para sostener un aumento masivo en las inversiones, la investigación y el desarrollo, y la comercialización de las tecnologías de bajo carbono.
El informe sobre el marco de inversiones del Banco Mundial concluye que las actuales políticas y la financiación por fuentes públicas y privadas no son suficientes para promover las tecnologías que reducirán el carbono con el fin de estabilizar las emisiones.
OPCIONES DEL SECUESTRO DE CARBONO
Retos de la transformación energética
Transformar el sistema energético del mundo será tremendamente difícil. Es la industria de mayor densidad de capital en el mundo, una red financiera, regulatoria e institucional compleja e interdependiente con más de un siglo de protección y sostén. Sin embargo, una revolución energética puede ser rápida: el automóvil reemplazó al caballo como medio de transporte en cosa de treinta años, y la electrificación central se difundió en los Estados Unidos en menos de cuarenta años.
La transformación de que trata este artículo deberá ser equivalente en escala a la transformación tecnológica provocada por los recursos energéticos en los países industrializados durante los últimos cien años. Fue un período que vio la transición desde las ruedas hidráulicas en la industria, la madera y el querosén en el uso doméstico y el transporte de vehículos arrastrados por caballos a la electrificación casi universal, el predominio del carbón en la producción de electricidad, millones de vehículos accionados por gas y combustible diesel, viajes en aviones a reacción y, finalmente, el microchip y la economía digital que éste produjo. Para lograr una transformación en una escala similar, deberán ocurrir varios cambios:
-- De la mayor importancia, el gobierno, el mundo académico y el sector privado deben coordinar la investigación y el desarrollo con la utilización y comercialización de la tecnología, en lugar de tratar la investigación y el desarrollo como un solo área de atención.
-- Debe debatirse las tecnologías de bajo carbono a varios niveles (internacional, subnacional) y dentro de muchos marcos para las partes interesadas subnacionales, así como en la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático y en el Diálogo del G8 sobre Cambio Climático, Energía Limpia y Desarrollo Sostenible.
-- Debe distribuirse la tarea de reducir las emisiones de carbono en una escala mundial entre todos los niveles de los sectores públicos y privados. Esto abriría la puerta a soluciones ingeniosas de problemas que abordarían los defectos en los mercados, promovería la transferencia de las tecnologías de bajo carbono y el intercambio de información, fomentaría los enlaces entre las disciplinas, y produciría resultados reales.
-- El financiamiento de los recursos energéticos debe dirigirse activamente hacia nuevas formas de acumulación de capital con el fin de construir la infraestructura de la energía de bajo carbono del futuro.
-- El marco de inversiones del G8 y las otras formas de colaboración internacional deben responder a las cuestiones más amplias de la innovación y la comercialización de la tecnología. Debe llenarse las lagunas que existen en la cadena de la innovación con el fin de cambiar a las tecnologías de bajo carbón tanto en los países industrializados como en los países en vías de desarrollo. Para producir resultados, esto debe vincularse a una expansión considerable de los recursos y a presupuestos particulares. Las asociaciones público-privadas deben atribuir máxima prioridad a acelerar el ritmo de la innovación y adopción de la tecnología de bajo carbono.
AUTOS ELÉCTRICOS
Un vehículo eléctrico es un vehículo de combustible alternativo impulsado por uno o más motores eléctricos. La tracción puede ser proporcionada por ruedas o hélices impulsadas por motores rotativos, o en otros casos utilizar otro tipo de motores no rotativos, como los motores lineales, los motores inerciales, o aplicaciones del magnetismo como fuente de propulsión, como es el caso de los trenes de levitación magnética.
A diferencia de un motor de combustión interna que está diseñado específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos, pero la energía puede ser suministrada de los modos siguientes:
Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energía, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.
Energía proporcionada al vehículo en forma de un producto químico almacenado en el vehículo que, mediante una reacción química producida a bordo, produce la electricidad para los motores eléctricos. Ejemplo de esto es el coche híbrido no enchufable, o cualquier vehículo con pila de combustible.
Energía generada a bordo usando energía nuclear, como son el submarino y el portaaviones nuclear.
Energía generada a bordo usando energía solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los otros métodos descritos dependen de si la energía que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.
Energía eléctrica subministrada al vehículo cuando está parado, que es almacenada a bordo con sistemas recargables, y que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:
Energía química almacenada en las baterías como en el llamado vehículo eléctrico de batería, especialmente en baterías de litio que parece ser la tecnología más madura a día de hoy. Es preciso destacar las nuevas inversiones que se están haciendo en el mayor yacimiento de litio (Salar de Uyuni-Bolivia) para la fabricación de estas baterías.
Energía eléctrica almacenada en súper condensadores. Tecnología aún muy experimental.
Almacenamiento de energía cinética, con volante de inercia sin rozamiento.
También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos, cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:
Almacenamiento de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente.
Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.
