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Avances en el desarrollo de nuevas Energías Renovables

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(Universidad de Tel Aviv).- El Centro de Energía Renovable de la Universidad de Tel Aviv tiene el propósito de dar impulso al gran número de investigaciones que se ya se llevan adelante en el área del desarrollo de energía sustentable. Se buscan fuentes de energía eficiente y renovable que reemplace a los combustibles fósiles: Este es el gran desafío que enfrenta la humanidad hoy en día.
Energía solar
¿Acaso en el futuro produciremos energía eléctrica a partir de la energía solar para todo el país en forma eficiente, y a un menor costo que el de las plantas de energía? El profesor Abraham Kribus, de la Facultad de Ingeniería, desarrolla tecnologías que convierten la luz en energía, y los sueños… en realidad.
“Las plantas de energía convencionales  tienen una eficiencia de entre el 40 y el 60%, en tanto que las plantas de energía solar alcanzan una eficiencia de conversión de menos del 20%.” La eficiencia de conversión aumenta cuando se calienta el aire o el vapor a mayor temperatura. Esto resulta posible hoy en día valiéndonos de una nueva tecnología: la torre solar. La eficiencia de esta nueva tecnología podría igualar la de plantas de energía basadas en  combustibles fósiles e incluso superar la de las plantas solares construidas hasta la fecha. “La energía solar se encuentra en abundancia, pero se convertirá en una fuente útil y aplicable desde un punto de vista económico si la  convertimos en electricidad en forma más eficiente,” afirma el profesor Kribus.
La energía solar tal vez sea la fuente más promisoria de energía limpia y renovable, energía disponible en todas partes, en cualquier momento del día, y que nunca se acaba. Con todo, las tecnologías disponibles hoy en día para  convertir la energía solar en electricidad se valen únicamente de un porcentaje pequeño de la luz solar que llega a la Tierra. Los profesores Amir Boag, Yael Hanein y Kobi Scheuer, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica desarrollan un sistema para aumentar el uso de energía solar mediante nanoantenas, esto es, antenas diminutas a escala nanométrica.
“Las células solares más comunes son las celdas fotovoltaicas de silicona, que emplean tan sólo el 10% de la radiación solar para generar electricidad. Las otras emplean hasta un 40% de la radiación solar, pero son más caras”, explica el profesor Boag. “Nuestra meta es crear una antena nanométrica de ínfimo tamaño que sea capaz de absorber un amplio rango de frecuencias,  como las infrarrojas, además de la luz visible. En principio, esta se valdrá de un 85% de la luz solar: ¡más que el doble de la que emplean las células fotovoltaicas existentes hoy en día!”
Energía eólica
La energía eólica es una de las más limpias que nos concedió la naturaleza, y los científicos de todo el mundo se afanan por encontrar la forma de aprovecharla mejor. Sin embargo, el obstáculo más grande radica en que es imposible controlar  su fuerza o  dirección.  En el laboratorio del profesor Avi Seifert en la Escuela de Ingeniería Mecánica, se desarrollan tecnologías innovadoras para explotar la energía eólica en forma efectiva.
La meta consiste en desarrollar turbinas pequeñas y silenciosas que funcionen en forma eficiente con vientos mucho más débiles. Esta tecnología nos permitirá aprovechar la energía eólica en para satisfacer nuestras necesidades. El profesor Seifert está a la vanguardia de lo que se conoce como control de flujo activo. Su equipo desarrolló un sistema que aumenta la producción de energía por turbina combinando sensores de flujo de viento y activadores de corriente. De esta forma, con una pequeña inversión de energía en el lugar y en el momento indicado, se puede mejorar el rendimiento total de la turbina así  como su producción.
¿Cómo podemos hacer para cosechar la energía que se genera con recursos  naturales, limpios y renovables como el viento y el sol? Este problema desvela a científicos de todo el mundo. El laboratorio del profesor Emanuel Peled, de la Escuela de Química, desarrolló una solución revolucionaria, barata y eficiente: Celdas de combustible reversible. Hasta la fecha, el grupo tiene 10 patentes y varios récords mundiales en la producción eléctrica de celdas de combustible.
“Hay muchas formas de  almacenar la energía proveniente de recursos renovables, pero todas éstas tienen un punto débil: los recursos renovables de energía aparecen en forma irregular. Hay días de sol y días nublados, hay ventarrones y hay brisas,” explica el profesor  Peled. “Por lo tanto, para deshacernos por fin de la nafta, el carbón, el gas y la energía nuclear tenemos que lograr que la cosecha de energía renovable sea estable y económicamente viable.” La clave radica en desarrollar medios eficientes y baratos de almacenar energía. Las baterías disponibles no cumplen con ese requisito porque son muy caras y tienen una vida útil muy limitada. Por otro lado, las celdas reversibles de combustible ofrecen una solución promisoria para almacenar energía sostenible. De lograrse este objetivo, es posible que en algunos años se redefina por completo el concepto de batería.
Energía del agua
Científicos del mundo entero buscan distintos tipos de energía verde: energía limpia proveniente de fuentes limpias, sustentables.  A diferencia de ellos, el profesor Nathan Nelson, del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, sugiere llevar a nuestras fuentes de energía un paso más allá para generar energía azul, que despide únicamente agua  cuando se la emplea y por lo tanto no genera contaminación. Sus investigaciones de vanguardia le valieron una prestigiosa beca del Concejo de Investigación de la Unión Europea.
“El problema  con los procesos verdes para producir energía es que, si bien reducen la contaminación, no la eliminan por completo”, afirma el profesor Nelson. “En el futuro, se van a acabar todos los combustibles fósiles. Es por eso que tratamos de encontrar una forma eficiente de producir el único combustible sustentable del mundo: el hidrógeno. Cuando se quema este tipo de combustible se conectan moléculas de hidrógeno con oxígeno  y se despiden moléculas que no tienen dióxido de carbono, ¡sino agua!
Biocombustíbles
Las plantas son una muy buena fuente de energía limpia, disponible en la naturaleza. Los científicos esperan que, dentro de 25 años, el  combustible proveniente de nuestras plantas cubra el 30% de nuestras necesidades. Sin embargo, queda por recorrer un largo camino, y los procesos existentes para obtener energía de las plantas todavía no son eficientes. En el laboratorio del profesor Shaúl Yalovsky del Departamento de Biología Molecular y Ecología de las Plantas, se cultivan plantas modificadas genéticamente para producir biocombustibles en forma eficiente.
En algunos países el 30% del combustible que se consume proviene del etanol que se saca de la caña de azúcar o del maíz. Con todo, esto no va a ser sostenible a largo plazo porque estos cultivos demandan mucha agua y suelo fértil, y además son una fuente importante de alimento para la población. El profesor Yalovsky ha experimentado con una planta llamada arabidopsis a fin de producir biocombustible en cantidades redituables. Esta planta, a diferencia de las otras no se emplea  a como fuente de alimentación ni requiere un suelo rico en nutrientes o cantidades ingentes de agua, por lo que resulta una alternativa viable desde un punto de vista económico y social.
Energía generada con algas
El término biodiésel, combustible natural que se obtiene del maíz, ya es de uso corriente, y muchos grupos ambientalistas lo consideran una gran promesa. Sin embargo, el Dr. Yuval Ebenstein y la Dra. Yael Michaeli, del Departamento de Física Química, prefieren producir combustible…  ¡a base de algas! Estas formas antiguas de vida marina prometen ser una buena fuente de energía con muchas ventajas.
A diferencia de los cultivos de maíz, de uso dual, para fabricar biodiésel y producir alimentos-, las algas no sirven para alimentar a la población. Producen un combustible de muy buen nivel, casi listo para la combustión y se las puede cultivar en áreas que son inapropiadas para la actividad agrícola, como los desiertos. Además no se precisa grandes espacios para cultivarlos, a diferencia de las plantaciones de maíz. El biodiesel proveniente de las algas, casi sin modificaciones, puede poner en marcha un auto sin que sea necesario recurrir a un procesamiento costoso y  contaminante. El planteo es entonces ¿cómo se puede producir una cantidad suficiente de este producto para uso comercial? Este es el desafío que enfrenta nuestro equipo de investigación de la Universidad de Tel Aviv.
Una fuerza estabilizadora
Los habitantes de Israel disponen de un suministro de energía eléctrica  estable y confiable las 24 horas del día. Nuestra red eléctrica es líder mundial en términos de estabilidad, con unos pocos minutos por año sin luz. Sin embargo, la mayoría de las personas dan por descontada esta estabilidad: No saben que ésta requiere mecanismos de control muy sofisticados.  El profesor George Weiss y el profesor Michael Margaliot, del Departamento de Sistemas Eléctricos de Ingeniería, desarrollan una tecnología que permitirá mantener la estabilidad de la red, a medida que ésta se basa cada vez más en fuentes de energía renovables.
“La electricidad en las redes tradicionales se basa en generadores de grandes dimensiones: los generadores sincrónicos”, explica el profesor Seifert. “Esta tecnología de larga data genera una electricidad de características específicas, y los controles de estabilidad están diseñados en función de éstas.” Las fuentes de energía renovable se basan en tecnologías que son muy  diferentes de los generadores sincrónicos: los conversores electrónicos, que generan electricidad de características muy diferentes a la convencional. Para resolver este problema, se desarrolló un conversor electrónico que imita el funcionamiento del generador sincrónico. “Esperamos que esta tecnología se convierta en el estándar para todos los conversores que conectan fuentes de energía renovable a la red eléctrica.”
Visión de futuro, planeamiento y administración
Los automóviles eléctricos, las celdas fotovoltaicas y las plantas de energía termosolar tal vez se conecten a los enchufes de nuestros hogares en unos pocos años.  De acuerdo con una investigación del Profesor Asher Tishler, Decano de la Facultad de Administración, esta visión se puede convertir en realidad únicamente si logramos administrar y planear la investigación, el desarrollo y el funcionamiento de estas nuevas tecnologías.
“La contaminación del aire que provocan las emisiones de dióxido de carbono y de otros gases son un problema muy serio en Israel”, explica el profesor Tishler. Es por esta razón, que se propuso diseñar un plan inteligente para desarrollar el sistema eléctrico de Israel entre el 2015 y el 2050. Valiéndose de modelos matemáticos, este experto analiza cómo administrar y construir un sistema de electricidad inteligente que integre fuentes de energía renovable. Con este objetivo en mente se busca desarrollar una red eléctrica a base de energía limpia y en su mayor parte solar.
Articulo Original: http://www.itongadol.com.ar/noticias/val/76604/avances-en-el-desarrollo-de-nuevas-energias-renovables.html