Cómo "repensar la generación" de energías limpias con el hidrógeno como el Santo Grial
Desde la optimización de granjas solares hasta planear la fusión nuclear, los disruptores exploran nuevos métodos y mejorar el 'mix' energético renovable.
23 agosto, 2023 01:42Si el primer gran salto de la humanidad hacia la civilización fue aprender a domesticar el fuego, a riesgo de quemarse, y usarlo en provecho de la supervivencia de la especie, las fuentes y tecnologías para generar energía, sus eventuales efectos dañinos y el control siguen siendo el talón de Aquiles del progreso.
Según un informe de 2022 de la Agencia Internacional de la Energía, citado en la presentación del informe Rethink energy por Juan Luis Moreno, jefe de producto e innovación de The Valley, las renovables serán en 2027 la fuente principal de energía eléctrica en el planeta. "No estamos hablando a largo plazo, sino de apenas cuatro años", dice.
Reemplazar la eficiencia conocida de los combustibles fósiles, y otras fórmulas con efectos contaminantes, moviliza mucha inversión, estimula la innovación y produce grandes fricciones.
Aunque en la balanza de pros y contras se acomodan todavía muchos buenos propósitos voluntaristas frente a incertidumbres, desequilibrios y carencias evidentes.
Y esto, a su vez, abre un amplísimo campo a la imaginación y creatividad de miles de startups en todo el mundo, en busca de soluciones concretas para problemas específicos o de ámbito general. Veamos algunas que destacan en sus propuestas y hechos.
El hidrógeno, el Santo Grial
Empecemos por Stanford, en el corazón de Silicon Valley, la empresa Mainspring y su generador lineal. Se trata de una compañía fundada en 2010 por tres ingenieros de la universidad californiana, que cuenta con fuerte apoyo económico de Bill Gates.
El dispositivo que han desarrollado es un generador de "energía limpia" capaz de "quemar" una gran variedad de combustibles, desde hidrógeno (el Santo Grial de la energía del futuro, dicen) y amoniaco hasta biogás.
Sobre el asunto del hidrógeno trabaja SungreenH2. El objetivo de la startup, creada en Singapur en 2020, es, precisamente, producir de una manera más eficiente el gas identificado como la clave para almacenar energía.
SungreenH2 no está proponiendo una metodología nueva para obtenerlo: aplica la clásica electrólisis del agua para separar sus dos componentes, oxígeno e hidrógeno. Pero intenta hacerlo con el menor consumo de energía, utilizando una tecnología propia de electrodos más eficientes, hechos con nanomateriales y metales del grupo del platino.
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Asegura que su sistema genera "hidrógeno verde", si bien eso depende en realidad del CO2 que emita la generación de la electricidad que utiliza. Aunque sí puede anotarse el tanto de ahorrar un 10% de energía sobre el estándar, en su proceso electrolítico, para obtener un saldo más favorable entre consumo y producción almacenable.
La israelita H2Pro, nacida en 2019, también separa los componentes del agua, para obtener hidrógeno. En su caso, aplicando un método más disruptivo denominado E-TAC (Eloctrochemical Thermally Activated Chemical), que no es la electrólisis convencional.
Su reactor, sin membrana, aplica cíclicamente un proceso en dos pasos, definidos en su nombre. El primero, electroquímico y a baja temperatura (unos 25 grados), libera hidrógeno y el segundo, calentando el agua hasta 95 grados, libera oxígeno.
La compañía asegura que su sistema opera con un consumo de sólo 1,5 voltios y obtiene una eficiencia de producción del 95%, a la vez que evita el riesgo de la "mezcla explosiva", que es uno de los peligros en la manipulación del hidrógeno: si se combina con oxígeno, libera súbitamente gran cantidad de energía. Hay una violenta explosión.
Energía solar y eólica
También hay desarrollos punteros para mejorar procesos asentados como la captación de energía solar. Heliogen, compañía con sede en Pasadena (California), fundada en 2013 y que también ha recibido financiación de Bill Gates, trabaja con inteligencia artificial y visión computerizada para girar las placas solares en busca continuamente del mejor ángulo para recibir la luz. Como los girasoles.
Para el mantenimiento de instalaciones eólicas, la británica Perceptual Robotics, surgida de la Universidad de Bristol en 2016, automatiza las inspecciones con drones.
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La italiana Alerion, que gestiona sus propias plantas fotovoltaicas y eólicas en España, Reino Unido, Rumanía y Bulgaria, también hace uso de sistemas de drones para el mantenimiento de sus infraestructuras y entornos complejos.
Una startup con tecnología innovadora es la española Eco Eolic Top System, diseñadora de un sistema original patentado: un techo eólico para camiones. La compañía, muy concentrada también en analizar la aerodinámica de los vehículos, asegura que su dispositivo ahorra un 25% de combustible.
En el ámbito de servicios, la suiza Akselos diseña simuladores y gemelos digitales que ayudan al mantenimiento de sistemas eólicos en el mar. También Mitsubishi Power ofrece su sistema de gemelo digital Tomoni, que ya está operando en la central geotérmica de San Pedro Nayarit (México).
Geotermia
Ese es otro tipo energía cuya obtención se puede modular, por ahora, con no demasiada popularidad: la de origen geotérmico. Extraer el calor del suelo bajo nuestros pies.
La estadounidense Sage Geosystems, fundada en 2020 y con base en Houston, trabaja en optimizar el rendimiento de los pozos geotérmicos y sus plantas de producción de electricidad, a la vez que gestiona una fórmula de almacenamiento subterráneo de energía.
Ha creado una turbina propia que duplica la capacidad de extracción de calor, utilizando tecnología similar a la que se usa para extraer petróleo, lo que le permite rentabilizar temperaturas de 100 a 250°C en profundidades de tres a seis kilómetros. Para la exploración utiliza su herramienta de modelado y análisis GeoTwin.
Sage Geosystems se propone organizar un mix con los sistemas fotovoltaicos, eólicos y geotérmicos que, dice, en 2040 podría multiplicar por 100 su actual eficacia en la producción energética.
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Otra compañía puntera en geotermia, también con base en Houston y creada en 2017, es Fervo Energy. Al igual que su competidora antes citada, su conocimiento tiene como punto de partida el acumulado en perforaciones petroleras.
Su objetivo es construir explotaciones geotérmicas flexibles y escalables. Utiliza fibra óptica, que introduce en los pozos que perfora, para obtener datos analizables en tiempo real sobre el estado de la reserva energética.
Una colaboración entre Vistra Corp, otra compañía texana, y McKinsey, a través de QuatumBlack, está desarrollando una aplicación de inteligencia artificial, con una red neural multicapa para buscar los puntos con energía geotérmica.
Fuerza gravitacional y fusión nuclear
También relacionado con agujeros en el suelo, la australiana Green Gravity propone y desarrolla un sistema de almacenamiento de energía aprovechando pozos mineros abandonados y la fuerza de la gravedad.
Se trata de construir un sistema de pesas sujetas con poleas, que se elevan a un determinado nivel usando energías renovables cuando están disponibles. Luego se deja caer el peso de manera controlada, cuando hace falta, movilizando una turbina para producir electricidad.
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Otra alternativa muy peculiar y novedosa es el dispositivo Air-Gen, desarrollado en la Universidad de Massachusetts Amherst en colaboración de los laboratorios del ingeniero eléctrico Jun Yao y el microbiólogo Derek Lovley.
El Air-Gen usa nanocables de proteína conductiva, generados por el microbio geobacter, que, conectados a unos electrodos, extraen electricidad del vapor de agua presente en el aire, aunque el grado de humedad sea muy bajo.
Parece magia y es todavía una tecnología muy experimental, que sus desarrolladores se atreven a considerar capaz de alimentar pequeños dispositivos electrónicos, wearables, que podrían prescindir de la batería.
No obstante, alguna declaración de Yao pronostica la posibilidad de escalarlo, como solución energética, aunque sea parcial, para hogares e, incluso, para construir generadores capaces de suministrar energía a la red eléctrica. Su problema más inmediato es alcanzar una dimensión industrial para fabricar los nanocables.
Y hay que tomar en consideración la IA DeepMind de Google, famosa por vencer hace años al campeón mundial del juego Go. Con un entrenamiento específico, esta IA se prepara para controlar la fusión nuclear. Es decir, para controlar el plasma de hidrógeno (que debe llegar a estar 10 veces más caliente que el Sol) en el confinamiento magnético de un tokamak.
Y eso que, advierte Jesús Izquierdo, de Fusion for Energy (la agencia que gestiona las aportaciones europeas al proyecto ITER), todavía "faltan varios años" para que la fusión nuclear pueda empezar a operar de manera comercial, generando energía abundante y barata sin residuos radiactivos.
Dando un salto más largo hacia el futuro, la Universidad de Cambridge está estudiando la manera de captar eficientemente la energía del Sol desde el espacio, al tiempo que la Queen Mary de Londres investiga cómo reenviar esa energía a la Tierra en transmisión inalámbrica. Los aficionados a la ciencia-ficción seguramente habrán leído alguna novela en la que esa idea está operativa. En Inglaterra se lo están tomando en serio.
