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Mochilas solares para Kenia

Las mochilas solares son un invento perfecto para crear electricidad mientras caminas, y es que cada vez están inventando cosas verdaderamente inteligentes.

Una estudiante llamada Salima Visram intenta cambiar la situación de pobreza en el que viven la población de Kenia, de hecho ella nació allí y actualmente estudia en la Universidad McGill en Montreal

Visram creó un proyecto popularmente conocido como “Mochila Soular”, con está mochila intenta financiar en Indiegogo.

Kenia es un lugar donde hay unos 21.000 personas que viven en la máxima pobreza y que además no disponen de electricidad, por lo que Visram recolecta un dinero para que los niños en lugares donde no hay electricidad puedan poseer alguna fuente de esa energía.

La mochila tienen acoplada uno paneles solares para que se recarguen unas baterías internas que dispone, además estas baterías se podrá usar como lámparas LED y así  utilizarlo para alumbrar sus casas, puesto que es apto para todo tipo de utilización.

Generalmente Kenia y otros lugares pobres de África la iluminación que suelen utilizar son a base de queroseno que es un producto peligroso y costoso.

La idea a Visram se le ocurrió porque los niños siempre llevan sus mochilas a la espalda cuando van a la escuela además de que recuerda que cuando ella era pequeña también llevaba una mochila en la espalda y recorría un buen trecho (4 horas) para ir al colegio.

Estas mochilas solares con 4 horas de sol ya son suficientes para generar electricidad para más de 7 horas.

Con esta compañía donde financia, ya ha logrado su misión inicial, (cualquier persona puede ayudar a recaudar fondos), de hecho Salima Visram va a fabricar más de 1900 mochilas, con lo cual se exportarán al colegio de primera de Kikambala y será totalmente gratuito, pero quizás más tarde se podrá empezar a cobrar por estas mochilas.

Se está tratando de quedar en algún acuerdo con varias organizaciones una de ellas es con UNICEF para que su gran idea se difunda en colegios como los de África.

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[Autora: Carolina Herradón-Grupo de Ingeniería Química y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]

La producción termoquímica de H2 y O2 a partir de agua involucra una serie etapas endo- y exotérmicas, que convierten dicha materia prima en cantidades estequiométricas de H2 y O2 empleando el calor como única fuente de energía. Se trata de un proceso muy atractivo porque convierte directamente la energía térmica en energía química almacenable a temperaturas que, en función del ciclo termoquímico empleado, pueden ser alcanzadas por diferentes fuentes de energía (energía nuclear y energía solar principalmente) [1].

Los ciclos termoquímicos para disociación de la molécula de agua se han estudiado desde los años 1960-1970, existiendo en la actualidad más de 2000, que se clasifican en función del compuesto químico con el que se inicia el ciclo [2,3].

En los últimos años han cobrado significativa importancia los ciclos termoquímicos basados en óxidos metálicos que transcurren, generalmente, a través de dos etapas:

 

La primera etapa, reacción (1), consiste en la reducción térmica del óxido metálico, denominada también etapa de activación, con la consecuente liberación de oxígeno. Normalmente es endotérmica y, dependiendo del óxido metálico utilizado, se requiere una temperatura determinada como, por ejemplo, 900 ºCpara el sistema Co3O4/CoO, 1200 ºC en el caso de los sistemas Fe2O3/Fe3O4, y de hasta 3700 ºC en el caso del TiO2.

Durante la segunda etapa, reacción (2), se lleva a cabo la hidrólisis mediante la cual se produce H2 y se recupera el óxido metálico inicial. Es una reacción exotérmica que suele producirse a temperaturas inferiores a1000 ºC [4].

Las temperaturas “moderadas” requeridas por los ciclos basados en óxidos de hierro (ferritas) hacen que sea muy atractivo para ser combinado con tecnologías de energía solar concentrada, obteniendo así una forma totalmente limpia y renovable de obtener hidrógeno. Por todo ello, en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) han sido diseñados, construidos y probados dos prototipos de horno solar, para la producción de hidrógeno a través de ciclos termoquímicos principalmente basados en óxidos de hierro. El primer reactor, mostrado en la Figura1.(a), consta de una única cámara monolítica y un soporte de canales de carburo de silicio (SiC) con forma de panal de abeja dentro de un reactor-receptor solar. Dicho soporte es recubierto con ferrita en polvo, en una configuración similar a la del convertidor catalítico de los tubos de escape en los coches. Con esta configuración se consigue llevar a cabo todo el proceso de producción de hidrógeno en un único receptor-reactor solar, se reduce significativamente la temperatura del proceso y se minimiza la recombinación de O2 e H2 fijando el oxígeno en el óxido metálico. La dificultad que presenta esta instalación es que, a elevadas temperaturas, el óxido de hierro no es químicamente inerte al SiC. Sin embargo, no está muy claro dónde y por qué puede afectar este componente al desarrollo de la reacción.

Con el fin de disponer de un sistema semi-continuo con suministro continuo de hidrógeno, el DLR ha construido un segundo reactor que consta de dos canales separados con absorbedores en forma de panal de abeja en cada uno de ellos (Figura 1.(b)) [5]. De este modo, mientras en uno de los canales tiene lugar la reacción de disociación de la molécula de agua a unos800 ºC, en el otro canal el material está siendo regenerado a temperaturas de hasta1200 ºC. Los resultados experimentales obtenidos del reactor prototipo, así como las simulaciones realizadas con el modelo de reactor correspondiente, apoyan el desarrollo y verificación de una estrategia de proceso para la producción continua de hidrógeno a gran escala [6].

 Figura 1. Reactor solar con (a) único soporte de canales de SiC en disposición de panal de abeja  y (b) dos canales con absorbedores en forma de panal de abeja, construidos por DLR, Colonia, Alemania [6, 7].

[1] Bingjun, X.; Yashodan, B., Mark, E.D.; Low-temperature, manganese oxide-based, thermochemical water splitting cycle; www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1206407109 (2012).

[2] Montes, M.J.; Abánades, A.; Martínez-Val J.M.; Producción de hidrógeno a partir de energía solar. Centro de Ançalisis de Desarrollo Energético Sostenible FFII, grupo de termotecnia, ETSII-UPM, (2010).

[3] Kodama, T.; Nobuyuki, G.; Thermochemical Cycles for High-Temperature Solar Hydrogen Production; Chemical reviews (2007)

[4] Charvin, P.; Abanades, S.; Lemort, F.; Flamant,G.; Hydrogen Production by Three-Step Solar Thermochemical Cycles Using Hydroxides and Metal Oxide Systems; Energy and Fuels 21 (2007) 2919-2928.

[5] Xiao, L.; Wu, SY.; Li, YR.; Advances in solar hydrogen production via two-step water-splitting thermochemical cycles based on metal redox reactions; Renewable Energy 41 (2012).

[6] Roeb, M.; Neises, M.; Säck, J-P.; Rietbrock, P., Monnerie, N.; Dersch, J.; Operational strategy of a two- step thermochemical process for solar hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy 34 (2009).

[7] Roeb, M.; Sattler, C.; Klüser, R.; Monnerie, N.; Oliviera, L.; Konstandopoulos, AG.; Solar hydrogen production by a two-step cycle based on mixed iron oxides. Journal of Solar Energy Engineering 128 (2) (2006) 125-33.

 

Energía y Sostenibilidad

A la altura del desarrollo tecnológico que se encuentran los paneles solares fotovoltaicos y térmicos, su instalación asegura producciones de electricidad y agua caliente sanitaria muy considerables. Sin embargo, si las limitaciones de espacio son un handicap (algo que ocurre con bastante frecuencia) nos veremos en la obligación de tener que elegir entre una tecnología u otra.
Ahora, gracias a los cada vez más desarrollados paneles solares híbridos, disponemos en una sola placa de energía fotovoltaica y térmica, ya que estos paneles producen de forma simultanea electricidad y agua caliente.
Además, la última generación de paneles híbridos, como es el caso de los paneles ECOMESS,  incorporan la tecnología CTA (Cubierta Transparente Aislante) que consigue recuperar el calor de la parte frontal que los paneles híbridos tradicionales perdían.Las células solares fotovoltaicas no se calientan en exceso, lo que contribuye a que su durabilidad y producción sea mayor, y el sistema de adsorción de calor que se encuentra debajo de ellas refrigerándolas, al estar aislado, garantiza un aprovechamiento térmico óptimo. Por lo tanto, el panel está aislado tanto por un parte anterior, cómo por su parte posterior.

El autoconsumo energético está más presente que nunca. La industria, los gobiernos y la ciudadanía lo ven como una forma de producción energética más sostenible y este tipo de paneles es, sin duda, una herramienta imprescindible para conseguir, en poco espacio, cubrir las necesidades térmicas y eléctricas de viviendas y empresas.

Mas información: www.endef.com

 

Energías Renovables y Generación Distribuida

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