sábado, 7 de diciembre de 2013
Energía solar desde el espacio: Un paso más cerca del sueño de la fuente de energía inagotable - La Razón digital
Un pequeño paso para un utopía. La utopía: recolectar la energía del Sol directamente en el espacio, donde no hay día ni noche, nubes ni invierno, es una idea que empezó a pulular por las mentes científicas en la década de los 60. Se empezó a plantear si sería posible transmitir la energía solar a la Tierra, con láser o microondas, sin «freír» ningún avión por el camino. Se teorizó con la órbita más apropiada para la colocación de un posible huerto solar espacial –¿geostacionaria para mandar la energía al mismo punto, o en una órbita baja que permita mandarla una vez al día?–. Antes de comenzar el siglo XXI, varios gobiernos estadounidenses ya habían invertido en algunos proyectos relacionados con la energía espacial, pero aunque demostraron que la idea era técnicamente factible, ponerla en marcha resultaba económicamente inviable.
Años más tarde, las previsiones energéticas y las problemas medioambientales son motivos suficientes para creer en una idea que decenas de equipos de investigación en el mundo, en realidad, nunca han desechado. La Agencia Espacial Europea (ESA) estima que en el año 2020 las necesidades energéticas de Europa rondarán los 500 GW cuando una planta nuclear estándar, moderna, produce alrededor de 1 GW.
El último paso de este sueño, capaz de acabar con los problemas energéticos del planeta, acaba de salir de Escocia. El equipo del doctor Massimialiano Vasile y el doctorando Thomas Sinn, de la Universidad de Strthaclyde, ha presentado los detalles de una novedosa estructura ultraligera que albergaría decenas de paneles solares o espejos reflectores y concentradores de la luz solar. Su prototipo de satélite solar se llama SAM (Self Inflating Adaptable Membrane). SAM no abultaría en tierra más que un paquete cuadrado de 10 cm de lado. Esta «red» estaría formada por miles de discos metálicos o células «que contienen un poco de aire en su interior y que se expanden en el vacío sin necesidad de insuflar gas, originando una red de unos 4m2. Se puede controlar cada célula y cambiar la forma de la estructura», explica Massimiliano Vasile. Su equipo ve en este incipiente experimento en fase de I+D una posibilidad para obtener energía solar muy útil para el abastecimiento de zonas de difícil acceso, unidades militares o áreas de catástrofe, incluso alimentar las misiones de los Rover a Marte o la Luna.
Transmisión segura y eficiente
Desde Escocia, el equipo trabaja dentro de un grupo internacional dedicado al estudio de la viabilidad tecnológica de un futuro recolector solar, liderado por el americano John C. Mankins y su proyecto de satélite solar SPS Alpha. Aunque Vasile afirma que las pruebas actuales de SAM podrían servir al SPS Alpha o funcionar de manera independiente, parte de los estudios están orientados a buscar una solución conjunta a los problemas que aún hoy presenta la energía solar en el espacio. Trinidad Gómez, del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) explica: «El problema sigue siendo la forma de transmitir a tierra. Un láser potente puede cortar las alas de un avión, igual que pasa en cirugía. Otro tema fundamental en el espacio es el peso. Poner en órbita un kg cuesta alrededor del millón de dólares (unos 800.000 euros). Los materiales deben ser ligeros. Luego, ¿tendría que haber almacenamiento en tierra o retransmitiría constantemente? Y ¿cómo se corta la transmisión? Además, habrá que ver cómo se comporta en órbita».
Mankins admite a este semanario que «el problema es la cantidad que consiga transmitirse a Tierra, cuando el sol brilla la energía en tierra es mucho mejor, pero el Sol en el espacio es siempre el mismo, por lo tanto en invierno sería mejor éste». Vasile confirma que no se tiene claro cómo será de eficiente la transmisión inalámbrica, en este caso inevitable, respecto a las líneas eléctricas, pero posible las 24 horas del día.
¿Láser o microondas?
Se barajan y estudian a nivel de laboratorio dos maneras de solucionar el delicado tema de cómo hacer llegar la energía hasta la Tierra. Vasile lo explica así: «El láser es interesante si uno quiere alimentar una base militar, áreas pequeñas y remotas que necesitan poca potencia y de forma discontinua. El receptor podría ser mucho más pequeño. Estamos lejos de transmitir gigavatios porque la densidad de la energía sería alta y peligrosa, además de tener problemas con las nubes. Las microondas son eficientes a potencia elevada. La densidad de la energía es muy baja, con lo que no existiría el problema de la seguridad. Se transmitiría a áreas muy grandes, como los huertos de ahora. Sin embargo, la antena receptora no crea sombras; se puede aprovechar el suelo para paneles solares, plantas...».
Otro detalle interesante de los pocos que se conocen de los trabajos de Mankins, presentados escuetamente en el encuentro sobre conceptos de innovación avanzada (NIAC) de 2012, es la forma de construir el satélite: «Creo, aunque no estoy seguro todavía, de que el precio podrá ser competitivo con la producción solar en tierra. Un gran red de finos espejos sujetos a la parte curva del satélite interceptaría los rayos del sol y los redirigirían a las células solares sujetas en la parte trasera de esta estructura. De ahí los MW de energía se proyectarían hacia la superficie terrestre. Construir a partir de módulos pequeños tiene la ventaja de que permitirá una producción en masa de elementos muy ligeros (entre 50 y 200 kg), lo que reducirá terriblemente los costes».
Consciente de los problemas de seguridad espacial de los micrometeoritos, la basura espacial y la ingente cantidad de trabajo de I+D y de financiación que les queda por delante, Mankins afirma: «El primer prototipo puede ser probado en 5-7 años y un piloto a gran escala (de transmisión 1-20 MW a la tierra) podría estar en órbita geoestacionaria en 10-20 años. Antes de poder obtener el primer kW, estamos a miles de millones de I+D. Para un test en órbita hablamos de unos 20-30 millones de dólares». Gómez, por su parte, concluye: «Es interesante como idea de I+D. Un pequeño paso en una gran utopía, pero de la que pueden salir luego aplicaciones inesperadas»
Años más tarde, las previsiones energéticas y las problemas medioambientales son motivos suficientes para creer en una idea que decenas de equipos de investigación en el mundo, en realidad, nunca han desechado. La Agencia Espacial Europea (ESA) estima que en el año 2020 las necesidades energéticas de Europa rondarán los 500 GW cuando una planta nuclear estándar, moderna, produce alrededor de 1 GW.
El último paso de este sueño, capaz de acabar con los problemas energéticos del planeta, acaba de salir de Escocia. El equipo del doctor Massimialiano Vasile y el doctorando Thomas Sinn, de la Universidad de Strthaclyde, ha presentado los detalles de una novedosa estructura ultraligera que albergaría decenas de paneles solares o espejos reflectores y concentradores de la luz solar. Su prototipo de satélite solar se llama SAM (Self Inflating Adaptable Membrane). SAM no abultaría en tierra más que un paquete cuadrado de 10 cm de lado. Esta «red» estaría formada por miles de discos metálicos o células «que contienen un poco de aire en su interior y que se expanden en el vacío sin necesidad de insuflar gas, originando una red de unos 4m2. Se puede controlar cada célula y cambiar la forma de la estructura», explica Massimiliano Vasile. Su equipo ve en este incipiente experimento en fase de I+D una posibilidad para obtener energía solar muy útil para el abastecimiento de zonas de difícil acceso, unidades militares o áreas de catástrofe, incluso alimentar las misiones de los Rover a Marte o la Luna.
Transmisión segura y eficiente
Desde Escocia, el equipo trabaja dentro de un grupo internacional dedicado al estudio de la viabilidad tecnológica de un futuro recolector solar, liderado por el americano John C. Mankins y su proyecto de satélite solar SPS Alpha. Aunque Vasile afirma que las pruebas actuales de SAM podrían servir al SPS Alpha o funcionar de manera independiente, parte de los estudios están orientados a buscar una solución conjunta a los problemas que aún hoy presenta la energía solar en el espacio. Trinidad Gómez, del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) explica: «El problema sigue siendo la forma de transmitir a tierra. Un láser potente puede cortar las alas de un avión, igual que pasa en cirugía. Otro tema fundamental en el espacio es el peso. Poner en órbita un kg cuesta alrededor del millón de dólares (unos 800.000 euros). Los materiales deben ser ligeros. Luego, ¿tendría que haber almacenamiento en tierra o retransmitiría constantemente? Y ¿cómo se corta la transmisión? Además, habrá que ver cómo se comporta en órbita».
Mankins admite a este semanario que «el problema es la cantidad que consiga transmitirse a Tierra, cuando el sol brilla la energía en tierra es mucho mejor, pero el Sol en el espacio es siempre el mismo, por lo tanto en invierno sería mejor éste». Vasile confirma que no se tiene claro cómo será de eficiente la transmisión inalámbrica, en este caso inevitable, respecto a las líneas eléctricas, pero posible las 24 horas del día.
¿Láser o microondas?
Se barajan y estudian a nivel de laboratorio dos maneras de solucionar el delicado tema de cómo hacer llegar la energía hasta la Tierra. Vasile lo explica así: «El láser es interesante si uno quiere alimentar una base militar, áreas pequeñas y remotas que necesitan poca potencia y de forma discontinua. El receptor podría ser mucho más pequeño. Estamos lejos de transmitir gigavatios porque la densidad de la energía sería alta y peligrosa, además de tener problemas con las nubes. Las microondas son eficientes a potencia elevada. La densidad de la energía es muy baja, con lo que no existiría el problema de la seguridad. Se transmitiría a áreas muy grandes, como los huertos de ahora. Sin embargo, la antena receptora no crea sombras; se puede aprovechar el suelo para paneles solares, plantas...».
Otro detalle interesante de los pocos que se conocen de los trabajos de Mankins, presentados escuetamente en el encuentro sobre conceptos de innovación avanzada (NIAC) de 2012, es la forma de construir el satélite: «Creo, aunque no estoy seguro todavía, de que el precio podrá ser competitivo con la producción solar en tierra. Un gran red de finos espejos sujetos a la parte curva del satélite interceptaría los rayos del sol y los redirigirían a las células solares sujetas en la parte trasera de esta estructura. De ahí los MW de energía se proyectarían hacia la superficie terrestre. Construir a partir de módulos pequeños tiene la ventaja de que permitirá una producción en masa de elementos muy ligeros (entre 50 y 200 kg), lo que reducirá terriblemente los costes».
Consciente de los problemas de seguridad espacial de los micrometeoritos, la basura espacial y la ingente cantidad de trabajo de I+D y de financiación que les queda por delante, Mankins afirma: «El primer prototipo puede ser probado en 5-7 años y un piloto a gran escala (de transmisión 1-20 MW a la tierra) podría estar en órbita geoestacionaria en 10-20 años. Antes de poder obtener el primer kW, estamos a miles de millones de I+D. Para un test en órbita hablamos de unos 20-30 millones de dólares». Gómez, por su parte, concluye: «Es interesante como idea de I+D. Un pequeño paso en una gran utopía, pero de la que pueden salir luego aplicaciones inesperadas»
fuente: larazon.es
martes, 20 de agosto de 2013
GENERADORES EÓLICOS DE EJE VERTICAL
LA NUEVA INVENSION UN PRODUCTO DEL FUTURO
Los nuevos aerogeneradores de eje vertical que prometen superar en 50% el rendimiento de los molinos eólicos convencionales (de eje horizontal) y al mismo tiempo, resultan más silenciosos y duraderos. Sus mentores aseguran que requieren menos mantenimiento y menos espacio, generan más electricidad con menos área de barrido, pueden generar electricidad con vientos muy bajos y con vientos muy altos. Y principalmente no son peligrosas para la vida silvestre.
El nuevo concepto aporta ventajas tecnológicas como son: mayor coeficiente de potencia, es ideal para altas velocidades de viento, no requiere mecanismo de orientación y no necesita torre de sustentación.
Los generadores eólicos de eje horizontal de última generación tienen un coeficiente de potencia cercano a 0,4; aún muy alejado del límite de Betz de 0,59.
jueves, 8 de agosto de 2013
El campo magnético del Sol se invertirá en los próximos meses
Washington, EU.- En los próximos tres a cuatro meses el campo magnético del Sol, en el cual se bañan la Tierra y todos los planetas del sistema, completará una inversión de polaridad, un proceso que ocurre cada unos once años y ahora está casi a mitad de camino, informó hoy la agencia espacial estadounidense NASA.
"Este cambio tendrá repercusiones en todo el sistema solar", dijo el físico solar Todd Hoeksema, de la Universidad de Stanford (California), en declaraciones para la agencia espacial.
La inversión de polaridad -el norte pasará al sur y viceversa- ocurre en la culminación de cada ciclo solar cuando el dínamo magnético interno del Sol se reorganiza.
Phil Scherrer, otro físico solar en Stanford, dijo que lo que ocurre es que "los campos magnéticos polares del Sol se debilitan, quedan en cero, y luego emergen nuevamente con la polaridad opuesta. Es parte regular del ciclo solar".
El alcance de la influencia magnética solar, conocida como heliosfera, se extiende a miles de millones de kilómetros más allá de Plutón, y aún las sondas Voyager, lanzadas en 1977 y que ahora rondan el umbral del espacio interestelar, captan esa influencia.
Fuente: La vanguardia.
martes, 16 de julio de 2013
Energía solar ultraeficiente
Duplicar la eficiencia de los dispositivos solares cambiaría por completo la economía de la energía renovable. Presentamos un diseño que podría hacerlo posible.
Harry Atwater cree que su laboratorio puede crear un dispositivo práctico y económico que produzca más del doble de la energía solar generada por los paneles actuales. La hazaña es posible -.según señala el profesor de ciencias de los materiales y física aplicada de Caltech (Instituto Tecnológico de California, en Estados Unidos), gracias a recientes avances en la capacidad de manipular la luz a muy pequeña escala.
Los paneles solares en el mercado hoy día se componen de células hechas de un único material semiconductor, generalmente silicio. Dado que el material absorbe solo una estrecha banda del espectro solar, gran parte de la energía de la luz del sol se pierde en forma de calor: estos paneles típicamente convierten menos del 20 por ciento de esa energía en electricidad. Sin embargo, el dispositivo que Atwater y sus colegas tienen en mente poseería una eficacia de al menos el 50 por ciento. Utilizaría un diseño que divide de manera eficiente la luz solar, al igual que lo hace un prisma, en entre seis y ocho componentes de longitudes de onda, cada uno de los cuales produce un color de luz diferente. A continuación cada color sería dispersado a una célula hecha de material semiconductor capaz de absorberlo.
El equipo de Atwater está trabajando en tres diseños. En uno de ellos (en la ilustración), para el que el grupo ha creado un prototipo, la luz del sol se recoge mediante un comedero metálico reflectante y se dirige a un ángulo específico en una estructura hecha de un material aislante transparente. Múltiples células solares recubren la parte exterior de la estructura transparente, y cada una está compuesta por entre seis y ocho semiconductores diferentes. Una vez que la luz entra en el material, se topa con una serie de delgados filtros ópticos. Cada uno permite que un único color pase a través de ellos para iluminar una célula capaz de absorberlo; los colores restantes se reflejan hacia otros filtros diseñados para permitir que pasen por ellos.
Otro diseño emplearía filtros ópticos a nanoescala que podrían filtrar la luz procedente desde todos los ángulos. Y un tercero utilizaría un holograma en lugar de filtros para dividir el espectro. Aunque los diseños son diferentes, la idea básica es la misma: combinar células de diseño convencional con técnicas ópticas para aprovechar de manera eficiente el amplio espectro de la luz solar y desperdiciar mucha menos energía.
Aún no está claro qué diseño ofrecerá el mejor rendimiento, asegura Atwater. Sin embargo, los dispositivos previstos resultarían menos complejos que muchos productos electrónicos existentes en el mercado hoy día, afirma, y confía en que una vez que se fabrique y optimice un prototipo convincente, podría ser comercializado de una manera práctica.
Alcanzar niveles de ultraeficiencia en los diseños solares debe ser un objetivo primordial de la industria, afirma Atwater, ya que actualmente es "el mejor motivo que tenemos" para reducir el coste de la energía solar. Los precios de los paneles solares se han desplomado en los últimos años, por lo que seguir centrándose en hacer que sean menos costosos tendría poco impacto en el coste total de un sistema de energía solar. Los gastos relacionados con cosas como el cableado, la tierra, los permisos y la mano de obra hoy día constituyen la gran mayoría de dicho coste. Crear módulos más eficientes haría que fueran necesarios menos paneles para producir la misma cantidad de energía, por lo que los costes de instalación de hardware podrían reducirse en gran medida. "Dentro de unos años", señala Atwater, "no tendrá ningún sentido trabajar en tecnología que tenga niveles de eficiencia menores al 20 por ciento".
FUENTE:technologyreview
Unos físicos descubren el secreto del control remoto cuántico
La capacidad para controlar una partícula cuántica al manipular otra en otro lugar parece ciencia ficción. Ahora unos físicos afirman saber cómo hacerlo.
La teleportación es uno de los fenómenos más extraordinarios del mundo cuántico. Permite que un objeto cuántico, como un fotón o un electrón, viajen de un punto a otro sin pasar por el espacio que hay entre ellos.
La teleportación es un procedimiento estándar en cualquier laboratorio de mecánica cuántica decente. Los físicos la usan a diario para la comunicación y la computación cuánticas.
Si eso suena exótico, aún no has visto nada; la teleportación va a ser mucho más rara aún. Esto es así porque, hasta ahora, los físicos solo han sido capaces de teleportar partículas únicas, de una en una. La semana pasada, Christine Muschik y un puñado de compañeros del Parque tecnológico del Mediterráneo en Barcelona afirmaron haber descubierto cómo teleportar cosas cuánticas de forma continua.
Eso les permitirá manipular una partícula cuántica al mismo tiempo que observan los efectos en otra partícula en otro lugar. En esencia es el control remoto cuántico.
El montaje básico es una extensión evidente de la teleportación tradicional. Y es posible gracias a un raro fenómeno cuántico denominado entrelazamiento, que tiene lugar cuando dos partículas cuánticas están tan profundamente entrelazadas que comparten la misma existencia.
En términos matemáticos, ambas partículas se representan mediante una única función de onda. Por lo tanto, cualquier manipulación de una partícula influye automáticamente en la otra al instante, independientemente de la distancia que haya entre ellas.
La teleportación se da cuando la primera de estas partículas entrelazada interactúa con otra partícula cuántica, llamémosla X. Esta interacción influye inmediatamente el estado de la segunda partícula entrelazada.
El truco perfeccionado por los físicos es manipular esta interacción para que la segunda partícula entrelazada acabe en el mismo estado que la partícula cuántica llamada X. No es solo un estado muy similar, es un estado idéntico; ninguna variable podría distinguir esta partícula de la X original. Cuando este sucede, X ha sido teleportada.
La nueva técnica funciona de forma parecida. Para empezar, los físicos crean una pareja de partículas entrelazadas. Después colocan una partícula en un campo magnético variable para influir en su estado.
El nuevo truco que han descubierto es montar este experimento de tal forma que la manipulación de la primera partícula hace que el estado de su pareja entrelazada cambie de la misma manera.
En otras palabras, usan el campo magnético de una región del espacio para controlar continuamente el estado de una partícula en otro punto del espacio. O como lo explican Muschik y sus compañeros: "Demostramos cómo la capacidad de llevar a cabo operaciones cuánticas continua y deterministamente se puede aprovechar para inducir dinámicas no locales entre dos partes separadas".
La nueva técnica se basa en un sutil truco. Hace mucho que los físicos saben que el entrelazado es algo frágil, al tomar una medida de una de las partículas de la pareja se destruye el enlace entre ellas, y por eso los físicos solo han sido capaces de teleportar partículas únicas de una en una.
De hecho, este es un problema generalizado en el mundo cuántico, si estornudas destruyes la naturaleza cuántica del sistema que estás estudiando.
Sin embargo, en los últimos años los físicos han descubierto cómo manipular objetos cuánticos sin destruir su naturaleza cuántica. El truco consiste en empujarlas con mucha suavidad. Hacerlo de forma continua acaba por producir un cambio significativo al mismo tiempo que se conservan las características cuánticas del sistema.
El avance logrado por Muschik y sus compañeros es averiguar cómo llevar a cabo el mismo tipo de empujones suaves sobre un sistema entrelazado, algo que conduce inmediatamente al control remoto cuántico.
Es un desarrollo interesante y potencialmente importante con un único pero: el nuevo trabajo es solo teórico. Sin embargo, no parece haber ninguna razón por la que el control remoto cuántico no se pudiera intentar lograr en un laboratorio cuántico óptico decente ahora mismo. De hecho, varios miembros de este equipo tienen acceso exactamente al tipo de instalaciones que se podrían usar para poner a prueba la idea.
Cuesta creer que estos chicos no se hayan pasado algunas horas enredando con espejos y paños para lentes en un intento por lograr que la teoría funcione, así que quizá podamos ser razonablemente optimistas respecto a la posibilidad de una verificación experimental más pronto que tarde.
Una pregunta más interesante quizá sea saber qué utilidad tendrá finalmente el control remoto cuántico. La capacidad de controlar el estado de objetos cuánticos a distancia debería tener importantes aplicaciones. Quizá los lectores de este blog se atrevan a sugerir algunas de ellas en los comentarios.
Fuente:technologyreview
lunes, 4 de febrero de 2013
INTIHUATANA : Lugar donde se amarra al Sol
En la cima de la Colina Sagrada, a la cual se llega luego de subir más de 70 escalones y cruzar un patio abierto de muros trabajados de manera pura y con una estética limpia y homogénea, encontramos al Intihuatana, un monolito esculpido y pulido en varios planos que termina en la forma de un prisma cuadrangular de 36 centímetros de alto, cuyas aristas apuntan hacia los cuatro puntos cardinales.
El Intihuatana, que en quechua significa “lugar donde se amarra al sol”, es la pieza central e indispensable de un complejo sistema de mediciones astronómicas que servían a los incas para determinar el inicio y el fin del año agrícola, cumpliendo así una función tanto social como religiosa.
¿De dónde proviene su nombre?
Para los arqueólogos que estudiaron las ruinas desde 1877, el término Intihuatana servía para denominar a las piedras talladas en general. Sin embargo, esto no corresponde a la tradición quechua, ya que el nombre que recolectaron los cronistas españoles para este tipo de trabajos era el término “saywa” o “sukhanka”.
En estudios posteriores, cuando se descubrió su función dentro de la concepción astrológica de los Incas, se entendió que mediante la iluminación del sol en el centro de la escultura se proyectaba una sombra, la cual tenía una precisión parecida a los instrumentos astrológicos de la época con respecto a la posición del sol en el espacio.
¿Cuál era su utilidad?
Las celebraciones más importantes del Imperio Incaico se determinaban de acuerdo a la medición de las sombras del Intihuatana, que marcaba con precisión el solsticio invernal, que daba el inicio a las celebraciones del Inti Raymi, la Fiesta del Sol: la ceremonia religiosa y social más importante del Incario.
En esta fiesta, se realizaban diversos rituales para pedirle al sol que no los abandone durante el periodo agrícola, para así asegurar el sostenimiento de su pueblo. Por ello, debían atarlo al Intihuatana de manera simbólica. Para lograrlo, el Sumo Sacerdote oficiaba un ritual público de ofrendas al Sol y con sus manos fijaba su sombra en la piedra.
El por que de la importancia del sol para los Incas.
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