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ME GUSTA LA FÍSICA

~ Para los que disfrutan con la ciencia y sobre todo con la Física.

ME GUSTA LA FÍSICA

Publicaciones de la categoría: Renovables

Coches de hidrógeno.

11 Viernes Ago 2017

Posted by Luis Nuñez in Actualidad, Cambio climático, Renovables

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La industria del automóvil parece que hace tiempo que se ha dado cuenta que el motor de explosión tradicional, ya sea de gasolina, gasoil o etanol, tiene los días contados, aunque el rendimiento de los mismos haya aumentado de manera significativa en los últimos 20 años por lo que contaminan mucho menos que en el siglo pasado.
Debido al calentamiento climático la energía proporcionada por los combustibles fósiles irá reduciéndose en el futuro. Aunque quizá en opinión de muchos este ritmo de reducción  sea demasiado lento.

Dentro de estos cambios, la industria del automóvil hace tiempo que vienen experimentando con diferentes motores.

La tendencia es ir al motor eléctrico, bien sea por baterías recargables o por células de combustible.
De estas últimas quiero hablaros. Ya son varias las compañías (Honda, Toyota, Hyundai, Mercedes, BMW) que han fabricado modelos, la mayoría experimentales, pero que tienen previsto comercializarlos en los próximos años. Pero algunas como Toyota y Honda ya tienen modelos en el mercado.
El primer inconveniente es que todavía son muy caros (mas de 50000€ para un coche de gasolina de unos 20000€).
El segundo inconveniente es que se necesitan estaciones de servicio de abastecimiento de hidrógeno y de momento son muy pocas (alrededor de 20 estaciones en nuestro pais antes del 2020).

Por otro lado, las ventajas respecto al eléctrico puro son evidentes, ya que tienen autonomías que solo algún eléctrico de altísima gama ofrece (del orden de los 500km) y se tarda en recargar lo mismo que un diesel o de gasolina (unos tres minutos) tiempo que en el eléctrico se mide en horas.

Pero veamos como funciona una pila de combustible de hidrógeno.

Las baterías convencionales son dispositivos de almacenamiento de energía: el combustible está en su interior y producen energía hasta que éste se consume. Cuando eso ocurre hay que recargarlas.
Sin embargo, en la pila de combustible los reactivos se suministran como un flujo continuo desde el exterior, lo que permite generar energía de forma ininterrumpida.
Las hay de diferentes tipos de combustible, pero por la que apuestan las empresas automovilísticas es por la de hidrógeno.

Dentro de la celda, al atravesar una membrana de un catalizador (se suele utilizar platino) el hidrógeno se ioniza y se desprende de su electrón, por lo que solo atraviesan la membrana los protones.
Los electrones al no poder pasar a través de la membrana, se ven forzados a salir del ánodo por un circuito externo en forma de corriente eléctrica que se utiliza para hacer funcionar el motor como se muestra en el esquema. La corriente llega al cátodo por donde pasa el oxígeno del aire. Éste se combina con los protones y los electrones anteriormente citados para formar agua.

Es decir, como resultado del proceso se obtiene una corriente eléctrica, agua y calor, pues la reacción es exotérmica. La corriente se puede utilizar directamente o almacenar en baterías convencionales.

El proceso es simple y limpio. No produce CO2.

Otro inconveniente es la obtención del hidrógeno que aunque es muy abundante en la naturaleza (75% de la materia visible del universo), en nuestro planeta se encuentra en su mayor parte formando parte de otras moléculas, ya sea de las moléculas orgánicas que forman parte de los seres vivos o del agua H2O.
La forma mas fácil de obtenerlo es por hidrólisis mediante el paso de una corriente eléctrica.
Por tanto el problema es de donde se obtiene esta corriente eléctrica, sea para obtener hidrógeno en una celda de combustible, sea para cargar las baterías de los vehículos eléctricos.
Si esta electricidad proviene de combustibles fósiles, de poco nos servirá que los coches sean eléctricos.
En cualquier caso siempre es buena noticia el desarrollo de alternativas a los motores de explosión tradicionales.

Para mas información:

http://www.elespanol.com/ciencia/20160204/99740198_0.html

http://forococheselectricos.com/2017/02/las-ventas-de-coches-de-pila-de-combustible-de-hidrogeno-crecieron-un-225-en-2016-pero-siguen-siendo-testimoniales.html

http://cocheshidrogeno.es/

LA FUSIÓN NUCLEAR EUROPEA

14 Jueves Jul 2016

Posted by Luis Nuñez in Ciencia, Energía, Física, Renovables

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Para empezar debemos aclarar conceptos básicos.

Las reacciones químicas son aquellas que solo afectan a intercambios electrónicos entre los átomos, es decir, solo afectan a la parte externa de los mismos, la corteza electrónica, donde se encuentran los electrones girando alrededor del núcleo.

Este último, el núcleo, contiene los protones y los neutrones y por tanto la mayor parte de la masa del átomo.
Las reacciones nucleares, son aquellas que afectan al núcleo de los átomos y por tanto a la parte interna de los mismos.

Para que se produzcan las reacciones químicas basta con que los átomos choquen entre si, como la corteza electrónica es la parte mas externa, es relativamente fácil, es decir, no necesitan llevar demasiada velocidad en el choque para que se produzcan transferencias de electrones.
Pero en el caso de la reacciones nucleares, para llegar al núcleo de los átomos se requiere primero haber quitado la parte externa, es decir, la corteza electrónica de los átomos para poder llegar al núcleo. Por tanto es necesario llevar a los átomos al estado de plasma y después superar la repulsión electrónica de los protones de los núcleos que colisionan. Todo ello se consigue calentando el combustible hasta varios millones de grados. Debemos tener en cuenta que la temperatura de los cuerpos está relacionada con la velocidad a la que se mueven las partículas que los forman.

Cuando se fusionan dos núcleos ligeros (los que están situados en los primeros lugares de la tabla periódica) para dar otro mas pesado, se libera energía pues siempre este último tiene menos masa que los anteriores y la masa que falta, según la famosa ecuación de Einstein E=m·c2 se convierte en energía.
Todo ello es cierto hasta el Hierro, núcleo mas estable, pues es en el que se libera mas energía en su formación. Pero a partir del mismo se invierte la tendencia y ya no se obtiene energía en su formación. Mas bien al contrario en los núcleos mas pesados (los que están situados en los últimos lugares de la tabla periódica) se obtiene energía con su ruptura (fisión).

Pues bien, la primera reacción de fusión, la mas simple, que se produce en las estrellas y que es el origen de su energía, es en la que dos núcleos de hidrógeno (en realidad son dos isótopos del mismo, deuterio y tritio) se unen para producir otro de Helio y desprender un neutrón y ademas liberar una gran cantidad de energía.
Cuando en las estrellas se acaba el hidrógeno, la estrella se colapsa aumenta su temperatura y comienza la fusión del Helio para dar inicialmente Berilio y al final Carbono. Y este último con Helio nos da Oxigeno. De esta forma se van generando sucesivamente elementos mas pesados.
Fusion 2

Pero como ya hemos dicho, mediante la fusión no se puede llegar mas allá del Hierro 56 que es el núcleo mas estable.

Nosotros intentamos reproducir la reacción mas simple, la de fusión de deuterio y tritio para dar helio.
El primer problema que se nos plantea es que para que se produzca la fusión se requiere una temperatura de varios millones de grados. Y el siguiente problema es qué recipiente utilizamos para mantener un plasma a tal temperatura.
Existen al menos dos formas de solucionarlo llamadas confinamiento inercial, método adoptado en EEUU y el confinamiento magnético, método adoptado en Europa.
En el confinamiento inercial se consigue mantener estable una pequeña esfera de combustible de unos 10 mg, haciendo incidir sobre ella varios láseres desde diferentes direcciones.
En el confinamiento magnético se consigue mantener girando un aro de plasma de combustible dentro de un recipiente de forma toroidal mediante un campo magnético. Estos reactores se les conoce como TOKAMAK.

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El primer proyecto europeo fue el JET (Joint European Torus). Construido cerca de Oxford, en el RU pero bajo el consorcio europeo Eurofusión en el que participan 29 organizaciones de investigación de 26 países europeos (Austria, Bélgica, Bulgaria, Croacia, Chipre, República Checa, Dinamarca, Estonia, Finlandia, Francia, Alemania, Grecia, Hungría, Irlanda, Italia, Letonia, Lituania, Polonia, Portugal, Rumanía, Eslovaquia, Eslovenia, España, Suecia, Suiza, Países Bajos y Reino Unido).
Se empezó a construir en 1978 aunque los primeros experimentos llegaron en 1983. Hasta su paralización en 2004 nunca se obtuvo mas energía en los experimentos de la que se necesitó emplear para que se produjeran, por lo que no llegó a ser rentable desde el punto de vista energético.

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Gran parte de lo aprendido en el JET se está utilizando en la construcción del siguiente reactor por confinamiento magnético, el ITER que se esta construyendo en el sur de Francia como un gran proyecto internacional en el que colaboran China, Europa, India, Japón, Corea, Rusia y los EE.UU.
Esta pensado para producir 10 veces mas energía de la que consume. Será una planta de 500 MW que consumirá 50 MW. Todo ello se prevé que se pueda conseguir para el año 2050.

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Para mas información:

https://www.euro-fusion.org/

http://www.iter.org/

En Portugal:

http://www.cfn.ist.utl.pt/

En España:

http://www-fusion.ciemat.es/

http://www.foronuclear.org/es/el-experto-te-cuenta/119387-ique-es-la-fusion-nuclear

 

 

 

Excelente noticia para Portugal

26 Jueves May 2016

Posted by Luis Nuñez in Actualidad, Energía, Renovables

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En este mes de mayo, Portugal ha conseguido durante cuatro días seguidos abastecerse de energía renovable, sin contaminar. Durante esos cuatro días se ha conseguido producir la energía que todo el país necesitaba a partir únicamente de energía hidroeléctrica, eólica y solar.

Aunque en otros países europeos ya se habían conseguido periodos prolongados de alimentación de la red eléctrica solamente con energía limpia, estos periodos no habían pasado de varias horas.

Es una excelente noticia en cuanto al objetivo que todos los países deben perseguir en la consecución de una producción de energía cada vez mas limpia, es decir, que no contamine en cuanto a la emisión de gases de efecto invernadero o de gases productores de lluvia ácida.

Ahora solo hace falta que se traduzca también en una energía mas barata ya que la de Portugal es la mas cara de Europa en relación con el poder adquisitivo de los consumidores.

Para mas información:

http://elpais.com/elpais/2016/05/20/ciencia/1463761683_817306.html

 

 

¿Molinos de viento sin palas?

16 Martes Jun 2015

Posted by Luis Nuñez in Actualidad, Ciencia, Energía, Renovables

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Parece que se sigue avanzando en la generación de energía mediante fuentes renovables.
¡Y esta vez por españoles y desarrollado íntegramente en España!
Un ingeniero formado en Valladolid, David Yáñez, se inspiró en los vórtices de von Karman (remolinos que forma el viento cuando choca con un obstáculo y que originaron la caída del famoso puente de Tacoma-Narrows o que los ingenieros y arquitectos deben tener en cuenta en la construcción de los rascacielos actuales), para desarrollar un aerogenerador que crea corriente eléctrica a partir de los citados remolinos cuando el viento choca con un poste al que hacen vibrar. En su interior, dos anillos de imanes concéntricos crean corriente eléctrica mediante su alejamiento y acercamiento debido a las vibraciones (ver Ley de Faraday).
Desde aquí le deseamos, a él y a sus colaboradores, toda la suerte del mundo.

Os dejo el enlace:
http://www.elmundo.es/ciencia/2015/06/16/557f178322601d2e518b45a5.html

¿Hogares a pilas?

05 Martes May 2015

Posted by Luis Nuñez in Actualidad, Energía, Renovables

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A ver que os parece esta noticia.
¿Será el comienzo de un cambio como cuando se inventaron los ordenadores personales o los móviles, como se dice en el artículo?
http://www.elmundo.es/tecnologia/2015/05/01/55435e6122601d4d658b4577.html

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