Cambio del Modelo Energético: una necesidad ineludible.

Falta la revolución energética que democratice la gestión de la energía.
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domingo, 9 de octubre de 2011

La hiperactividad y el despilfarro bloquean el desarrollo sostenible, ejemplo el Canfranc.



Es una lástima que los políticos y responsables económicos de principios del siglo XX que planificaron con muy buen criterio, con fundamentos económicos, logísticos y con una visión sostenible para el futuro,  la unión entre España y Francia a través de Canfranc-Olorón, no estén ya aquí para actuar con cordura y sentido de responsabilidad política.

La crisis y el fin del despilfarro van a forzar a los actuales mandatarios a corregir el yerro y activar de nuevo la reapertura.

No hacerlo seria un monumento al despilfarro logístico y económico.
Al igual que lo es la actual gestión, explotación y mantenimiento del tramo de la linea Zaragoza-Canfranc por parte de la las autoridades competentes.


La Estación Internacional de Canfranc fue inaugurada el 18 de julio de 1928 quizá adelantándose a su tiempo como bien dice mi buen amigo Luis Granell Pérez periodista y defensor del ferrocarril como medio de transporte sostenible y de esta linea de Canfranc en particular.


La linea tuvo la desgracia de encontrarse con las vicisitudes la II Guerra Mundial, y posteriormente por una parte con el aislamiento y miedo a una invasión durante el régimen de Franco, y con el despilfarro económico que ha estado primando la construcción de mega-obras e infraestructuras de comunicación por medio de una política de inversiones que nos han generado las hipotecas que actualmente están el nuestro debe en la deuda.


La mayor parte de estas inversiones e infraestructuras están ya infrautilizadas desde su misma inauguración, situación en la que van a permanece durante las próximas décadas. (Véase como botón de muestra de estas inversiones, las Estaciones fantasma del Ave donde seis de ellas registraron, entre todas, menos de 700 usuarios al día entre viajeros y visitantes  durante todo el año 2010, o también los aeropuertos inaugurados sin aviones pero con plantilla y deuda por pagar.


Este post no quiere ser una detallada explicación para los lectores de las características técnicas ni trazado de la linea, ya que en internet pueden encontrarse buenas, acreditadas y profesionales publicaciones al respecto, ver abajo en Más información donde se reseñan algunos enlaces principales. Pretendo enumerar los múltiples despilfarros logísticos, y oportunidades perdidas, que por no acondicionar debidamente la linea ni coordinar los tiempos y frecuencias de trenes se están políticamente consintiendo.


Despilfarros logísticos y oportunidad de creación de riqueza.

La linea cruza actualmente desde Zaragoza a Canfranc 30 municipios donde viven unas 800.000 personas. (La parte española es la mas populosa)


Primer despilfarro logístico. La linea actual no se aprovecha como linea de transporte de cercanías, por no disponer de frecuencias adecuadas, y por los escasos servicios. Sólo dos servicios en ambos sentidos al día. Además los horarios no permiten una utilización para el desplazamiento laboral al no acomodarse a ello. Para paliar esta escasez de servicio ha habido que habilitar una red de transporte por carretera que que es en la mayoría de los casos redundante con el recorrido potencial del tren y sus apeaderos. Sólo mencionar que hace 26 años el tren tardaba una hora menos en el recorrido con el doble de frecuencias.


Segundo despilfarro. Sanidad. Los actuales tiempos ya frecuencias no permiten a los habitantes de los valles y municipio el poder desplazarse con el tren a los centros sanitarios de Huesca o Zaragoza, pues los horarios no son compatibles con los horarios hospitalarios de las consultas de los especialistas.






Tercer despilfarro. Turístico Nadie desconoce la belleza del Pirineo Aragones y las oportunidades para disfrute de la naturaleza que esconde: montañismo, senderismo, barranquisco, ciclismo, incluyendo el transporte de la bicicleta, pesca, fotografía, gastronomía, etc. Sin embargo los valles por donde circula la linea del Canfranc, al no disponer de este corredor de transporte, gestionado de manera adecuada, están perdiendo grandes oportunidades de crear negocios y servicios que atraerían a muchos clientes que gustan de la naturaleza y estos pierden la oportunidad visitarlos y practicar sus aficiones en la naturaleza. La montaña proporciona algo mas que esquí en invierno.



Cuarto despilfarro. Seguridad Se todos es sabido que el tren es el medio de transporte publico mas seguro, con diferencia respecto a cualquier otro. Sin embargo el grueso del transporte de viajeros y residentes en los valles del Pirineo se realiza bien por rutas de autobús o, en su mayor por medio de coches particulares. Además se da la paradoja de que la linea férrea prácticamente sólo se esta manteniendo o bien cuando hay una avería o bien cuando se produce un accidente por lo viejo del material. Hay railes y traviesas con la marca de fabricación de 1924, y siguen soportando el tráfico.

Quinto despilfarro. Transportes internacionales Tanto para los viajeros entre Zaragoza y Toulouse, entre las ciudades y pueblos intermedios, como para un flujo importante de mercancías con capacidad para más de 3 millones de toneladas de acuerdo a varios estudios, la linea es rentable y sostenible.

 ¡Todo esto con la mayor parte de la inversión e infraestructura ya realizada!

Falta adecuarla y modernizarla de manera sensata, sin requerir de obras faraónicas como las que tanto han gustado hasta ahora en todas las autonomías. (Por cierto todas están pendientes de pagar). Además de este transporte internacional, existe otro importante potencial de transporte interregional de mercancías por ser Zaragoza una plataforma estratégica Logistica en Europa.

Como conclusiones,  y después de haber realizado un modelo de simulación a varios niveles, micro, local e internacional junto con un análisis y estudio detallado,  pueden tomarse las publicadas en la Tesis de grado de Jürg Suter, de la Universidad de Berna (Suiza) :

- Se puede gestionar la linea directa Zaragoza-Canfranc-Pau como rentable en su totalidad, tráfico de pasajeros y mercancías, y respecto a las necesidades y gastos de explotación.

- Las empresas de transporte actuales muestran una viabilidad técnica y de explotación respecto al desplazamiento del trafico de mercancías de la carretera al ferrocarril.

- Para el caso de transporte de viajeros, tanto en el turismo como en el tráfico regional y de largo recorrido se pueden demostrar necesidades y oportunidades suficientes para un desarrollo sostenible en la linea Zaragoza-Canfranc-Pau.

- La colaboración eficaz entre la gestión de la infraestructura y las empresas prestadoras de servicio aumenta la productividad y utilidad para los clientes. Además se disminuir los conflictos.

Quizá ahora al vivir otra situación critica, como la actual crisis económica y energética, va a obligar a las administraciones de Aragón, España, Francia y a la Unión Europea a volver a considerar la linea Zaragoza-Canfranc-Pau como una solución sostenible, y necesaria, para superarla y así corregir la decisión tomada en 1970 que cerró el paso internacional después del accidente del puente de L'Estanguet.

Mas información.

Coordinadora para la Reapertura del Ferrocarril Canfranc-Olorón
Valoración de una linea internacional de ferrocarril por el Pirineo Central.
La DGA y el Canfranc, ¿ A quién pretenden engañar?
40 años sin Canfranc. ¡YA vale!
Los trenes del Canfranc.
Le chemin de fer international Pau-Canfranc-Saragossa, ( Ingeniero suizo Jürg Suter, en francés)






jueves, 2 de junio de 2011

Logistica y renovables, juntas darán un paso adelante para la solución de la crisis energética. #renovables #Logistica

Si la eficiencia de los paneles fotovoltaicos es muy superior a la de la fotosíntesis, en una proporción de 1a18, y si además tanto el viento como el resto de las fuentes de Energia renovable son inagotables, ¿donde está el problema para resolver la crisis energética y que toda nuestra Energia pueda proceder de fuentes inagotables y prácticamente gratuitas como materia prima?



Parece desde luego una paradoja, pero el principal escollo que impide, el que por ejemplo, toda nuestra necesidad de electricidad proceda de fuentes renovables, bien eólica, solar, etc, es un problema logístico.



En definitiva, es un problema logístico de almacenamiento y distribución, ya que las fuentes de energía renovable son inagotables y no lo olvidemos también gratis.

Red Eléctrica tiene ya prácticamente solucionado después de muchos años de experiencia e inversiones en sistemas de control y distribución el problema de la distribución de la electricidad o el de la conexión o desconexión de diversas fuentes de generación de electricidad, distribuidas geográficamente de acuerdo a la demanda en tiempo real. Por supuesto el sistema debe ir evolucionando y adaptarse a las necesidades, pero en general la distribución, de ello somos conscientes todos los días, la tenemos resuelta.

No así el almacenamiento de la electricidad. Antes se ha mencionado la fotosíntesis, que aunque tiene menos eficiencia que un panel fotovoltaico puede almacenar energía en las hojas de las plantas, proceso que el panel no puede. Por supuesto, una planta ademas se puede reproducir.

Afortunadamente hay ya muchos estudios y proyectos de almacenamiento de energía que ya permiten almacenarla.

Hoy en día hay plantas hidroeléctricas de bombeo reversible, en las que se utiliza el excedente de electricidad para bombear agua a una altura superior, pero en definitiva es una alternativa poco flexible que requiere de lugares adecuados y grandes superficies.

Existen ya varias soluciones propuestas por investigadores y entidades de solvencia que pronto van a ser una solución real al problema de almacenamiento de los excedentes de las energías renovables.

Paradójicamente por las noches es cuando mas viento en general se tiene disponible para los aerogeneradores pero al haber poca demanda la mayor parte de los parque eólicos, ¡se paran!

En la revista Power se publican varias alternativas al almacenamiento de Energia. Sistemas Just in Time. (Justo a Tiempo ).

Convertir electricidad en gas natural

Es una solución elegante ya que utiliza las energías renovables, cuando no tienen demanda fuera de las horas pico, y la generación la convierte en gas natural que se almacena en los depósitos existentes o se distribuye a través de las redes de distribución de gas.

El proceso fue desarrollado por el Centro de Energía Solar e Investigación de Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW), en colaboración con el Instituto Fraunhofer de Energía Eólica IWES.



El proceso de producción de gas natural combina las tecnologías distintas de la electrólisis del hidrógeno y metanización o reacción de Sabatier.

"El sistema utiliza el excedente de las energías renovables para mediante electrólisis separar hidrógeno y oxígeno y posteriormente una reacción química de hidrógeno con dióxido de carbono genera el metano que no es otra cosa que gas natural, producido sintéticamente,"indica el Dr. Michael Specht del ZSW.

En este momento hay un sistema de demostración de 30 kW en Stuttgart ya está funcionando con éxito. Para el año 2012, está previsto una plata considerablemente mayor de alrededor de 10 MW.

Utiliza el mismo proceso que la ISS, agua potable para la estación espacial.

Este proceso tiene una supuesta eficiencia de más del 60%, producto de la eficiencia de los procesos de electricidad-hidrógeno por la electrólisis (75%) y eficiencia hidrógeno-metano en el proceso de metanización (80%).

El gas natural puede luego en las horas punta de demanda de electricidad ser quemado en las plantas de ciclo combinado o sino distribuido por la red urbana de consumo de gas. Tanto las plantas de generación eléctrica con gas como las redes de distribución ¡ya existen! no se precisan inversiones, al igual que los depósitos de almacenamiento.

Combustibles sintéticos, electricidad, agua y CO2.

Otras compañías están utilizando procesos similares para producir gasolina y diesel a partir de CO2 y agua aprovechando la electricidad generada por las fuentes renovables, sobrante cuando no hay demanda pico, como la energía eólica nocturna por ejemplo. Hoy en día los parques eólicos se paran si no hay demanda.



La empresa que lo está desarrollando es DotyWindFuels

Doty propone utilizar la energia eólica fuera de las horas pico para producir combustibles como el diesel y la gasoliba a partir del dioxido de carbono, CO2 y agua. Esta electricidad se utiliza en la electrólisis para romper las moléculas de agua y tener oxígeno e hidrógeno, O2 y H2. El hidrógeno se combina con el CO2 en una reacción inversa en agua para generar monóxido de carbono, CO. Finalmente el CO y H2 generan los hidrocarburos, en un proceso que Doty denomina Renewable Fisher Tropsch Synthesis system.

El proceso tiene una eficiencia del 60%, y la compañía indica que cuando el barril de petróleo está por encima de 80 dólares/barril y la Energia renovable sobrante pico a 16 dólares/MW, el proceso ya es competitivo. Se apoyan también en la teoría del Oil Crash.


Electricidad y aire comprimido


Este sistema de almacenamiento de energía por medio de aire comprimido ha demostrado ya que es efectivo para producir electricidad en los picos de demanda. Fue una tecnología desarrollada hace años y hay una planta de 290 MW en Alemania, Huntorf Power Plant que opera desde 1978, y una de 110 MW en Estados Unidos, McIntosh, Alabama.

Se ha modificado y mejorado el proceso de compresión y los sistemas de almacenamiento, recogiendo el aire a temperatura constante durante compresión, almacenamiento y expansión lo que mejora la eficiencia del ciclo. El ciclo completo esta próximo a un ciclo isotérmico.

La empresa que lo desarrolla es SustainX.

El sistema genera electricidad directamente del aire comprimido sin ninguna necesidad de un combustible adicional. SustainX anunció en noviembre del 2010 que tiene intención de poner su producto en el mercado en el año 2012.

Electricidad y Energia Térmica

En el informe de Power se indica que hay ya varios grupos de investigación R&D desarrollando sistemas para almacenar masivamente energía en forma de energía térmica, utilizando como fuente primaria la electricidad renovable excedente. Esta Energia se almacenaría en reservorios a baja temperatura, formado hielo o en fluidos a alta temperatura.



La producción de hielo es una tecnología con conocida y consolidada, la compañía Ice Energy está construyendo un proyecto de 53 MW en diez municipios en el sur de California, Estados Unidos. El objetivo es reducir la necesidad de los picos de producción con Energia convencional al almacenar los picos que antes se desechaban de las tecnología renovables, es especial del viento.

El proyecto consiste en la instalación distribuida de 2000 equipos Ice Bear. Genera hielo durante la noche y en durante el día actúa como un sistema convencional de aire acondicionado pero en este caso ya no requiere de estar conectado y consumir electricidad con lo que reduce el máximo pico diario de carga, ver video.

Es sistema también reduce la carga en las horas pico de la red de distribución mejorando por tanto también su fiabilidad en verano cuando hay una importante demanda de consumo debido a las conexiones de equipos de aire acondicionado.

El objetivo es ahorrar 64 Gigawatt-hora de consumo al año durante los picos de demanda diarios, al captarlos en las horas valle con la Energia renovable sobrante.

El plan de implantación es de dos años habiendo comenzado a mediados de Julio 2010.

Ice Energy ha estimado que la actual demanda en verano de electricidad, que es de un 40%-50% debido a la conexión de los equipos de aire acondicionado se puede ver reducida en un 95%.

Almacenamiento gravitatorio, bombear Energia.

La compañía LaunchPoint Technologies ha desarrollado un revolucionario sistema Gravity Power Grid-Scale Electricity Storage



Utiliza el mismo concepto que una Central Hidroeléctrica Reversible, pero a la inversa, en lugar de bombear agua hacia arriba, la bombean ¡hacia abajo!

De acuerdo a la compañía en menos de tres hectáreas pueden instalarse 2 GW, dependiendo del diámetro y profundidad del pozo de almacenamiento.

La eficiencia del sistema es del 75%-80%, y el costo para una planta de unos 200 MW es de unos 150 dólares/KWh, el sistema monta equipos de bomba-turbina convencionales para reducir costes.

Una configuración estándar que la compañía estable es el de un equipo de unos 6 metros de diámetro, 500 metros de profundidad con la tubería de retorno paralela de unos 2 metros de diámetro. El volumen de agua seria de unos 8.000 metros cúbicos, generando cada modulo 8,5 MWh. La idea es instalar baterías con varios módulos.

Ya existe un equipo a pequeña escala operando y a finales del 2013 la compañía indica que tendrá operando una planta en Texas donde donde hay ubicaciones geológicas adecuadas.


Bomba de calor para almacenar electricidad

Isentropic, compañía inglesa, ha diseñado el sistema Pumped Head Isentropic Storage basado en la bomba de calor.


Isentropic propone un sistema simple basado en dos contenedores de arena a distinta temperatura, a 500 grados centígrados el que hace de foco caliente y a -160 grados centígrados el contenedor correspondí te al foco frío, ambos operan como una bomba de calor basados en el ciclo Ericsson.

La electricidad sobrante de las fuentes renovables cuando no hay carga pra su consumo se utiliza para mantener o calentar a temperatura del tanque del foco caliente.

La eficiencia está entre el 72%-80% y debido a que la arena, material que hace de sumidero y repertorio de calor en los dos focos del ciclo, es abundante y barato, el coste del KWh podría estar entre 55 $/KWh a 10 $/KWh dependiendo de la escala del proyecto.



Bath County Pumped Storage, Virginia, USA. es la mayor central hidroeléctrica reversible del mundo con capacidad para generar 30 GWh, sus dos embalses y recinto ocupan una superficie de 331 hectáreas, las necesidades de un sistema Pumped Head Storage para la misma capacite de generación se reducen en 1/300th, poco más de una hectárea.


Depósitos de aire comprimido distribuidos en el mar.



Professor Seamus Garvey de la Universidad de Nottinghan, ha propuesto un sistema de almacenamiento de Energia en tanques de aire comprimido, hinchándolos en las horas valle de carga de la demanda para liberar la Energia en las horas pico.



El concepto es simple pero requiere de una nueva distribución y familia de aerogeneradores marinos, mucho más grande y menos costosa-de las turbinas de energía eólica marina actuales para convertirse en económica. La electricidad producida por el viento se utiliza para comprimir el aire que se almacena en globos o bolsas de Energía ", situado en el fondo del mar o en formaciones geológicas profundas cuando el agua no está disponible.Un conjunto de bolsas está conectado a un tubo de aire comprimido común que recorre el fondo del mar. Cuando la electricidad en horas pico es necesaria, el aire comprimido es liberado de las bolsas y se expande a través de una turbina de aire convencional para producir electricidad. Durante las horas pico, las bolsas de energía volveran a ser infladas y se repite el ciclo.


El profesor Garvey indica que para generar 2 GW durante cuatro días se requieren 7 millones de metros cúbicos de almacenamiento de aire. "Las dimensiones óptimas para las bolsas de energía son alrededor de 20 metros de diámetro y cada una se tiene un volumen (en total) de aproximadamente 4.000 metros cúbico. Entonces para los 7 millones de metros cúbicos, se precisan de 1.750 de estas bolsas. Los fondos marinos cubiertos por éstas serían menos de un kilómetro cuadrado y la superficie total del material de las bolsas serian 2,2 millones de metros cuadrados.
Se precisarían por tanto de 230 aerogeneradores marinos 10 MW durante cuatro días para llenar las bolsas."

Garvey también aventura que para el año 2025 un 25% de la Energia eólica marina utilizara este concepto integrado con el aire comprimido en el Reino Unido y estima que es posible almacenar esta energía a un costo muy por debajo de £ 10,000 / MWh - menos del 20 por ciento de la energía hidroeléctrica por bombeo, que es la tecnología más barata de estos sistema de almacenamiento que están en competencia entre ellos.


Innovadores y líderes

Vemos que innovadores desde distintas disciplinas y zonas geográficas están encontrado soluciones viables y económicas al problema logístico del almacenamiento y distribución de la energía.


Varios autores han indicado anteriormente que el santo grial perdido y que hay que encontrar para que las fuentes de Energia renovable se consoliden y asuman totalmente el liderazgo en la revolución energética, era precisamente la solución al problema del almacenamiento de la electricidad generada.

La realidad nos dice que si hay solución y parece que las renovables están a punto de encontrar el santo grial perdido.

En definitiva, como las plantas en la fotosíntesis, utilizar la Energia del Sol y también almacenarla.


Información adicional

Fuente principal del artículo: April 1, 2011 Energy Storage Enables Just-in-Time Generation By Dr. Robert Peltier, PE
Demostración de la ineficacia del modelo energético, el 50% de la Energia se despilfarra.
El mayor fabricante del mundo de centrales nucleares se para a la Fotovoltaica y renovables.
En 20 o 40 años con la tecnología actual toda la Energia podría ser de fuentes renovables.
La urgente necesidad de cobrar conciencia, The Oil Crash.
Física por ordenador. Termodinámica y calor.

domingo, 15 de mayo de 2011

Ejemplo de optimización logística: Agua potable en la estación espacial internacional ISS


Ya en las expediciones que atravesaban los desiertos, un aspecto logístico importante para la supervivencia de la misma era el no sólo saber donde estaban los pozos de agua en la ruta sino el calcular y transportar de manera óptima agua suficiente para llegar al menos al siguiente pozo.

Cuando se desarrolló la navegación marítima y los barcos se alejaron de la costa abandonando la navegación costera, el disponer de agua potable en el barco almacenada en sitio seguro y con garantías de que no se contaminara era un recurso crítico y muy bien estudiado durante la logística de preparación del viaje.



Hoy a pesar de los siglos que han pasados desde antiguas caravanas de camellos o desde los inicios de la navegación oceánica, si nos subimos a la Estación Espacial internacional ISS nos encontraremos con que la logística del agua sigue siendo un punto crítico y de vital importancia para la supervivencia y éxito de las operaciones.

Hasta el ducharse en la ISS es una especie de recompensa o premio en la vida de la estación.

Se ha encontrado una solución que elimina totalmente la necesidad de transporte desde la Tierra de agua a la ISS, lo que significa un ahorro económico increible al reducir el volumen y el peso de material a trasnportar y estibar tanto en las lanzaderas espaciales, Soyuz o en la propia Estación.

El sistema de producción de agua de la ISS se basa en el descubrimiento del Premio Nóbel de Química de 1912 Paul Sabatier quien desarrolló un proceso de catálisis en el que se produce agua y metano. El llamado Sistema Sebatier:

CO2 + 4H2 ----->. CH4 + 2H2O

Tanto el dióxido de carbono, CO2, como el hidrógeno, H2, son subproductos de la vida y actividad de la ISS.

Esta interacción cierra un ciclo en el que oxígeno y agua se regeneran ciclicamente. El oxígeno se produce por medio de electrólisis del agua. Por ello ya no se debe transportar agua desde la Tierra como antes cuando el Sistema Sabatier no estaba desarrollado.

Pinchando en el siguiente enlace se accede a un documento de la NASA del año 1968 donde hay un esquema del principio que se desarrolló para integrar el Sistema Sebatier con la vida en la Estación.

El desarrollo de este sistema ha requerido de 20 años de estudio y pruebas y la fabricación del mismo se ha producido en dos años. Es un sistema complejo que contiene hornos, compresores, separadores de fases y condensados.

Se está también estudiando incluir este Sistema Sebatier en expediciones a Marte.



La implantación de este sistema ha venido en paralelo a la retirada de la flota de transbordadores espaciales de la NASA, con lo que las disponibilidades de espacio y peso se han reducido porque las naves rusas tienen menos capacidad. Durante diez años los transbordadores han estado llevando agua a la ISS tanto para consumo de la tripulación como combustible, y después de la electrólisis,  para generar electricidad.

El sistema está funcionando desde Octubre del año 2010, e integrado con el Oxygen Generation System que ventea el exceso de dióxido de carbono e hidrógeno, que en lugar de ser deshechados son ahora reciclados por el Sistema Sebatier para producir agua.

El Sistema Sebatier es sobre todo una contribución a la logística de la Estación Espacial, al optimizar los recursos y producir lo que se precisa reciclando y en el mismo lugar y no antes, justo lo que las Supply Chain, Cadena de Suministro de las industrias en todo el mundo están buscando encontrar para sus propios procesos de suministro, añadir valor al proceso logístico y reducir transporte y manipulaciones, y esto es no sólo para reducir costes sino para reducir también la dependencia a la ineficacia del actual modelo energético.

La NASA nos ha enseñado que es posible.



Ver artículo original de la NASA: The Sebatier System: Producing Water on the Space.