Innovación abierta en el sector de la energía, gas y electricidad

Si hay un sector donde hay grandes desafíos y oportunidades ese es el sector de la energía. La energía lo mueve todo, es clave para el funcionamiento de los hogares, de las ciudades, industrias, para la movilidad, es vital para el desarrollo de los países. Por esto cada vez los países están más preocupados de que este abastecimiento sea de la manera más económica y limpia posible. Puedes visitar nuestra página de innovación abierta donde mostramos ejemplos de innovación en ingeniería resueltos por nuestra comunidad.

De manera resumida el gran desafío es la migración hacia las energías renovables (solar, eólica, hidroeléctrica, mareomotriz, etc.) reemplazando la dependencia de energías fósiles o nucleares que generan un impacto medioambiental que ya no podemos obviar. Tecnológicamente se está avanzando mucho, habiendo disminuido el coste de una central solar desde los 5,000 USD hasta los 1,000 USD por cada kW instalado. Se empiezan también a desmantelar instalaciones térmicas y de carbón, como es el caso de la central de Hazelwood que hasta 2017 era responsable del 3% de los gases de efecto invernadero en Australia.

Pero resolver el gran desafío energético requiere resolver muchos otros retos. Entre ellos tenemos el reto cómo almacenar la energía variable, cómo complementar las distintas fuentes para tener un abastecimiento continuo de 24hr o cómo adaptarse a las condiciones extremas de los emplazamientos de las nuevas centrales (mar, desiertos, etc.) Un ejemplo muy interesante de este reto lo podemos encontrar en la generación solar el desierto de Atacama. Este desierto, ubicado en el norte de Chile recoge las mejores condiciones de radiación del mundo. Sin embargo, cualquier instalación requiere soportar condiciones extremas de radiación, de oscilación térmica entre el día y la noche, de polvo e incluso la escasez de agua.

Compartimos ahora otros desafíos en los que hemos trabajado o estamos trabajando con algunas compañías líderes de electricidad y gas en Europa y América.

Reducción de sedimentos en balsas hidroeléctricas en alta montaña

Las centrales hidroeléctricas de pasada necesitan una balsa de regulación del caudal aguas arriba. Estas balsas, y especialmente en algunos terrenos con gran cantidad de arenas y arcillas, acumulan sedimentos que reducen el volumen útil de regulación. Este fenómeno tiene un impacto directo en la capacidad de generar más electricidad y además cuando hay más demanda y el precio es más alto.

Una empresa líder en generación hidroeléctrica en Sudamérica tenía una balsa de regulación muy afectada por este problema. En la época de verano los sedimentos llegaban a ocupar el 60% del volumen total. Además las soluciones de limpieza con dragadoras eran muy costosas y resolvían el problema solo de manera puntual. Por eso, se propuso buscar formas alternativas para reducir la acumulación de sedimentos en una de sus balsas mediante un concurso de innovación lanzado en Septiembre de 2018. El objetivo era encontrar o desarrollar nuevos procesos o tecnologías que mantuvieran como mínimo el 70% de volumen útil durante todo el año.

Las nuevas soluciones debían adaptarse a la geometría de la balsa, condiciones de alta montaña, granulometría y cohesión de los sedimentos, etc. Con una participación de más de 80 participantes de todo el mundo, se eligieron tres soluciones finalistas, siendo ganador el ingeniero argentino Leonardo Guzmán. La solución ganadora adaptaba una tecnología que se estaba empleando en procesos de desarenado similares en otras industrias.

Mantenimiento predictivo en sistemas fotovoltaicos

Los sistemas fotovoltaicos instalados en los hogares de poblaciones aisladas en México y Perú están formados por un panel solar (80 Wp), una batería (100 Ah) y un controlador de carga. La vida de estas baterías se acorta muy rápidamente cuando se descargan por debajo de 40%. Para lograr una buena calidad de servicio es importante alargar la vida útil de la batería sin encarecer el sistema. Por este motivo, la Fundación Acciona Microenergía y ennomotive lanzaron en 2015 un desafío con fines sociales.

La solución buscada tenía que ser efectiva pero también muy fácil de instalar, sin apenas consumo y lógicamente, un mínimo coste. En 6 semanas se encontraron dos soluciones que resolvían este desafío. La primera la diseñó Andrés Lopez-Aranguren, un ingeniero español que había trabajado en un proyecto de cooperación similar en Nicaragua. Este había diseñado una solución de bajo coste que recolectaba datos de los sistemas fotovoltaicos domésticos y podía ser aplicada también para este caso.

La segunda solución, que fue la ganadora, fue desarrollada por Michel Kuenemann, ingeniero electrónico francés que había desarrollado una tarjeta electrónica para monitorear el estado de carga de las baterías de aviones de aeromodelismo. Su propuesta era adaptar esta solución para monitorear el estado de carga del sistema fotovoltaico y desconectar la batería de manera automática al llegar al umbral. Esta solución tenía además un coste inferior a 20 USD.

 

Fotos de primeros prototipos. Cedidos por Michel Kuenemann

Productividad en el mantenimiento de líneas eléctricas de media tensión

Además de la generación, el transporte y la distribución eléctrica son también fundamentales (hasta ahora al menos) para asegurar el suministro. Para mantener una buena calidad de servicio, los operadores realizan mantenimientos preventivos en las líneas, nodos y centros de transformación de la red. Cuando se realiza un mantenimiento en una línea de alta tensión que cruza una línea de baja por encima, se realizan acciones preventivas para evitar interrupciones del servicio y proteger la seguridad de los trabajadores.

Una solución es soterrar la de media tensión. Sin embargo, esta solución es muy costosa y requiere tiempo. Por eso, ScottishPower, lanzó un desafío en septiembre de 2017 y encontrar soluciones alternativas al soterramiento, más eficiente en tiempo y costes y siempre con una completa seguridad a los operarios. En un plazo de 3 meses se propusieron soluciones diversas, desde el diseño de sistemas automáticos de despliegue de cableado, nuevas herramientas y hasta nuevos procedimientos que optimizaban la operación.

Finalmente el ganador fue Gerdo Dalhousen,  ingeniero civil holandés, que propuso una estructura de protección de rápido montaje y transporte que cumplía con los requisitos técnicos y económicos.

Scouting para estaciones de medición de gas

Una red de distribución de gas dispone de estaciones de medida con caudalímetros que trabajan dentro de unos rangos determinados. Si la demanda en algunas zonas disminuye por debajo de las tolerancias de los caudalímetros, las estaciones de medición deberían renovarse. Construir una nueva línea de medida en una estación existente es muy costoso. Por ello, ennomotive ayudó en 2017 a uno de los principales operadores de gas natural en Europa, con un desafío de alternativas para adaptar los sistemas de medida actuales y poder seguir funcionando con caudales inferiores.

Al respecto, se publicó la configuración, planos de una estación de medida, y la especificación técnica de los componentes de una línea. Se buscaban soluciones conformes a la normativa europea que permitieran modificar con un coste mínimo las líneas actuales y medir el nuevo rango de caudales. Se encontraron múltiples soluciones prácticas para este desafío, incluyendo entre otros dispositivos ultrasónicos, tecnología de Coriolis, medidores térmicos, por diferencias de presión, etc.

Optimizar la inversión para el suministro de GNC a vehículos

El Gas Natural Comprimido (GNC) constituye una alternativa más económica y limpia a la gasolina o el diésel como combustible para vehículos. Pero para suministrar GNC es necesario comprimirlo a una presión de 200 bar con unos niveles de inversión viables. Por este motivo Naturgy, empresa de gas natural líder en España y Latinoamérica, lanzó en Abril de 2019 un desafío en búsqueda de alternativas que permitan disminuir considerablemente el coste de puesta en marcha y de operación por “gasinera” y así hacer este negocio rentable. Actualmente estamos en la primera ronda de este desafío, en el cual se ofrecen 35K€ en premios más un porcentaje de los royalties generados tras la implementación de la mejor solución.

¿Serás tu el que consiga resolver este desafío y revolucionar la movilidad mediante vehículos a gas?   Si quieres conocer más detalles sobre la innovación abierta en los sectores de la energía, gas y electricidad, lee más información aquí o ponte en contacto con nosotros.