Estas innovaciones energéticas podrían transformar la forma en que mitigamos el cambio climático y ahorrar dinero en el proceso: 5 lecturas esenciales

Para la mayoría de las personas, una granja solar o una planta de energía geotérmica es solo un productor de electricidad. Los científicos e ingenieros ven un mayor potencial.

Imaginan turbinas eólicas en alta mar que capturan y almacenan carbono en el lecho marino, y plantas de energía geotérmica que producen los metales básicos que alimentan los vehículos eléctricos. Las baterías de los vehículos eléctricos también se pueden convertir en energía para los hogares, ahorrando dinero a los propietarios.

con científicos de todo el mundo suena la alarma Sobre los crecientes peligros y costos del cambio climático, exploremos algunas de las ideas de vanguardia que podrían cambiar la forma en que se hace tecnología hoy en día. Reducir el impacto del calentamiento globalde cinco artículos recientes en The Conversation.

1. Canal Solar: Electricidad + Protección del Agua

¿Qué pasaría si los paneles solares hicieran una doble función, produciendo más electricidad mientras protegen las fuentes de agua?

California está desarrollando el primer canal solar de Estados Unidos, construyendo paneles solares en algunos de los canales de distribución de agua del estado. Los canales se extienden por miles de millas a través de condiciones áridas, y el aire seco promueve la evaporación en un estado a menudo plagado de escasez de agua.

«En un estudio de 2021, demostramos que cubrir las 4000 millas de los canales de California con paneles solares ahorraría más de 65 000 millones de galones de agua al año al reducir la evaporación. Eso es suficiente para regar 50 000 acres de tierras de cultivo o satisfacer el agua residencial de más de 2 millones de personas». necesidades», escribió el profesor de ingeniería roger campanas Universidad de California, Merced. También expandirán las energías renovables sin ocupar tierras cultivables.

estudios muestran Las actividades humanas, especialmente el uso de combustibles fósiles para la energía y el transporte, sin duda están calentando el planeta y aumentando los fenómenos meteorológicos extremos.Aumentar las energías renovables, actualmente alrededor 20% de la electricidad a escala de servicios públicos de EE. UU. La generación de electricidad puede reducir la necesidad de combustibles fósiles.

Colocar un panel solar en agua fría también puede aumentar su potencia de salida. El agua más fría reduce la temperatura de los paneles en unos 10 grados Fahrenheit (5,5 grados Celsius), aumentando su eficiencia, escribió Bales.

Leer más: El primer proyecto de canal solar es una victoria para el agua, la energía, el aire y el clima de California

2. La energía geotérmica puede aumentar el suministro de batería

Para que la energía renovable reduzca las emisiones globales de gases de efecto invernadero, los edificios y los vehículos deben poder utilizarla. Las baterías son esenciales, pero la industria tiene problemas con la cadena de suministro.

La mayoría de las baterías utilizadas en los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía a gran escala son baterías de iones de litio, y la mayor parte del litio utilizado en los Estados Unidos proviene de Argentina, Chile, China y Rusia. China es líder en el procesamiento de litio.

Geólogos e ingenieros están trabajando en una forma innovadora de aumentar el suministro interno de litio en los Estados Unidos extrayéndolo de salmueras geotérmicas en la región del Mar Salton de California.

La salmuera es el líquido que queda después de que una planta de energía geotérmica utiliza calor y vapor para generar electricidad. Este líquido contiene litio y otros metales como manganeso, zinc y boro. Por lo general, se bombea de vuelta al suelo, pero el metal también se puede filtrar.

“Si el programa de prueba ahora en marcha demuestra que el litio de grado de batería se puede extraer de manera rentable de estas salmueras, entonces las 11 plantas de energía geotérmica existentes a lo largo del Mar de Salton podrían producir suficiente metal de litio para satisfacer la demanda actual de los EE. UU. unas 10 veces más. mucho”, escribió el geólogo Michael McKee Becaria de Política Energética y UC Riverside Bryant Jones Universidad Estatal de Boise.

Presidente Joe Biden Invocando la Ley de Producción de Defensa 31 de marzo de 2022 Proporcionar incentivos para que las empresas estadounidenses extraigan y procesen minerales más críticos para las baterías.

Leer más: Cómo algunas plantas geotérmicas están abordando la escasez de suministro de litio en EE. UU. e impulsando la industria de baterías para vehículos eléctricos

3. Ideas de almacenamiento como el hidrógeno verde

Los científicos también están trabajando en otras formas de impulsar la cadena de suministro de minerales para baterías, incluido el reciclaje de litio y cobalto de baterías viejas.También están desarrollando diseños con otros materiales, explicando Crilippiinvestigador del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.

La energía solar concentrada, por ejemplo, almacena la energía del sol calentando sal fundida y usándola para generar vapor para impulsar un generador, de forma similar a como las centrales eléctricas de carbón generan electricidad. Sin embargo, es costoso y las sales que se usan actualmente no son estables a temperaturas más altas, escribió Rippy. El Departamento de Energía está financiando un proyecto similar que está experimentando con arena calentada.

Los combustibles renovables, como el hidrógeno verde y el amoníaco, ofrecen diferentes tipos de almacenamiento. Debido a que almacenan energía en forma líquida, pueden transportarse y usarse para el transporte o como combustible para cohetes.

El hidrógeno recibe mucha atención, pero no todo el hidrógeno es verde. La mayor parte del hidrógeno que se usa hoy en día se produce a partir de gas natural, un combustible fósil. El hidrógeno verde, por el contrario, puede usar energía renovable para producir electrólisis, que divide las moléculas de agua en hidrógeno y oxígeno, pero es igual de costoso.

«El desafío clave es optimizar el proceso para que sea eficiente y económico», escribió Rippy. «La recompensa potencial es enorme: un suministro inagotable de energía totalmente renovable».

Leer más: Estas 3 tecnologías de almacenamiento de energía pueden ayudar a resolver los desafíos de pasar a electricidad 100 % renovable

4. Alimenta tu hogar con tu coche eléctrico

Las baterías también pueden convertir rápidamente su automóvil eléctrico en una batería móvil gigante capaz de alimentar su hogar.

Actualmente, solo un puñado de vehículos están diseñados para carga de vehículo a casa, o V2H, pero eso está cambiando, escribe el economista de energía. Seth Brussack de la Universidad Estatal de Pensilvania. Por ejemplo, Ford dice que su nueva camioneta F-150 Lightning puede alimentar una casa promedio durante tres días con una sola carga.

Blumsack analiza los desafíos técnicos que enfrenta V2H a medida que se desarrolla y su potencial para cambiar la forma en que las personas administran el uso de energía y la forma en que las empresas de servicios públicos almacenan electricidad.

Por ejemplo, escribe: «Algunos propietarios de viviendas pueden desear usar sus vehículos para lo que los planificadores de servicios públicos llaman ‘afeitado de horas pico’: tomar electricidad de sus vehículos eléctricos para el hogar durante el día, en lugar de depender de la red, reduciendo sus compras de electricidad durante las horas pico». tiempos de demanda..”

Leer más: ¿Puede mi coche eléctrico alimentar mi casa?La mayoría de los conductores aún no lo tienen, pero se acerca la carga del automóvil a casa

5. Captura el carbono del aire y enciérralo

Otra tecnología emergente es más controvertida.

Los seres humanos han bombeado tanto dióxido de carbono a la atmósfera durante los últimos dos siglos que simplemente detener el uso de combustibles fósiles no es suficiente para estabilizar rápidamente el clima.La mayoría de los escenarios, incluidos En el reciente informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climáticopara mostrar al mundo que el dióxido de carbono también debe eliminarse de la atmósfera.

Existe tecnología para capturar el dióxido de carbono del aire, se llama captura directa del aire, pero es costosa.

A los ingenieros y geofísicos les encanta david goldberg Los investigadores de la Universidad de Columbia están explorando formas de reducir estos costos al combinar tecnologías de captura directa de aire con producción de energía renovable y almacenamiento de carbono, como turbinas eólicas en alta mar construidas sobre formaciones rocosas del lecho marino, donde se puede encerrar el carbono capturado.

La planta de captura directa de aire más grande del mundo se pondrá en marcha en Islandia en 2021 y utilizará energía geotérmica para alimentar sus equipos. El dióxido de carbono capturado se mezcla con agua y se bombea a formaciones volcánicas de basalto bajo tierra. Una reacción química con el basalto lo convierte en carbonato duro.

Goldberg, quien ayudó a desarrollar el proceso de mineralización utilizado en Islandia, ve un potencial similar para los futuros parques eólicos marinos de EE. UU. En un momento dado, las turbinas eólicas suelen producir más energía de la que necesitan sus clientes, lo que hace que el exceso de energía esté disponible.

«Combinadas, estas tecnologías pueden reducir el costo energético de la captura de carbono, minimizar la necesidad de tuberías en tierra y reducir el impacto ambiental», escribió Goldberg.

Leer más: Los parques eólicos marinos pueden ayudar a capturar carbono del aire y almacenarlo a largo plazo, utilizando energía que de otro modo se desperdiciaría

Nota del editor: esta historia es un resumen de artículos de The Conversation Archives.