La Nueva España

Domingo, 19 de febrero de 2012

12345678910111213141516 ▲

La Nueva España

El sector energético se enfrenta a retos cadavez más apremiantes, como son la necesidadde hacer frente a una demanda de energía cre-ciente, pero de forma respetuosa con el medioambiente. Las acciones energéticas que hoyemprendemos determinarán el futuro de las su-cesivas generaciones. Debemos ser respetuo-sos y esforzarnos en entregar a los que vienenal menos un planeta como el que nos hemosencontrado. Debemos también sensibilizarnosy mirar a todos los rincones del planeta, tal co-mo promueve el «Año internacional de la ener-gía sostenible para todos» que estamos vivien-do.

La energía dirige la economía de las nacio-nes. Por ello, no es de extrañar que los paísesque no tienen qué llevarse a la boca para comersean también los más «hambrientos de ener-gía». Uno sólo tiene que observar un mapa deluminosidad nocturna para darse cuenta de es-ta triste realidad, que hace que, por ejemplo,muchos niños no puedan realizar las tareas es-colares una vez que cae la luz del Sol. Por sucarácter descentralizado, algunas energías re-novables podrían ser de gran ayuda en estospaíses. El MIT dedica gran parte de sus esfuer-zos a la investigación en este tipo de energíaslimpias y, en general, a todo lo relativo a lacaptura y generación de energía, almacena-miento y transporte de la misma, sin descuidarotro elemento crucial como es la eficienciaenergética.

Energía solarEntre las denominadas fuentes de energía

renovables, el Sol ocupa un lugar destacado.Se trata de una energía limpia, gratuita e ina-gotable, al menos durante un largo período detiempo. Su potencial es enorme. Una sola ho-ra de Sol bastaría para abastecer las demandasenergéticas de la humanidad durante todo unaño. Por otra parte, el Sol es un reactor de fu-sión remoto que no requiere de nosotros parasu mantenimiento. Además, es un recurso am-pliamente distribuido, descentralizado y acce-sible a todos, independientemente de la ubica-ción geográfica. En el Sol podríamos encon-trar uno de los grandes aliados para hacerposible una auténtica «energía sostenible paratodos».

La energía es consumida por la humanidaden múltiples formas, pero una de las más úti-les y portables es la electricidad. En 1954 loslaboratorios Bell desarrollaron las primerasceldas solares fotovoltaicas, capaces de con-vertir la luz en electricidad. A pesar de las me-joras en el rendimiento durante los últimos cin-cuenta años, el alto coste es un factor que ha li-mitado en gran medida su expansión. Se

necesitan nuevas estrategias para superar estasdificultades.

Jugando a atrapar la luz del Sol«Todos los días juegas con la luz del Univer-

so», sostenía Pablo Neruda en uno de sus poe-mas.Y, ciertamente, ya desde niños jugábamoscon la luz del Universo. Orientábamos una lu-pa adecuadamente hacia el Sol y bajo la mis-ma situábamos un pequeño papel. ¡Sorpren-dentemente, como si de magia se tratase, el pa-pel comenzaba a arder! Detrás de esa aparentemagia están las leyes de la óptica. La lupa ac-túa a modo de embudo solar, canalizando ymagnificando los rayos del Sol hacia una pe-queña región y multiplicando su poder.

En el grupo de semiconductores blandos delMIT, dirigido por Marc Baldo, investigamosen el desarrollo de una nueva tecnología decaptura y concentración de la luz solar, queguarda ciertas analogías con la lupa que aca-bamos de mencionar. La tecnología utilizaunas pinturas luminiscentes –unos tintes na-noestructurados– que al depositarlos sobre lasuperficie de un cristal actúan a modo de em-budo o guía de ondas, capturando la luz solary remitiéndola y redirigiéndola hacia los extre-mos de la superficie cristalina, donde celdassolares la convertirán en electricidad. Esta tec-nología se conoce como «concentrador solarluminiscente». La ventaja de este sistema esque con el mismo conseguimos disminuir sig-nificativamente el tamaño de las costosas cel-das solares, ahora reducidas al tamaño de losbordes del cristal. Asimismo, disponemos deuna gran superficie –las caras del cristal–, loque nos permite capturar una gran cantidad deluz. Cabe señalar también que utilizamos dife-rentes pinturas para capturar diferentes zonaso colores del espectro solar.

Récord de eficiencia en lacaptura de energía solar

Con el objetivo de incrementar la eficiencia,hemos diseñado un sistema de «antenas mole-culares inteligentes». Éstas capturan la radia-ción solar desde cualquier ángulo, pero sólo laremiten hacia los extremos del cristal, evitan-do así pérdidas innecesarias por las caras delmismo. Haciendo uso de esta tecnología he-mos logrado aumentar un 16% la eficiencia decaptura de la radiación, que ahora se sitúa enun 81%, la más alta hasta la fecha. Al mismotiempo, esta emisión controlada y direccionalnos permite escalar las dimensiones del cristalsin sacrificar su eficiencia, un paso clave a lahora de transferir el producto del laboratorio almercado.

Por otra parte, frente a los concentradoressolares convencionales –basados en lentes oespejos–, los concentradores solares luminis-centes no precisan de un costoso procedimien-to de seguimiento u orientación hacia el Sol,

como también haría un girasol. Al contrario,funcionan en modo estático y utilizan materia-les muy baratos. Además, pueden recoger nosólo la radiación que nos llega directamente delSol, sino también la radiación difusa –esa queha sufrido las distorsiones de la atmósfera–, loque posibilita su uso en días nublados o condi-ciones climatológicas adversas. Presentan laventaja adicional de la integración arquitectó-nica. ¡Las ventanas de nuestras casas podríanactuar a modo de centrales eléctricas! Los te-

léfonos móviles, pantallas de nuestros ordena-dores o lectores electrónicos cada vez incorpo-ran mayor superficie de cristal y por ello tam-bién podrían beneficiarse de esta tecnología.

Baterías rápidas y altamenteenergéticas

Uno de los cuellos de botella de las bateríases su densidad de energía o capacidad de alma-cenamiento. Traducido al coche eléctrico, unadensidad de energía elevada se traduce en una

Nuevos desafíosen el sectorenergético

Inventar el futuro|y 10Nuevos horizontes desde el InstitutoTecnológico de Massachusetts (MIT)

✒ Amador Menéndez VelázquezPREMIO EUROPEO DE DIVULGACIÓN

CIENTÍFICA, INVESTIGA EN EL MIT

Amador Menéndez Velázquez muestra un prototipo de cristal con pinturas luminiscentes que podríaser integrado arquitectónicamente –reemplazando las ventanas convencionales– para capturar la luzdel Sol y, posteriormente, generar electricidad.

Ventanas y pinturas que atrapan la luz del Sol, móviles quese recargan en segundos o electricidad inalámbrica sonalgunas de las tecnologías energéticas emergentes ● DelMIT procede la ecológica tinta electrónica

La Nueva EspañaLa Nueva España

Domingo, 19 de febrero de 2012

12345678910111213141516 ▲

mayor autonomía del vehículo o mayor núme-ro de kilómetros que es capaz de recorrer an-tes de la siguiente recarga. Con las actuales ba-terías de ión-litio, esta autonomía no suele irmucho más allá de los 150 kilómetros. Pero enlos laboratorios se están realizando importan-tes avances. La investigadora del MIT PaulaHammond ha logrado multiplicar por diez ladensidad de energía de las baterías de ión-litiomediante la incorporación de nanotubos de car-bono. Si esta tecnología llega al mercado, posi-bilitaría coches con una autonomía de 1.500 ki-lómetros y móviles con una duración diez ve-ces superior de la batería.

Por otra parte, no es deseable tener que espe-

rar horas para cargar la batería de un coche o uncelular, como sucede actualmente. Utilizandonanofosfatos de litio, el investigador del MITGerbrand Ceder ha conseguido un aumento sig-nificativo de la velocidad de carga de las bate-rías. ¡Las simulaciones predicen que un teléfo-no móvil podría cargarse en segundos y un co-che, en minutos! La compañía A123 Systems,que nació como una «spin-off» del MIT, será laencargada de comercializar esta tecnología.

Electricidad inalámbrica

En una era en la que lo inalámbrico pareceser la norma, desde los teléfonos móviles a lasconexiones wifi, el MIT parece decidido a cor-tar el último cable que nos mantiene atados, elde la electricidad. En el año 2007 investigado-res del centro, liderados por Marin Soljacic,lograron transmitir electricidad inalámbrica-mente. En el experimento inicial encendieronuna bombilla situada a más de dos metros dedistancia de la fuente de alimentación. La ideade la electricidad inalámbrica no es realmentenueva. Debemos remontarnos, entre otros, alos trabajos pioneros de Nikola Tesla. Pero loscientíficos del MIT consiguen hacer esta trans-misión hasta un millón de veces más eficientey sin necesidad de estar el emisor y el receptorexcesivamente cercanos, como sucede en lasbobinas de nuestros transformadores que usa-mos en la vida cotidiana o en los cepillos dedientes eléctricos con respecto a su base decarga. Para ello, los investigadores se valen deun fenómeno conocido como resonancia, elmismo por el que la voz de un cantante es ca-paz de intercambiar energía mecánica con unacopa y romperla.

Para comercializar esta tecnología, el MITha creado la compañía Witricity. Las aplica-ciones más cercanas al mercado serían las quepermiten recargar inalámbricamente un telé-fono móvil, un ordenador u otros «gadgets»tecnológicos en nuestros hogares u oficinas,así como alimentar directamente televisionesu otros dispositivos que no incorporan baterías.La empresa ya tiene también prototipos de re-carga inalámbrica para coches eléctricos.

La ecológica tinta electrónicaCuando usted lee las páginas de este perió-

dico en la edición impresa no está consu-miendo energía alguna, el papel no requierede ninguna fuente de alimentación externa.No ocurre así si usted lee el periódico en lapantalla de su ordenador o del iPad. Retenerla imagen en la pantalla tiene un gasto ener-gético continuo, consecuencia del chorro deluz emergente de la parte trasera de la panta-lla para formar la imagen. «La ventaja de lapantalla es que usted puede actualizar fácil-mente la imagen, mientras que la página desu periódico o libro impreso ya es inmutablepara siempre», sostiene Joseph M. Jacobson,investigador del MIT Media Lab. Su objetivofue crear un dispositivo híbrido que combina-se el gasto energético nulo del papel con lanaturaleza camaleónica de las pantallas.Y loconsiguió. Era el año 1998 y aparecía la tintaelectrónica.

El popular lector de libros Amazon Kindlellegó a España las pasadas Navidades y batiórécords de ventas. Incorpora la tinta electró-nica desarrollada en el MIT y comercializa-da a través de E Ink, empresa ubicada enMassachusetts. ¡Cuando usted lee una pági-na de un libro en este dispositivo, el gastoenergético es cero! Y es que no hay ningunaluz que emerja desde la parte trasera del mis-mo para dibujar la imagen, motivo por el quetambién es más amigable para nuestra vista.Lo que usted está viendo son millones de par-tículas de color blanco o negro, que orien-tadas adecuadamente trazan un texto o loscontornos de una fotografía. Cuando pasa pá-gina, las partículas se reorientan adecuada-mente para dibujar la nueva imagen y ése esel único momento en el que hay gasto ener-gético. Las partículas están cargadas para po-der ser orientadas bajo la acción de camposeléctricos, un procedimiento conocido comoelectroforesis.

Una responsabilidad compartidaEste «Año internacional de la energía sos-

tenible para todos» promueve tres grandes re-tos que deberían ser alcanzados en 2030: ase-gurar el acceso universal a las fuentes de ener-gía modernas como la electricidad, doblar eluso de las renovables en el mapa energéticomundial y ser más eficientes energéticamente,esto es, consumir menos energía. La consecu-ción de estos objetivos implica la actuación devarios agentes: los investigadores y las empre-sas desarrollando tecnologías eficientes y eco-nómicamente competitivas, los gobiernos pro-moviendo su implantación mediante políticasadecuadas y, aunque en principio nos puedasorprender, nosotros mismos. Y es que a nivelindividual también podemos dejar nuestra hue-lla ecológica. Por ejemplo, si todos reempla-zásemos una sola de nuestras bombillas in-candescentes convencionales por luces LED,mucho más ecológicas, evitaríamos la combus-tión de millones de toneladas de carbón. ¡To-dos somos parte del problema y también de lasolución!

«La mejor forma de predecir el futuro esinventándolo», sostenía el gurú de la com-putación Alan Kay. Fieles a esta filosofía,hemos querido vaticinar los tiempos que senos avecinan asomándonos al Instituto Tec-nológico de Massachusetts, un laboratoriodonde se inventa el futuro. Por la varie-dad, hermosura y riqueza de los paisajes,no ha sido sencillo trazar el itinerario a se-guir, un itinerario que en cualquier casono está exento de cierta subjetividad. So-mos conscientes de que han quedadograndes voces en el camino, que gozan denuestra mayor admiración y respeto. Pe-ro, como en todo viaje, hay que elegir.Aun así, hemos encontrado un denomina-

dor común, quizá la clave del éxito de lainstitución. ¡En el MIT te permiten soñar!Y es que, como apuntaba el físico y filó-sofo de la ciencia Gerard Holton: «Enciencia, el punto de partida no es la obje-tividad, sino la creencia apasionada en al-go que puede que no exista, pero que me-rece la pena buscar».

Releer cartas antiguas es un ejerciciomuy agradable y constructivo. Uno puedeaveriguar cuántos proyectos e ilusionescruzaron la barrera que separa los sueñosde la realidad, aprendiendo de los aciertosy también de los errores. Hace siglo y me-dio Barton Rogers fundaba el MIT con laidea de crear un entorno donde por prime-

ra vez pudiesen convivir en armonía laciencia y la tecnología.A través de «Inven-tar el futuro» hemos tenido ocasión decomprobar que sus sueños se han cumpli-do con creces. Emplazamos ahora al lectora releer los capítulos de esta serie de vez encuando. Podrá así comprobar cuántas delas investigaciones y desarrollos aquí des-critos han conseguido superar esa comple-ja barrera, la que separa el laboratorio delmercado, si todavía no lo han hecho aún.Queremos aprovechar también estas líneaspara agradecer a todos aquellos que noshan acompañado durante el viaje. Espe-ramos que hayan disfrutado del mismo.¡Nos vemos en el futuro!

El viaje llega a su fin

Concentradores solares convencionales, basa-dos en espejos.

Mapa de luminosidad nocturna. La electricidadilumina nuestras vidas, pero a día de hoy toda-vía numerosas personas no tienen acceso a lamisma. | NASA

Recreación virtual de diferentes dispositivoselectrónicos abasteciéndose inalámbricamentede energía suministrada por un emisor en el te-cho. | WITRICITY

Concentradores solares luminiscentes. Distin-tas pinturas capturan diferentes zonas o coloresdel espectro solar, concentrando la luz en losbordes del cristal, donde celdas fotovoltaicas laconvertirán en electricidad. | DONNA COVENEY - MIT Jacobson consiguió

un dispositivo quecombinaba el nulo gastoenergético del papelcon la naturalezacambiante de laspantallas: la tintaelectrónica

❜❜