10 innovaciones tecnológicas clave en el sector energético sostenible

Hay numerosas innovaciones conformando el sector de las energías renovables. Las nuevas tecnologías energéticas están ganando popularidad y creando mayor conciencia sobre la necesidad de cambiar a soluciones más limpias, como las tecnologías de energías verdes. Muchas industrias están implementando cambios y centrándose en crear soluciones más sostenibles, desde fuentes de energía renovable, como la solar y la eólica, hasta acumuladores de energía, vehículos eléctricos, innovadores refrigeradores termoeléctricos, tecnologías de hidrógeno, redes eléctricas inteligentes y otras alternativas al carbón, el petróleo y el gas.

El crecimiento de las renovables presenta una oportunidad de abandonar los combustibles fósiles. Por ello, este artículo se centra en innovaciones sostenibles basadas en tecnologías de energías limpias que están dando forma a un futuro nuevo, mejor y más ecológico para el mundo. "Nuestro universo es un mar de energía limpia y gratuita. Está ahí fuera, esperando que lo surquemos", dijo Robert Adams, fotógrafo paisajista estadounidense.

Con el crecimiento de la inteligencia artificial (IA), la fabricación aditiva, la automatización y otras tecnologías, la transición hacia un futuro más limpio puede resultar más fácil. Muchos de los nuevos avances energéticos ayudan a controlar y supervisar infraestructuras y a mejorar el medio ambiente, sustituyendo viejos equipos por nuevas soluciones basadas en la ingeniería de energías sostenibles. En las instalaciones solares, por ejemplo, las cámaras termográficas indican daños causados por sobrecalentamiento, mientras que, en las aplicaciones de hidrógeno, pueden utilizarse transmisores de presión para examinar la fuerza de expansión de una muestra líquida o gaseosa.

Con los avances tecnológicos, es posible controlar y medir más parámetros, lo que brinda la oportunidad de crear un entorno más sostenible en todo el mundo. Por lo tanto, aquí presentamos algunas de las tendencias que están dando forma al sector energético.

1. Trenes solares

Thomas A. Edison, uno de los inventores más importantes del sector de la generación de electricidad, afirmó: «Invertiría mi dinero en el sol y la energía solar. ¡Menuda fuente de energía! Espero que no tengamos que esperar a que se agoten el petróleo y el gas para investigarla». Es una prueba del enorme potencial de la energía solar.

Sin embargo, aunque la energía solar es una de las renovables de mayor popularidad, todavía no lo es tanto como los combustibles fósiles. Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), en 2023 tres cuartas partes de la capacidad adicional por renovables en todo el mundo procedía solo de la energía solar fotovoltaica (FV) y, en comparación con 2022, se prevé que para 2028 el incremento de la solar FV y la eólica será más del doble, superando en general los registros hasta alcanzar casi 710 GW.

Mucha gente coincide con Edison e intenta encontrar modos de utilizar la energía solar para desarrollar innovaciones de energía renovable: un buen ejemplo son los trenes propulsados por energía solar. Este modo de transporte puede circular todo el día sin recarga. Como informaba la BBC en su vídeo sobre el ferrocarril solar (véase más abajo), el tren exporta el 75 % de la energía que crea a la red eléctrica.

2. Paneles solares de residuos alimentarios

En el sector energético se producen mejoras constantes. Una de las que muestran otro avance en la energía solar son los paneles fabricados a base de residuos de alimentos. Este revolucionario material se ha creado utilizando las partículas luminiscentes de restos de frutas y verduras. Lo ha diseñado Carvey Ehren R. Maigue, un estudiante de Ingeniería que trabaja para AuReus y, con su prototipo, ha obtenido el premio James Dyson Award.

3. Energía eólica sin palas

Además de los nuevos desarrollos tecnológicos, hay otras soluciones avanzadas para las nuevas fuentes de energía, como las turbinas eólicas. Todo el mundo conoce o al menos ha visto las turbinas eólicas habituales, normalmente grandes, que pueden instalarse tanto en el mar como en tierra. Pero ¿ha visto alguien el nuevo diseño de turbina que no requiere aspas rotativas?

El proyecto de este nuevo diseño es de Vortex Bladeless, una empresa emergente española,. Para sujetar al suelo la turbina sin palas, de 3 m de alto, se utiliza un mástil elástico. Su estructura le permite oscilar según la velocidad del viento, y la vibración resultante produce energía. Estas turbinas sin palas pueden utilizarse en zonas urbanas o residenciales que carecen del espacio necesario para construir parques eólicos convencionales.

4. Baterías de litio-vidrio

En la transición a las renovables, la importancia de las baterías es enorme. Las baterías de iones de litio, una innovación de John Goodenough, representan las baterías más fiables y con mayor densidad energética que se utilizan en vehículos eléctricos y numerosos dispositivos electrónicos. A Goodenough lo consideran el «padre» de las baterías de iones de litio, invento por el cual obtuvo el Premio Nobel de Química. Sin embargo, eso no le impidió contribuir al desarrollo de la batería de litio-vidrio, cuya capacidad crece con los años y que tiene el doble de densidad energética que la de las baterías de iones de litio. Estas baterías tienen una vida útil mucho mayor que las convencionales. También pueden funcionar a bajas temperaturas, se cargan antes, cuestan menos, son más seguras (no son inflamables) y almacenan más energía con el tiempo.

5. Neumáticos "recargables"

Goodyear está desarrollando una idea innovadora para vehículos eléctricos que prolonga la vida de los neumáticos y su intervalo de sustitución. La marca ha presentado lo que denomina un «revolucionario prototipo de neumático autorregenerativo que puede adaptarse y cambiar para satisfacer las necesidades individuales de movilidad».

Imaginemos un neumático que se adapta a las circunstancias meteorológicas, el estado de la carretera o a cómo se desea viajar. La nueva innovación de Goodyear se ha creado a partir de una sustancia biológica reforzada con fibra inspirada en uno de los materiales más resistentes del mundo: la tela de araña. Este componente la hace completamente biodegradable e increíblemente duradera.

6. Árboles de energía solar impresos en 3D

En lugar de talar árboles para generar energía, ¿por qué no plantarlos? Los investigadores del VTT Technical Research Centre de Finlandia han creado un prototipo de árbol que capta la energía solar, cinética y térmica de su alrededor, tanto en interiores como en exteriores. Puede almacenar energía y convertirla en electricidad para alimentar pequeños electrodomésticos, como bombillas LED, humidificadores, termómetros y teléfonos móviles. Estos árboles artificiales recolectores de energía pueden replicarse infinitamente con ayuda de la impresión 3D. Están diseñados a imitación de los árboles para poder colocarlos en jardines y otros entornos naturales.

7. Aviones propulsados por energía residual

Una de las actividades humanas que más carbono generan es el transporte aéreo. Además de los mencionados paneles solares a base de restos alimentarios, también el transporte aéreo puede aprovechar residuos para propulsar los aviones. Estas aeronaves están impulsadas por combustibles derivados de residuos, como desechos humanos «húmedos», alimentos en descomposición y aguas residuales, madera y basura doméstica que reaccionan con químicos catalíticos.

¿Se dedicarán más empresas a producir carburorreactores con fuentes de carbono derivadas de residuos, como restos alimentarios y basura municipal? Al proceder de plantas que pueden absorber el dióxido de carbono de la atmósfera, la incidencia de este combustible en el clima sería inferior a la del combustible tradicional.

Según Popular Mechanics, los residuos alimentarios suman el 6 % de las emisiones de gases de efecto invernadero en todo el mundo, frente al 2,5 % de los aviones. Y hay suficientes residuos húmedos utilizables para sustituir el 20 % de todo el combustible de aviación, lo que también significa no introducirlos en el ciclo de vida de los vertederos, que liberan metano.

8. Energía solar 3.0

Seguramente habrás oído hablar de las revoluciones industriales, como Industria 5.0, que gira en torno a la colaboración entre humanos y robots, pero ¿has oído hablar de Solar 3.0, la revolución de la industria solar? Solar 3.0 es un parque de energía solar FV totalmente gestionable que utiliza el almacenamiento en baterías u otra unidad de acumulación para facilitar la modulación temporal (time shifting) y suministrar a la red eléctrica más o menos energía según sea necesario. La principal revolución está en el descubrimiento de perovskitas que emplean entre 10 y 1000 veces menos material que las celdas de silicio cristalino, las más utilizadas. Más información en el vídeo siguiente.

9. Nanotubos de carbono

Unos estudiantes del Massachusetts Institute of Technology han descubierto un material innovador consistente en nanotubos de carbono capaces de producir electricidad absorbiendo la energía de su entorno. Estas partículas diminutas de carbono pueden generar corriente simplemente reaccionando con el líquido que las rodea y utilizarse para producir electricidad. Según los investigadores, el líquido, un disolvente orgánico, extrae los electrones de las partículas y crea una corriente que puede utilizarse para poner en marcha sistemas robóticos a microescala o nanoescala, o desencadenar reacciones químicas.

10. Edificios que se enfrían solos

Ya hemos hablado de los edificios ecológicos y hemos visto cómo forman parte fundamental del diseño urbano para mitigar los efectos del cambio climático y consumir menos energía y agua. Pero ¿qué hay de los edificios que no necesitan aire acondicionado para enfriarse? En la naturaleza, las termitas construyen altos montículos que se ventilan mediante una intrincada red de túneles. Mick Pearce, un arquitecto de Zimbabue, ha utilizado el método de la biomímesis para crear un sistema de refrigeración basado en la naturaleza que imita la creatividad de las termitas. El resultado es una obra maestra arquitectónica que utiliza el aire fresco de la noche y los golpes de calor del día para lograr un control climático pasivo al 90 %.

Algunas de las innovaciones sostenibles y proyectos de energía renovable presentados pueden transformar el sector energético en un sector ecológico, ya que los materiales de la Tierra, utilizados racionalmente, pueden crear finalmente un equilibrio entre los seres humanos y la naturaleza. La sostenibilidad nos obliga a analizar lo que ya utilizamos, a buscar y reutilizar el potencial de los residuos alimentarios o la naturaleza, llena de tesoros.

No obstante, no habría sido posible descubrir ni desarrollar algunas de las tecnologías innovadoras aquí mencionadas sin otros avances tecnológicos; por ejemplo, probablemente los árboles de propulsión solar no existirían sin la fabricación aditiva, ni los neumáticos recargables sin la invención de las baterías recargables. Así pues, la digitalización puede hacer el sector energético más limpio al ayudarnos a descubrir tecnologías energéticas más sostenibles, como las impresoras 3D o los medidores de energía. La digitalización avanza y parece formar parte inseparable de nuestra forma de vida. Ahora cada vez hay más dispositivos conectados a la red eléctrica y podemos predecir que al final todo funcionará en una interconexión de datos y energía.

Dado que RS Group no ha probado ninguna de estas innovaciones energéticas, no podemos confirmar las declaraciones de sus creadores.