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Una lucha científica contra los "vampiros de energía"

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Una lucha científica contra los "vampiros de energía"

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Como el agua que gotea de un grifo mal cerrado, la electricidad se escapa de todos los aparatos electrónicos, aunque no los estemos utilizando.

Una buena parte de la energía que pagamos se desperdicia, porque los microchips no son eficientes.

Como vamos a ver, la electrónica del futuro consumirá mucha menos energía. Pero antes, descubrimos cómo un sistema de aire acondicionado inteligente puede reducir la factura de la luz.

En el Centro para la Edificación Sostenible de Kassel, en Alemania, un ordenador controla la climatización, ahorrando energía.

El sistema analiza la previsión meteorológica para determinar cuándo hay que encender el aire acondicionado y cuándo hay que apagarlo. También ahorra energía utilizando la ventilación natural y la energía solar cuando esto es posible, explica el profesor Dimitris Rovas. “Imagínese que tenemos este edificio y que hay mucho viento, por lo tanto, algunas habitaciones se enfriarán más rápidamente, porque se escapa el calor al exterior. Nuestro sistema puede predecir que una habitación concreta en una zona determinada necesitará más energía en el futuro próximo, y puede empezar a preparar el sistema, de frío o calor de esa habitación, utilizando, si está disponible, la energía fotovoltaica.”

El sistema gestiona cada habitación de forma independiente, utilizando sensores que miden la temperatura, la humedad, los niveles de CO2 y el número de personas que hay en la sala. También tiene en cuenta los horarios de trabajo, y sabe si la habitación se va a utilizar o no. Basándose en todo esto, se asegura de acondicionar la estancia con el mínimo coste energético.

Este programa lo han desarrollado dentro de un proyecto financiado por la Unión Europea, uniendo a investigadores de cinco países. Entre ellos, Juan Santiago, que trabaja en el área de las energías renovables. “Lo que hacemos en este edificio es simular cientos de posibilidades diferentes, basándonos en la predicción del tiempo para mañana y la luz solar, y con eso, creamos una estrategia para el edificio que ahorre energía y sea más cómodo para los usuarios.”

El programa de simulación funciona con un sistema de computación en nube. Deja las operaciones locales a aparatos más simples. “Aquí tenemos un pequeño ordenador que es capaz de gestionar todo el edificio. Recibe la señal de la nube y la envía al edificio, para, por ejemplo, hacer que se cierre una persiana.”

Los usuarios pueden interactuar con el sistema a través de una web con sus tabletas o teléfonos móviles si quieren controlar algo de forma manual, o comprobar las indicaciones del sensor en cualquier momento.

El Centro de Investigación en Energía de la Universidad Técnica de Aquisgrán utiliza estos programas informáticos pero a mayor escala. Para mantener la temperatura correcta en sus distintas oficinas, salas de conferencias y laboratorios, aprovechan las reservas de energía que hay bajo tierra, cuenta Álex Michalski, estudiante de doctorado. “Aquí vemos 16 agujeros de intercambio de calor, con una profundidad de 100 metros. Estamos bombeando agua caliente al suelo y sacamos agua fría, a 4 grados.”

El campo geotérmico, los paneles solares y el exceso de calor de las habitaciones donde están los servidores, generan energía útil para el sistema de climatización. El programa utiliza todos los recursos disponibles para optimizar la temperatura del agua que recorre las tuberías del techo. La investigadora Ana Constantin nos explica su funcionamiento. “Cuando la bomba enfría o calienta el agua, la distribuye por todo el edificio. El agua circula a través de las tuberías del techo de cemento. Y lo que hace el sistema informático es indicar a la bomba a qué temperatura debería estar el agua.”

Un hogar inteligente que anticipa los cambios del tiempo y ajusta su climatización a los usuarios necesita empezar a ahorrar energía en el futuro más próximo. En ello trabaja también Johannes Fuetterer. “El edificio se adapta a tus hábitos, cuando vuelves a casa del trabajo, cuando sales, etc. Adapta el sistema de calefacción para precalentar o enfriar el edificio, ahorrando energía y dinero, y mejorando la temperatura.”

Otro proyecto europeo trabaja en lo que se llama “energía fantasma” o “energía vampiro”: todos los aparatos electrónicos, desde el móvil a los ordenadores, pierden energía incluso cuando están apagados. Sólo en Europa, esta pérdida es igual al consumo de Austria, la República Checa y Portugal juntos. Kirsten Moselund, especialista en nanoelectrónica, nos explica el problema. “Los transistores, bloques de circuitos electrónicos, son aparatos que tienen pérdidas. Quiere decir que cuando no están funcionando, siguen consumiendo energía, y por tanto se pierde sin usarla para nada. Estamos trabajando en un nuevo tipo de transistores llamados “efecto túnel” que pueden remediar este problema. Si se pierde menos energía, podremos reducir la potencia de los circuitos electrónicos que llevan estos aparatos.”

Un transistor funciona como un tapón que impide que pase el agua. Según la teoría, la próxima generación de transistores de efecto túnel requerirá mucho menos voltaje para una eficiencia máxima. El reto de científicos como Mattias Borg es combinar silicio, silicio-germanio y nanocables semiconductores. “Ponemos esta lámina de silicio dentro del reactor, y entonces aumentamos los nanocables en esta lámina. Utilizando su estructura y la combinación de estos dos materiales, podemos crear un nuevo tipo de transistor que permite una operación de bajo consumo manteniendo la misma velocidad que los transistores más modernos.”

El objetivo es reducir el consumo de energía de los microchips en un 90 por ciento, y prácticamente hasta cero en modo standby.

Con esta eficiencia, muchos aparatos no necesitarán ninguna carga, simplemente recogerán toda la energía que necesiten del medio que les rodea. Finos y flexibles, los dispositivos autónomos pueden revolucionar campos como el de la salud, la seguridad o las comunicaciones. Adrian Ionescu coordina el proyecto. “Un resultado interesante es que combinando electrónica de muy bajo consumo con tecnología de sustrato flexible y que recoja energía, que pueden integrarse, se puede obtener un tipo de “sistema autónomo” permitiendo una aplicación totalmente nueva, un objeto inteligente de la vida diaria. Como un sistema que puedes llevar puesto, un objeto de tu entorno que puede tener muchas funciones que podemos utilizar para mejorar nuestra vida, tener una mejor interacción con nuestro entorno.”

Los investigadores trabajan para que la nueva generación de transistores se pueda producir de manera industrial. Algunos científicos estiman que les llevará otros 15 ó 20 años conseguir evitar las pérdidas de energía.

http://www.pebble-fp7.eu/
http://www.steeper-project.org/