Diseñando una casa que genere más energía de la que consume y que necesitó para ser construida

La arquitectura responsable o eficiente, unida a un buen diseño, no puede hacer más que enamorar. Fijaos si no en esta casa creada por la firma snøhetta en colaboración con The Research Center on Zero Emission Buildings, ejemplo de diseño aplicado a la eficiencia energética.

Su principal hito es ser una vivienda que es capaz de producir más energía de la que consume, e incluso compensar la que se debe utilizar para su construcción.

En esta casa, desde los materiales de la construcción hasta los sistemas de provisión de energía han sido cuidadosamente pensados. La estructura básica es de metal, ligeramente inclinada para optimizar la generación de energía solar en su techo, completamente cubierto de paneles. 

También el sol se encarga de proporcionar el calor necesario para el agua de las duchas y la piscina.

La casa cuenta con una apertura lateral para introducir luz natural en las estancias y dispone de diferentes zonas verdes donde incluso poder tener huertos.

Una casa con cero emisiones para siempre

También se ha cuidado en su construcción que sea una casa de cero emisiones. Todos los materiales usados, herramientas e incluso los vehículos necesarios para transportarlos no aumentaron nuestra huella de carbono. Y así deberá seguir siéndolo durante su vida útil, pues se realizará un seguimiento para comprobar que, efectivamente, es una casa que no provoca una deuda de CO2.

Esta casa unifamiliar se está construyendo en Noruega, y tiene previsto quedar acabada a finales de este mes de septiembre. Entonces será usada como ejemplo de hogar sostenible y bien diseñado, algo de lo que los nórdicos saben un rato.

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uBeam avanza para hacer la carga a distancia una realidad

Cada vez se habla más de la carga inalámbrica como sustituto de los sistemas por cable. Se están consiguiendo buenos resultados a día de hoy y compañías como Toshiba nos prometen una mejor tecnología en los próximos años. Sin embargo, parece que el futuro nos depara algo más interesante: carga a distancia.

uBeam es una compañía estadounidense de reciente creación pero con un proyecto muy interesante: la creación de un sistema de carga a distancia que transforma la corriente eléctrica en ultrasonidos para transmitirla como una señal de audio por el aire para ser recibida en otro dispositivo que se encarga de transformarla de nuevo en electricidad.

Un panel de 5mm servirá de estación de carga

Lo interesante de esta tecnología es que los sistemas que usa para transferir y convertir la energía son muy finos y poco intrusivos. Las estaciones de carga tendrán un grosor menor de 5 milímetros y se podrá integrar en las paredes de muchas formas: posters, cuadros... En el caso de los móviles se podrá hacer a través de una funda.

El objetivo como veis es muy sencillo: poder cargar nuestro móvil sin depender de ningún cable o contacto con superficies. De hecho, uBeam pretende que su tecnología se convierta en un estándar y que ésta afecte al desarrollo de los móviles: dispositivos con baterías más pequeñas y que al entrar a muchos sitios esté instalada esta tecnología y se vaya cargando mientras se usa...

A pesar de que suena muy bien y esperanzador, también plantea muchas dudas. uBeam es una compañía que lleva tres años trabajando en esta tecnología. Hace poco cerró una ronda de financiación con Marissa Mayer y Andreesen Horowitz por 1,7 millones de dólares. Dicen que está cerca de cerrar otra de serie A y además ha presentado 18 patentes en relación a sus sistemas de carga.

Sin embargo, resulta imposible encontrar información sobre la efectividad del prototipoque están mostrando ahora mismo. Si idealizamos está claro que uBeam podría ser un gran paso adelante en lo que respecta a la carga a distancia pero de momento soy un tanto escéptico con su uso real y los problemas que pueda entrañar (muchos dispositivos cargando a la vez, interferencias...). Habrá que seguirles la pista.

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Electric Duck, un pato gigante para abastecer de electricidad a Copenhagen

Muchas veces los objetos artísticos se conciben como un fin en sí mismo: el placer estético, contemplarlos. Sin embargo, el arte no está desligado de lo funcional, como con aquellos bancos de Boston, y un equipo de artistas y diseñadores británicos quiere demostrarlo en Copenhage con una singular escultura flotante.

Bajo la forma de un eider (una especie de pato de los mares del norte) nos encontramos con un objeto que flotará en las aguas de Copenhage con una misión muy sencilla:convertir la radiación solar en energía eléctrica a través de los paneles que simulan el plumaje de este animal.

Arte y tecnología para transformar energía

La energía se almacena en la tripa del ave y cuando llega a su tope de capacidad el pato empieza a descender para llenarse de agua y exportar la energía a la corriente de la ciudad utilizando una hidroturbina. Cuando se ha terminado de realizar el volcado, los paneles ayudan a subir la escultura a la superficie para sacar el agua del interior realizar el proceso de nuevo.

No todo el interior del pato se inunda ya que sus creadores quieren usar la parte superior como un espacio al que las personas puedan acceder para ver la escultura por dentro. De momento está en desarrollo pero sus creadores afirman que la idea es llevarlo a cabo este año y conseguir un rendimiento en las placas del 75%.

Lo interesante de este proyecto es que la tecnología es escalable. Según sus creadores, un pato de 40 metros de alto serviría para abastecer con energía a un pueblo, uno de 20 a una villa y si tuviera el tamaño de 4 metros sería suficiente para que una casa individual funcionara sin problemas.

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Pintura de células solares permitiría obtener electricidad desde cualquier superficie

Desde hace mucho tiempo han existido experimentos para producir una pintura que permita obtener electricidad con tan solo usarla en techos y otras superficies expuestas a la luz del Sol. El problema es que aunque se han conseguido resultados positivos, el nivel de eficiencia ha quedado en niveles de alrededor del uno por ciento. Esto podría cambiar con un nuevo método desarrollado por científicos de la universidad de Sheffield, en el Reino Unido, que han conseguido obtener un 11 por ciento de eficiencia con una capa de pintura de perovskita de tan solo un micrómetro.

La perovskita no es un componente nuevo, ya que fue descubierto hace unos 170 años, y se trata de un metal cristalino formado por un trióxido de calcio y titanio. Además, ya se había pensado que podía utilizarse para transformar la luz solar en electricidad, pero no es sino hasta ahora que se han conseguido niveles de hasta un 19 por ciento de eficiencia en condiciones ideales. Eso podrá parecer poco, pero debemos tomar en cuenta que estas son solo pruebas iniciales y las células de silicio usadas actualmente en paneles solares tienen una eficiencia de un 25 por ciento.

El futuro es prometedor, porque todavía hay espacio suficiente para mejorar las técnicas, y se estima que el Sol produce energía necesaria para proporcionar toda la electricidad que necesitamos los humanos actualmente. El problema es que no sabemos recolectar esa luz correctamente; a pesar de eso, se piensa que si llegamos a tener una pintura relativamente eficiente, que pueda usarse en techos de casas y edificios, y hasta en automóviles, y prácticamente cualquier dispositivo, podrías cambiar drásticamente los sistemas de producción eléctrica.

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La factura de la luz (cómo cobran la energía eléctrica)

¿Por qué sube la factura de la luz? ¿Cómo funciona la tarifa?

Viendo anoche La Sexta Noche recordé un artículo muy interesante que había leído no hacía mucho tiempo y quiero rememorar para que podáis leerlo.

Como bien explicaron anoche, a continuación se trata el tema y precios del mercado, las tasas y ajustes de precios por transporte, subvenciones y demás van a parte.

¿Son tan malas las nucleares como nos las quieren vender? No, lo que existe es una gran ignorancia por parte de la gente y mucho escepticismo.

¿Tienen las renovables futuro? Claro que sí. De hecho, son el futuro. Pero en este país, España, como casi todo lo que tiene que ver con nuevas tecnologías, se ha hecho mal. 

¿Energía a coste cero? Las renovables lo pueden conseguir pero seguiremos pagándola El Mercado Eléctrico de Australia funciona de forma similar al español: existe un mercado mayorista común a donde llega toda la energía producida independientemente de su fuente (renovable, nuclear... a fin de cuentas, no deja de ser energía). Las compañías comercializadoras, que se encargan de llevar la electricidad hasta los hogares de los consumidores, acuden a él para participar en las subastas diarias y adquirir dicha energía. El precio que pagan estas empresas depende, lógicamente, de la oferta de energía disponible y la demanda que procede de los consumidores. Por eso, suele ser habitual que por la noche, mientras la gente duerme, el precio caiga. Por el día abren las oficinas y las personas ya están despiertas utilizando electrodomésticos en sus hogares, así que la demanda sube (y el precio, por tanto, también). Sin embargo, el pasado 1 de julio, en la región australiana de Queensland se vivió por primera vez una situación poco habitual por el día: el precio se desplomó por debajo de cero. Así funciona el pool eléctrico Antes de entrar en materia, es preciso describir brevemente cómo funciona el 'pool' eléctrico, tanto en España y en Australia como en otros países. Los distintos de generadores de energía acuden a un mercado mayorista para subastar su energía producida. La nuclear y la hidráulica son las primeras en entrar a esta subasta, ya que ofertan la energía a precio cero (por su baja capacidad de parada y porque ya están amortizadas). Después entran las renovables, que también conllevan coste cero (a fin de cuentas, esa energía que ofrecen no se almacena y si no se perdería). Finalmente, entran el resto de centrales, como las de gas o carbón. Son éstas últimas las que fijan el precio. En Energía Oscura lo explican con el siguiente ejemplo: "En un día normal, una nuclear, una hidráulica o una eólica ofertan a cero pero, si la última central de gas necesaria para satisfacer la demanda oferta a 50 euros por Megavatio hora (€/Mwh), la nuclear, la hidráulica y la eólica recibirán también 50€/Mwh" Es decir, aunque se diga que tanto nucleares como hidráulicas y renovables entran al 'pool' a coste cero, esto no significa que cedan gratis su energía, sino que aceptan el precio que determine la subasta (marcado por la última oferta aceptada). La siguiente imagen de Oeko-Institut e.V. explica lo que ocurre en Alemania (similar a España) de forma gráfica: en el eje horizontal se refleja la demanda que hay que cubrir y ,el vertical, el precio. Conforme nos vamos desplazando hacia la derecha, el precio sube ya que vamos cambiando de fuente de energía. Según hemos visto, puede darse el caso que la demanda sea satisfecha con energía nuclear, energía hidráulica y energías renovables, todas ellas de coste cero. En estos casos se "expulsa" de la casación a las centrales tradicionales de carbón cuya energía sí se vende por un coste. ¿Energía a coste cero o incluso negativo? Puede darse la situación en la que, según el gráfico de arriba, toda la demanda se cubra con energía renovables (en verde). En ese caso, y en Alemania, tendríamos coste cero. En España y otros países, como Australia, la energía nuclear y la hidráulica también tienen coste cero, por lo que puede ser más habitual. Al final se coge toda la demanda y se comienza a "rellenar" con lo que ofrecen las distintas fuentes, escogiendo primero aquellas cuyo coste es más barato (como decíamos, la nuclear, hidráulica y las renovables normalmente). Si no hace falta recurrir a centrales de otro tipo, llegaríamos al coste cero. ¿Cómo puede existir un precio negativo? Este hecho en sí no es algo extraordinario: ocurre cuando, en algunos países (no todos lo aceptan), la demanda es baja y a las compañías que inyectan electricidad a la red eléctrica les sale más rentable pagar a alguien para que se lleve su propia energía que cerrar las plantas y dejar de producir. Esto suele pasar en días señalados (por ejemplo, en Navidad en algunos países) o, principalmente, por las noches. Cuando la gente duerme es normal que la demanda sea mínima. A las centrales que funcionan con carbón, una de las principales fuentes de energía, les sale más rentable derivar la energía a otra región o país o, cuando no queda otro remedio, pagar a otros para que se la lleven. Entonces, si esto es normal, ¿por qué estamos hablando de ello aquí? Si os fijáis, hemos comentado que es normal que ocurra por las noches, pero lo que ya no es habitual es que el precio caiga por debajo de cero en pleno día. Bajo estas líneas os dejamos una gráfica que publican en Renew Economy y en la que se puede apreciar, en verde, la demanda de energía entre el 1 y el 2 de julio en Queensland. En rojo aparece el precio. Entre las 2.00 y 4.00 de la madrugada alcanzó el cero, algo habitual, pero lo inusual es que entre las 14.00 y las 15.00 de la tarde no sólo haya bajado hasta cero de nuevo sino que llegó a alcanzar los -100 dólares por MWh. Gráfica 1: Demanda de electricidad en Queensland (en verde) y precio de la misma en el mercado mayorista (en rojo). La energía solar, una de las causas Para entender lo que ha ocurrido en Queensland es necesario echar un vistazo a cuál es la configuración energética de la región. Se calcula que, en la parte sur, más de 4.000 nuevos hogares al mes solicitan instalar placas solares en sus tejados. No estamos hablando de grandes terrenos cubiertos por estas placas, sino de cada vez más particulares que quieren aprovechar energías renovables. La red Energex, que opera en el sur de esa misma región, cuenta ya con más de 261.500 miembros (tanto hogares como negocios). Es decir, cada vez hay más instalaciones solares inyectando su energía sobrante a la red eléctrica para que después sea subastada junto al resto. La consecuencia de todo esto se refleja en la siguiente gráfica, donde vemos cómo a las 11.45 de la mañana, la energía procedente de instalaciones solares alcanzó el 60% de su capacidad. Lógicamente, cuando más da el sol, de más energía solar se dispone. Gráfica 2: Producción de energía solar en Queensland (azul) Nos trasladamos a España para ver otro ejemplo obtenido de la aplicación que permite ver, a tiempo real, la demanda en la Red Eléctrica Española. Demanda de energía eléctrica en España 4.30 de la madrugada: sólo el 2,8% de la energía total es energía solar, con 639 MW. 12.10 del mediodía: el 15,1% del total de la energía eléctrica es energía solar, con 5011MW. Volviendo a Australia, el incremento en la oferta de energía producido por las renovables (que en la gráfica 2 se representaba en azul) coincide con una bajada temporal en la demanda (línea verde de la gráfica 1). ¿Por qué este descenso en la demanda? Porque ha coincidido en un día en el que no es necesario ni calefacción ni aire acondicionado, justo después del pico de demanda que existe por las mañanas cuando la gente se despierta. Esto, junto al máximo de la oferta solar, ha hecho que se desplome el precio por no existir una suficiente demanda. Una situación que lleva tiempo gestándose En 2010, el 'pool' eléctrico en España registró 200 horas a precio cero, todo un récord por aquella época. Cinco Días se hacía eco de este hecho y explicaban la situación así: "¿Por qué se produce esta situación? Los expertos consultados lo achacan a la coincidencia de dos factores: por un lado, el derrumbe de la demanda, que ha provocado que las energías más caras (el gas y el carbón, que eran las que marcaban el precio marginal) no lleguen a casar en el pool y, por otro, la abundancia de agua y viento, que se ha traducido en un gran volumen de producción renovable (eólica, esencialmente) e hidráulica." ¿Significa esto que cuando un generador no vende energía no cobra nada? No. En España, percibirían el precio medio diario de las 24 horas. ¿Y el consumidor? ¿Por qué no nos sale más barata entonces la energía? La Asociación Empresarial Eólica (AEE) lo explicaba así a comienzos de año: "De esta reducción de los precios del 'pool' no se benefician directamente los consumidores domésticos (la mitad de su factura se fijaba, hasta la fecha, según la subasta CESUR y ahora se encuentra a la espera de la reforma del sistema que plantea el Gobierno), pero sí los grandes consumidores industriales que acuden al mercado mayorista" "La energía solar ha ganado al carbón" A consecuencia de lo que ha ocurrido en Australia, aparecía ayer un artículo en The Guardian titulado "La energía solar ha ganado. Incluso aunque la energía procedente del carbón fuese gratis de producir, las centrales no podrían competir". Si bien la energía procedente del carbón no es cara, lo que realmente la encarece son los costes de distribución. Siguiendo el ejemplo del diario británico, suponiendo que quemar carbón fuera un proceso gratuito (tanto las materias como el mantenimiento, etc.) a pesar de todo esta energía costaría unos 19 céntimos por kWh en concepto de distribución. Si hablamos de energía solar, este coste oscila entre 12 y 18 céntimos por kWh. Es decir: aunque el carbón fuera gratis, sería más rentable comprar energía solar. La conclusión del artículo es demoledora: "incluso en una democracia de energía, el carbón gratis no tiene valor". Original

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Cómo usa Google redes neuronales para ahorrar electricidad

Uno de los aspectos por los que más se preocupa Google es un que apenas vemos mucho: sus centros de datos. En 12 instalaciones repartidas por el mundo están los servidores que nos proporcionan Gmail, el buscador o YouTube y guardan nuestros datos. La compañía de Mountain View se ha preocupado mucho por la eficiencia de estos centros, con técnicas como la refrigeración por agua de mar o haciendo modelos de temperatura.

Sin embargo, donde Google destaca de verdad es en el software, en el mundo de los programas, no en el de las cosas físicas. Y precisamente usando software es como uno de sus ingenieros, Jim Gao, ha abierto la puerta a crear centros de datos mucho más eficientes.

A lo largo de los años, Google ha ido recopilando datos de sus instalaciones, tanto internos (eficiencia energética, carga de los servidores, número de torres de refrigeración y bombas de agua en funcionamiento...) como externos (temperatura ambiente, viento...). A partir de ellos, uno podría tratar de predecir qué efectos va a tener en la eficiencia energéticasubir la temperatura de los servidores, dar más potencia a las bombas de agua, etc.

La cuestión es, ¿cómo podemos predecir cómo se va a comportar la eficiencia energética (o PUE) con tantos factores que hay en juego? Por ejemplo, no sabemos exactamente cuánto afecta la temperatura exterior al rendimiento de los servidores, que a su vez afecta a la energía que tenemos que dedicar a refrigerar... En definitiva, sería muy difícil crear una fórmula matemática que nos dé la solución y prediga los valores que queramos, ¿no?

La realidad es que no es tan difícil. Un área de la informática, el aprendizaje automático, se dedica precisamente a eso: a enseñar a las máquinas para que "aprendan" cómo funcionan las cosas (en este caso, la eficiencia energética de un centro de datos de Google) y después usen ese "conocimiento" para hacer predicciones.

Jim Gao usó un concepto llamado redes neuronales, basado precisamente en la idea de funcionamiento del cerebro animal. Estas redes están formadas por varias capas de neuronas. Las neuronas reciben una serie de parámetros y pesos que dar a cada uno de ellos y dan como salida un valor numérico acorde, más alto cuanto mayor sea las entradas y más bajo cuanto menor sean.

Por supuesto, esto es una introducción simple y rápida a redes neuronales: para algo más completo recomendaría el primer capítulo de Neural Networks and Deep Learning, y, si tiráis más por el lado matemático, este artículo sobre redes neuronales y topología explica cómo funciona, gráficamente, una red neuronal.

Volviendo a lo nuestro. Una vez diseñada la red neuronal con las capas y neuronas por capa que sean, se ejecuta un algoritmo de aprendizaje. En el caso de Google la red recibe como entradas los parámetros del centro de datos, y la salida es la eficiencia energética o PUE. Con cada registro, el algoritmo va adaptando los pesos para que la red tenga la salida deseada (esto es, el PUE que se midió originalmente).

Jim Gao consiguió, con una red de cinco capas y cincuenta neuronas por capa, un modelo que predecía correctamente la eficiencia energética con una precisión del 99,6%.

Aplicando el modelo a la realidad

¿Qué puede hacer Google con un modelo tan preciso? La primera es poder modificar los parámetros de control del centro de datos para ver cómo responde la eficiencia energéticasin peligro de dejar fuera de línea servidores o de recibir una factura de la luz más abultada de lo habitual. Por ejemplo, descubrieron que podían subir la temperatura del agua que enviaban para refrigerar los servidores tres grados Fahrenheit (unos 5.4º Celsius) para mejorar la eficiencia de sus centros de datos.

Otro caso curioso es la detección de sensores anómalos. Los ingenieros de Google instalaron sondas para medir el uso de gas natural en sus instalaciones, pero detectaron algo extraño: cuando se usaba gas natural, la eficiencia energética medida se desviaba considerablemente de la que predecía la red neuronal de Jim Gao. Eso les llevó a investigar y darse cuenta de que las sondas no usaban la misma escala y se estaban leyendo los datos de forma incorrecta.

Los modelos de Gao también ayudaron a mantener un alto nivel de eficiencia en situaciones excepcionales. En una mejora de las infraestructuras, los equipos de Google desviarían el 40% del tráfico de un centro de datos para que se pudiesen hacer los cambios necesarios con seguridad. Con la red neuronal no sólo consiguieron mantener la eficiencia energética, sino que la redujeron en 0.02 puntos mientras duraban los trabajos de mejora.

Poco a poco, con estas pequeñas mejoras que cualquiera puede proponer gracias a los modelos de Gao, Google ahorra en energía con poco esfuerzo. Además, no deja de ser una historia curiosa y una buena forma de demostrar las aplicaciones reales que tienen esos conceptos tan etéreos de "aprendizaje automático" o "redes neuronales".

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El renovado empuje de la energía solar

Mensaje claro e inequívoco del gobierno de los Estados Unidos para dar un fortísimo empuje al desarrollo de la energía solar en el mapa energético del país: un paquete de más de trescientas medidas destinadas a facilitar la instalación de placas solares y convertir en eficientes la mayor cantidad de edificios posibles. Empresas de todo tipo, como el gigante de la distribución, WalMart, o el conglomerado dedica a la salud Kaiser, instalando extensiones enormes de paneles solares en sus edificios y hospitales, desarrollo de cursos de capacitación para más de cincuenta mil nuevos trabajadores en la industria relacionada con la energía solar, condiciones ventajosas de financiación para instalaciones domésticas, un concurso de Google dotado con un millón de dólares para quien logre construir el inversor fotovoltaico más pequeño y barato…

… y por si hubiera alguna duda, una demostración tan simbólica y directa como montar paneles solares en los tejados de la Casa Blanca

La apuesta de los Estados Unidos por la energía solar es decidida e inequívoca. El precio de los paneles solares ha descendido más de un 60% en los últimos tres años, y la industria que los fabrica, instala y da servicio genera una gran cantidad de puestos de trabajo en el país. En torno a una cuarta parte del total de capacidad de generación añadida durante el año 2013 vino de la energía solar, solo superada por el gas natural, y desde 2008, la base de generación solar instalada se ha multiplicado por más de once, desde los 1.2 hasta los trece gigavatios. Apple, por ejemplo, genera toda la electricidad necesaria para alimentar sus datacenters directamente mediante energía solar.

El énfasis en la energía solar forma parte de un plan institucional pensado para reducir el impacto del calentamiento global. Pero no solo lo estamos viendo en los Estados Unidos: si sobrevuelas muchos países centroeuropeos, puedes ver cómo los panales solares en los techos de las casas proliferan de manera apreciable.

Es una pena que en España no tengamos sol….

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