Los investigadores del National Renewable Energy Laboratory (NREL) descubrieron que aumentar el espacio entre los paneles solares en una matriz puede maximizar la eficiencia de los módulos.
La industria de la energía solar ha estado creciendo constantemente recientemente. Las mejoras tecnológicas, las políticas gubernamentales y los incentivos para los paneles solares y las soluciones rentables de almacenamiento de energía están ayudando a la implementación de paneles solares para un futuro más verde. Se están volviendo más eficientes y permiten que los hogares, las empresas y las granjas produzcan más electricidad en un espacio limitado, y se están volviendo más generalizados y asequibles. Por ejemplo, los paneles solares ahora pueden alimentar una estación de carga de vehículos eléctricos.
Las células solares funcionan convirtiendo la radiación solar que incide sobre el panel en electricidad. Por contradictorio que parezca, el calor que acompaña a la radiación solar puede disminuir la potencia de salida de las células. Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) analizaron los supuestos operativos de las células solares y consideraron factores como la luz solar, la velocidad del viento y la temperatura ambiente.
NREL’s solar research center. Image used courtesy of NREL
Descubrieron que mover los paneles solares más separados en una matriz puede aumentar su eficiencia y potencia de salida al permitir que un mayor flujo de aire elimine el calor alrededor de los paneles.
Efecto de la temperatura en la eficiencia del panel solar
La temperatura es uno de los factores clave que afectan la potencia de salida del módulo solar. Aunque no afecta la cantidad de luz solar que incide sobre la celda solar, sí afecta el material semiconductor activo que convierte la luz en electricidad.
Los semiconductores suelen ser sensibles a los cambios de temperatura. La temperatura por encima de cierto límite aumenta su corriente y disminuye su voltaje de circuito abierto, y la temperatura por debajo de cierto límite aumenta el voltaje de las células solares. En el rango de temperatura de 25 grados centígrados, las celdas brindan la máxima potencia de salida y demuestran la máxima eficiencia.
En una celda solar, los electrones pueden estar en estado ligado (estado de menor energía) o en estado excitado, desde donde pueden romper el enlace y participar en la conducción. La energía requerida para que los electrones se exciten proviene de la luz del calor, y la cantidad de energía proporcionada por una celda solar depende de la diferencia de energía o potencial que se necesita para la excitación.
Un aumento de la temperatura afecta al material semiconductor al aumentar la energía de los electrones enlazados. Esto significa que los electrones se pueden excitar con menos diferencia de energía, lo que resulta en una menor potencia de salida y eficiencia de las células solares.
El material más común utilizado en las células solares, el silicio cristalino, no evita que aumente el calor, pero lo acelera en los días soleados. Afortunadamente, factores como la velocidad del viento pueden ayudar a disminuir la temperatura ambiente y los modelos de rendimiento fotovoltaico pueden modelar estos efectos térmicos con precisión.
Los paneles solares no son algo nuevo en nuestra arquitectura y entorno. En miles de casas en España hay vecinos que se han animado a poner una instalación solar que les ofrece energía de forma eficiente, limpia y gratuita en casa. Pero todavía hay muchas dudas.
Pero, empezamos con lo importante, ¿cuánto dura una instalación sin necesidad de cambiar los paneles solares? Los paneles solares son extremadamente duraderos, con una vida media de 25 a 30 años.
Esto siempre y cuando los tratemos bien, evitando que se degraden rápidamente. Los paneles solares pueden degradarse más rápido de lo previsto por varias razones: cambios climáticos extremos, se ensucian mucho o se instalan incorrectamente.
Los sistemas de paneles solares, cuando se degradan, van reduciendo su capacidad para absorber la luz solar y convertirla en energía solar a lo largo de su vida útil. Sin embargo, esta lenta pérdida de eficiencia tarda muchos años en producirse.
¿Cuánto se degrada una instalación solar con el paso de los años?
Entre los factores que lo provocan se encuentran el clima cálido y la reducción natural de la potencia química de los paneles, también conocida como «tasa de degradación».
Un panel solar con un índice de degradación menor producirá más energía a lo largo de su vida útil. Esencialmente, cuanto menor sea el índice de degradación, mejor será el panel solar. Los índices de degradación de los paneles solares también dependen de la marca.
Según un estudio del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), el panel solar medio pierde un 0,8 % de su rendimiento cada año. Sin embargo, los fabricantes de primera calidad, llegan a ofrecer paneles con tasas de degradación tan bajas como el 0,3 %.
El clima también juega un papel importante en la longevidad de los paneles solares. Una fuerte tormenta de viento puede provocar la caída de ramas de árboles y posiblemente dañar el revestimiento de vidrio antirreflectante que cubre los paneles solares de tu casa.
Las fuertes nevadas pueden hacer que los paneles pierdan su integridad estructural y acelerar su degradación, y las grandes piedras de granizo pueden dañar el cristal. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes prueban y certifican sus paneles solares para que resistan tormentas y otras inclemencias del tiempo.
Los materiales diseñados, conocidos como redes neuronales mecánicas, son capaces de responder a las condiciones ajustando la rigidez de sus vigas.
The mechanical neural network (MNN) designed by UCLA mechanical engineers is merely a starting point for developing materials with AI capabilities.
Los ingenieros de UCLA han diseñado un material que puede adaptarse a las condiciones cambiantes.
El material consta de haces sintonizables que pueden ajustar dinámicamente su comportamiento para adaptarse a los cambios en su entorno, incluidos «niveles crecientes de daño interno, escenarios de fijación variables y cargas externas fluctuantes», según un artículo publicado en Science Robotics.
El estudio experimental sienta las bases para los materiales de IA que se pueden aplicar en la construcción de edificios, aviones y tecnologías de imagen, señalaron los autores.
“Esta investigación presenta y demuestra un material inteligente artificial que puede aprender a exhibir los comportamientos y propiedades deseados al aumentar la exposición a las condiciones ambientales”, dijo el profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial Jonathan Hopkins de la Escuela de Ingeniería UCLA Samueli, quien dirigió la investigación. “Los mismos principios fundamentales que se utilizan en el aprendizaje automático se utilizan para dar a este material sus propiedades inteligentes y adaptativas”.
Características
El material se puede comparar con la forma en que las redes neuronales artificiales (los algoritmos que impulsan el aprendizaje automático) ajustan sus pesos. Las «redes neuronales mecánicas» (MNN) del material son capaces de aprender a ajustar la rigidez de sus haces constituyentes, explicaron los autores.
Los haces individuales de los MNN están organizados en un patrón de celosía triangular. Cada haz cuenta con una bobina de voz, medidores de tensión y flexiones. Estas características “permiten que el haz cambie su longitud, se adapte a su entorno cambiante en tiempo real e interactúe con otros haces en el sistema”, señalaron los investigadores.
En un ejemplo, los investigadores describen cómo se podría usar el material en las alas de los aviones. El material podría aprender a transformar la forma de las alas para adaptarse a los patrones del viento durante un vuelo como una forma de mejorar la eficiencia y la maniobrabilidad. Señalaron que también es concebible que el material pueda ayudar a mejorar la rigidez y la estabilidad general en aplicaciones de infraestructura, donde los terremotos o los desastres naturales y provocados por el hombre representan un riesgo.
La bobina de voz se utiliza para iniciar una compresión o expansión afinada en respuesta a las fuerzas aplicadas en el haz. El medidor de tensión recopila datos del movimiento del haz utilizado en el algoritmo para controlar el comportamiento de aprendizaje. Las flexiones conectan las vigas móviles al sistema.
El sistema está además respaldado por un algoritmo de optimización que regula el sistema. Aprovecha los datos de las galgas extensométricas para determinar una configuración de valores de rigidez que controlará la red, explicaron los autores. Se colocaron cámaras en los nodos de salida del sistema para validar las acciones realizadas por el sistema monitoreado por galgas extensométricas.
El sistema tiene aproximadamente el tamaño de un horno de microondas, pero los investigadores planean simplificar el diseño de MNN para que miles de redes puedan fabricarse a microescala dentro de redes 3D para aplicaciones prácticas de materiales.
Otras aplicaciones sugeridas para el uso de MNN incluyen la incorporación en una armadura para desviar las ondas de choque, así como en tecnologías de imágenes acústicas para aprovechar las ondas de sonido.
Os dejo un interesante artículo de Enrique Pérez en Xataka.
No hace falta pensar que la IA se convertirá en un supervillano al estilo Skynet para tener este debate. El potencial de la inteligencia artificial es enorme y todavía solo hemos rascado la superficie. ¿Cómo lograr que su impacto sea beneficioso para todos? Es una pregunta que se repitió una y otra vez durante el Global AI Summit 2022.
Aprovechamos nuestra presencia allí para hablar con distintos expertos en regulación y uso ético de los algoritmos. Estas han sido sus reflexiones sobre cómo nos aseguraremos que la IA no se nos vaya de las manos.
Nos afecta a todos. La inteligencia artificial es una herramienta. En ocasiones parece que «funcione sola», pero nada más lejos de la realidad. Hay un algoritmo detrás, hay una base de datos en la que se basa. Pese a que la mayoría coincide en que cada vez dejaremos que la IA se ocupe de una mayor parte del trabajo, también se recuerda que los humanos debemos seguir en el centro.
Constanza Gomez Mont, CEO de C Minds, organización colaboradora de la UNESCO para la IA ética, lo resume así: «la IA es una tecnología transversal. No hay forma de que no toque todos los sectores. Por ello hace falta una mirada crítica. Mantener un discurso público donde se tengan en cuenta los riesgos».
Hemos visto IAs en el mundo del arte, en la salud o en restauración. Cada cual más sorprendente y distinta. «El enfoque es distinto en cada sector, pero hay que llegar donde está esa intersección. Cada uno desde cada trinchera», apunta Constanza. Pese a que la IA es un concepto muy genérico, hay que intentar encontrar formas comunes de afrontarla.
Hay que ir a la raíz: los datos. Es el mantra más repetido. Datos, datos y más datos. La IA al final es detección de patrones en datos. Lamentablemente, las bases de datos sobre las que trabajan muchas inteligencias artificiales no siempre son las más precisas o adecuadas.
«Si no hay diversidad de datos, el resultado ya no podrá evitar estar sesgado». Constanza explica que hay que aplicar mejores políticas en la revisión de los datos y prepararlos adecuadamente. Ya no es solo que estos datos estén bien ordenados, sino que sean lo suficiente diversos. Si por ejemplo en la base de datos únicamente hay hombres blancos, es imposible que la IA presente resultados plurales. Los sesgos de base se replican luego y hay que evitar que la IA ayude a perpetuar determinadas asimetrías.
¿La solución? Organizaciones como la que preside Constanza explican que es importante la diversidad de equipos. «Los datos son reflejo de los equipos». Si las grandes empresas quieren una IA más plural, además de fijarse en su tecnología hay que fijarse en las propias personas que la elaboran. De nuevo, las máquinas son fiel reflejo del hombre.
No es regular la IA, sino los posibles problemas de la IA. «Europa está a la delantera en regulación». Constanza repasa la importancia del RGPD y de la futura legislación sobre IA, pero también pone el foco sobre Latinoamérica, donde pese a no haber una regulación genérica sí hay protocolos sobre IA en países como México, Uruguay o Brasil. «La conversación va más allá. Cuando empecé se quedaba ahí, pero el debate ahora es mucho más maduro. Ya se habla por ejemplo de cuáles son las fuentes de energía de la IA y su impacto medioambiental».
La visión de Constanza es que los países no deben intentar regular la tecnología por sí misma, ya que ni siquiera sabemos todavía su impacto. En cambio, sí hay que pensar sobre los problemas que pueden estar asociados y ahí sí regularlos. Aquí entran desde poner límites al gasto energético hasta forzar a que se tengan en cuenta aspectos como la diversidad o la inclusividad para personas con discapacidad. «Todos estos aspectos no están peleados con la viabilidad económica».
«No sé si el aparato público está a la par de velocidad en cuestiones tan fundamentales. Con un ritmo tan acelerado no sé si el debate está a la altura, pero lo importante es que al menos exista y englobe a todos los sectores».
El resultado de una IA no es el mismo si ponemos a los humanos en el centro. Seth Dobrin, fundador de Qantm AI y ex Chief Data Officer de IBM, ha pasado de directivo de una gran multinacional a crear una pequeña consultora centrada en revisar los procesos de la IA. Para Seth hay que tener un «enfoque que ponga al humano en el centro». Y nos los explica de la siguiente manera: «la IA de un banco no ofrecerá el mismo resultado si únicamente sigue criterios económicos o valora a la persona como tal y si puede pagar la hipoteca».
Si queremos aspirar a que la IA no se nos vaya de las manos, el diseño de estas tiene que pensar desde un inicio en las posibles consecuencias. «Es muy fácil centrarse en el lado técnico y olvidarse de la estrategia», resume. Ahora mismo todos los esfuerzos van en producir IAs más potentes y precisas, pero los expertos consideran que hace falta más debate sobre si estos resultados, además de precisos también son suficiente diversos y beneficiosos para las personas.
«Hacer la IA más humanista no está reñida con un buen modelo de negocio. De hecho, aporta más valor. Al final, tus clientes como empresa son humanos», expone Seth. Si los ingenieros crean las IA teniendo presentes los posibles sesgos y resultados, será luego más fácil revisarlas en el futuro.
«No siempre tener más datos es mejor. A veces es mejor tener un conjunto de datos más pequeño pero bien revisado. Luego siempre se puede entrenar la IA para un caso de uso específico», responde Seth ante la pregunta de si existe hoy en día una sed insaciable por conseguir datos de todos lados.
Transparencia algorítmica. Los resultados de la IA nos fascinan, pero ahí se queda todo. Vemos una imagen bonita de DALL-E, pero no entendemos en qué está basada. Recibimos una traducción de Google, pero sigue habiendo dudas sobre hasta qué punto guardan nuestras conversaciones. «Hay que añadir a la conversación a la persona de quién estás pillando los datos», explica Seth.
«Hay una necesidad real de transparencia algorítmica«, apuntan los distintos expertos consultados. «Hay que hacer entender a todos los participantes de la importancia de analizar el impacto. Si no hacemos un uso responsable de la IA, acabaremos rompiendo la tendencia exponencial de crecimiento e iremos hacia atrás».
«Afortunadamente hay modelos de lenguaje open source, se está mejorando la eficiencia energética y cada vez se habla más de la importancia de una IA responsable. Son brotes verdes», opina Seth, quien pese a que sí admite que gran parte es marketing, también hay un avance real que poco a poco tiene más fuerza.
«Tenemos que hablar». «La regulación es una necesidad, sobre todo en el ámbito de la salud. Me gusta el enfoque de la AI Act de Europa, donde se regulan los resultados y no la tecnología en sí misma. Tiene sentido, porque al final no se puede regular un lenguaje de programación. Mañana puede ser otro totalmente distinto», apunta Seth.
Además de Europa, otros países como Estados Unidos también han entendido la necesidad de regular la IA. El enfoque de las categorías y sus riesgos tiene bastantes defensores. Por ejemplo sobre el reconocimiento facial apuntan que su uso debería ser factible para ciertos momentos como el acceso a los aeropuertos, pero que un uso masivo de videovigilancia es más peligroso.
«Hay que hablar sobre IA y hay que hacerlo ya», resume Seth. «Hay que mirar cómo regular y cómo educar a las futuras generaciones. Si no lo aplicamos ya, la siguiente generación dentro de 10 años tendrá un problema».
Definir quién se hace responsable.Mariagrazia Squicciarini, directora de tecnología e innovación de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos Trabajo (OCDE), reconoce que estamos lejos de una solución. «No es sencillo coordinar los esfuerzos en regular la inteligencia artificial. Afecta a todos los sectores y con muchos enfoques; salud, empleo, privacidad…».
Una ventaja es que «la mayoría de los problemas con la IA son los mismos en la mayoría de países». Es decir, los desafíos que tenga Europa con la IA puede ser similares a los que tenga EEUU o Latinoamérica. Pero esta similitud también es un desafío, en el sentido de que si una empresa quiere crear una IA y en determinado sitio tiene muchas trabas, se irá al país de al lado. En cómo conseguir que la IA siga evolucionando rápidamente está una de las preguntas a los que se enfrentan desde la OCDE.
«Estamos en un momento crítico. Necesitamos llegar a consensos. Hay que definir bien cosas cómo quién se hace responsable de una IA. ¿La compañía? ¿Un jefe de ética de la compañía? Sea quien sea, hay que saber a quién nos podemos dirigir para pedirle información y responsabilidad».
Y también definir cuál es la función de cada IA.Hassan Sawaf es CEO de aiXplain y ex director de inteligencia artificial de Facebook, Amazon Web Services y eBay. Con más de 25 años de experiencia en los departamentos de innovación de las grandes compañías tecnológicas, Hassan tiene bastante claro lo que se necesita: «entender a la IA y ser capaces de adaptarnos rápidamente».
«¿Qué significa que una IA es mejor? ¿Cómo podemos definir bien los benchmarks que definen que una IA es más potente?», se pregunta Hassan. La respuesta no la tiene clara, pero no es aquella IA que está entrenada en más parámetros.
«Necesitamos definir los problemas que queremos resolver. Cambiar los benchmarks para acercarnos al caso práctico», expone. Por ejemplo GPT-3. ¿Qué buscamos que nos diga la IA? No es solo enlazar frases inteligentes; no es solo aparentar que entiende la pregunta; no es hacerse pasar por una conciencia. Si queremos ser capaces de mejorar modelos como el de OpenAI no se necesitará solo entrenar más, sino empezar a definir qué es lo que vamos a pedirle. Estamos en un punto de casi fuerza bruta, pero los expertos piden que dejemos de maravillarnos con los resultados y empecemos a ser más críticos con estas herramientas.
Entender a las máquinas. «Hay que entender cómo piensan las máquinas. Qué necesitan y dónde tienen más problemas». Un ejemplo es el lenguaje. «El inglés no es el idioma más sencillo para una IA. Lógicamente no es la gramática, que es trivial para la IA. Pero tampoco consiste en lo bien estructurado que esté el idioma. Idiomas como el inglés o el chino son difíciles porque utilizan muchas metáforas. Muchos conceptos abstractos, casi coloridos o basándose en el contexto. Esta complejidad es la más difícil de entender para una máquina».
Conseguir que la IA no se nos vaya de las manos también es cuestión de que estas metáforas no sean sacadas de contexto. Las sutilezas de las interacciones humanas tendrán como resultado todo tipo de incoherencias y errores. Algunos de estos pueden tener repercusiones serias. La IA avanza rápido, pero si definimos bien cada parte del proceso podremos delimitar mucho mejor su impacto.
El 1,2% del desierto del Sahara puede cubrir las necesidades energéticas del mundo a través de la energía solar. Las necesidades de combustible líquido podrían ser suplidas a través del hidrógeno.
En el año 2015, la demanda total de energía a nivel mundial fue de 17.3 TW de potencia continua durante el año. Basta con cubrir un área de la tierra de 335 kilómetros por 335 kilómetros con paneles solares para cubrir una demanda de más de 17,4 TW de potencia.
El 1,2% del desierto de Sahara puede cubrir las necesidades energéticas del mundo a través de la energía solar. Infinitas extensiones de terreno con unas condiciones perfectas para producir energía solar a gran escala. De hecho, los proyectos más grandes del mundo se desarrollan en la zona.
Las necesidades de combustibles líquidos pueden ser suplidos a través del hidrógeno producido por la electrólisis del agua, producido con energía solar. Puede ser transportado en barcos petroleros, a través de tuberías o baterías.
Así es la propuesta del profesor de Berkeley,Mehran Moalem.
Energía nuclear vs energía solar
Hay otras alternativas para generar 17.3 TW de energía. Una de ellas es la energía nuclear. Sin embargo, tiene grandes desventajas y problemas respecto a la energía solar.
Por cada vatio de electricidad que produce un reactor nuclear, 2 vatios se desperdician. El agua caliente que generan los reactores es destructiva para océanos y ríos.
La producción de paneles solares tampoco es que sea 100 % amigable con el medio ambiente. Requiere el uso de químicos peligrosos y genera residuos que requieren de su reciclaje. Por ejemplo, el tetracloruro de silicio es un subproducto que necesita un manejo especial.
Actualmente se está desarrollando la fabricación de paneles solares con capas delgadas. Esta nueva propuesta usa menos energía y materiales.
A pesar de sus desventajas, sigue siendo más fácil manejar la basura que genera la energía solar en comparación con la energía nuclear.
Otro aspecto a tomar en cuenta es la relación con los proveedores. China es el principal fabricante y su participación es fundamental para abaratar el coste de un proyecto de esta envergadura a fin de otorgarle viabilidad a la propuesta.
Mejoras al ecosistema desértico
La instalación de la planta evitaría la erosión actual del desierto. La sombra de los paneles disminuye las tormentas de arena que contaminan el aire y ocurren precisamente por los procesos erosivos. La energía solar y eólica podrían ayudar a que el Sáhara fuera más verde.
As these systems extend to critical and time-sensitive applications – such as emergency braking, automatic parking, front-collision warning and avoidance, and blind spot detection – design engineers will need to fuse these different information sources into a single picture to deliver reliable real-time decisions.
“For automatic parking, you need to combine data from cameras, radar and sometimes ultrasound to give the vehicle an accurate sense of what’s going on around you,” said Curt Moore, general manager for Jacinto™ processors at our company. “None of these sensors would be accurate enough on their own, but by combining them, you can get a much more accurate picture of the space around you. This allows you to park in much tighter spaces without the risk of causing damage.”
The proliferation of automotive sensors
Advanced safety systems are no longer reserved only for high-end automobiles. Nearly 93% of vehicles produced in the U.S. come with at least one ADAS feature – and automatic emergency braking is set to become standard across 99% of new cars in the United States by September.1
The shift is a result of the decreasing cost and size of sensors, such as TI mmWave radar sensors which integrate an entire radar system into a chip the size of a coin.
“Ten years ago, radar was predominantly used in military applications because of size, cost and complexity,” Miro said. “But today, radar is on the verge of becoming a standard component in the car.”
While the proliferation of affordable sensors opens up new applications, it also creates new challenges for ADAS engineers who need to design systems that bring together all the data streams and process them efficiently, while meeting tight affordability and power constraints.
A communication challenge
In a single-sensor ADAS system, pre-processing data for object detection takes place close to the sensor in order to use that information immediately. But sensor fusion requires that raw, high-resolution data be instantly transmitted to a central unit for processing to form a single, accurate model of the environment that will help the vehicle avoid a collision.
“With all the data coming in from these sensor nodes, the challenge is making sure all of it is synchronized so the vehicle can understand what’s happening around you and make critical decisions,” said Heather Babcock, general manager for FPD-Link™ products at our company. “In order to transmit synchronized data in real time, it’s important to have high-bandwidth, uncompressed transmission capability because compressing data introduces latencies.”
Our FPD-Link communications protocol, which was initially created for transmitting digital video streams from graphics processors to digital displays, is designed for transmitting large amounts of uncompressed data over several meters with simple, easily routable cables.
As ADAS technology extends to critical, time-sensitive applications – such as emergency braking, front-collision warning and avoidance, and blind-spot detection – combining data from multiple sensors enables reliable, real-time decisions for safer autonomous driving.
From reading road signs to keeping you inside lane markers, artificial-intelligence-assisted cameras are already making our vehicles smarter and safer. But what happens when the fog rolls in and your camera’s vision is as compromised as yours?
“A camera might be great for object recognition, but it’s not so good in bad weather or at night,” said Miro Adzan, general manager of advanced driver assistance systems (ADAS) at our company. “However, radar will continue to work in rain, snow or mist. Driver assistance systems need to incorporate a range of different sensors so the vehicle can take full advantage of the benefits of these different technologies.”
Using the strengths of different types of sensors is not just a matter of switching between them for different conditions or applications. Even in clear weather, a camera will be stronger for object details, but radar will measure an object’s distance more accurately.
As these systems extend to critical and time-sensitive applications – such as emergency braking, automatic parking, front-collision warning and avoidance, and blind spot detection – design engineers will need to fuse these different information sources into a single picture to deliver reliable real-time decisions.
“For automatic parking, you need to combine data from cameras, radar and sometimes ultrasound to give the vehicle an accurate sense of what’s going on around you,” said Curt Moore, general manager for Jacinto™ processors at our company. “None of these sensors would be accurate enough on their own, but by combining them, you can get a much more accurate picture of the space around you. This allows you to park in much tighter spaces without the risk of causing damage.”
The proliferation of automotive sensors
Advanced safety systems are no longer reserved only for high-end automobiles. Nearly 93% of vehicles produced in the U.S. come with at least one ADAS feature – and automatic emergency braking is set to become standard across 99% of new cars in the United States by September.1
The shift is a result of the decreasing cost and size of sensors, such as TI mmWave radar sensors which integrate an entire radar system into a chip the size of a coin.
“Ten years ago, radar was predominantly used in military applications because of size, cost and complexity,” Miro said. “But today, radar is on the verge of becoming a standard component in the car.”
While the proliferation of affordable sensors opens up new applications, it also creates new challenges for ADAS engineers who need to design systems that bring together all the data streams and process them efficiently, while meeting tight affordability and power constraints.
A communication challenge
In a single-sensor ADAS system, pre-processing data for object detection takes place close to the sensor in order to use that information immediately. But sensor fusion requires that raw, high-resolution data be instantly transmitted to a central unit for processing to form a single, accurate model of the environment that will help the vehicle avoid a collision.
Our FPD-Link communications protocol, which was initially created for transmitting digital video streams from graphics processors to digital displays, is designed for transmitting large amounts of uncompressed data over several meters with simple, easily routable cables.
“With all the data coming in from these sensor nodes, the challenge is making sure all of it is synchronized so the vehicle can understand what’s happening around you and make critical decisions,” said Heather Babcock, general manager for FPD-Link™ products at our company. “In order to transmit synchronized data in real time, it’s important to have high-bandwidth, uncompressed transmission capability because compressing data introduces latencies.”
Heather Badcock general manager for FPD-Link products.
Enabling more efficient decision-making
Once this data is at the central processor, integrating it into a unified model of the car’s surroundings typically requires computationally intensive signal processing and deep-learning algorithms – with a consequent increase in required power input and heat output.
The physical constraints of an automobile place tight limits on the size and weight of batteries and cooling infrastructure, so ADAS engineers need processors specifically designed to perform these tasks as efficiently as possible.
Our Jacinto processors combine dedicated digital signal processing (DSP) and matrix multiplication cores that operate with the lowest available power in the industry, even at temperatures of up to 125 degrees Celsius.
“There are tremendous advantages in integrating the DSP and the processor into one system on a chip,” Curt said. “Otherwise, each will need its own memory and power supply, driving up the system cost. The other advantage is the reduction in latency gained by integrating these operations into one chip.”
In addition to power-efficient processors, our automotive-qualified power management integrated circuits with functional safety features for sensor fusion, front cameras and domain controllers improve overall power efficiency and functionality within the vehicle.
Beyond the individual components, our entire ecosystem of ADAS products is created for seamless compatibility, allowing car manufacturers to select from a holistic portfolio that can be scaled to the demands and price points of their vehicles.
«We have all the pieces of the ADAS puzzle designed in a way that keeps the various challenges of the vehicle in mind,» Miro said. «That makes the system design easier for our customers.»
El hidrógeno verde, aquel que se obtiene a partir de energías renovables, gana protagonismo como alternativa en el proceso de descarbonización de Europa. Te contamos cómo se usa este compuesto para obtener electricidad.
Planta de producción de hidrógeno verde Shutterstock.
Europa ha empezado a recorrer el camino hacia una transición energética que permita la descarbonización de todos los sectores. En ese proceso, el hidrógeno verde actúa como piedra angular de un sistema energético que sea climáticamente neutro para 2050. Pero ¿puede este compuesto posicionarse como una alternativa a los combustibles fósiles?
¿Qué es el hidrógeno verde?
El universo está compuesto por un 75% de hidrógeno, pero en la Tierra siempre está presente en combinación con otras moléculas, como con el oxígeno para crear el agua. Esto supone un obstáculo para su utilización como materia prima. Para poder emplearlo es necesario llevar a cabo un proceso químico para separarlo del resto de elementos. Es lo que se conoce como un vector energético. El empleo del hidrógeno en la industria no es algo nuevo. Tanto es así que su consumo se ha triplicado desde 1975, según los datos de la Agencia Internacional de la Energía (IEA).
El problema reside en que, en la actualidad, la mayor parte de ese hidrógeno se obtiene mediante el empleo de hidrocarburos, un proceso altamente contaminante. La IEA calcula que la producción de hidrógeno para industrias químicas y refinerías asume el 6% del uso mundial de gas natural y el 2% del consumo de carbón. Además, es responsable de 830 millones de toneladas de emisiones anuales de dióxido de carbono, lo que equivale a las emisiones de Indonesia y Reino Unido juntas.
Como alternativa, se están desarrollando proyectos basados en el empleo de hidrógeno verde que se obtiene a través de energías renovables.
Descomponer la molécula del agua: así se produce el hidrógeno verde
El método más conocido para producir hidrógeno verde es la electrólisis del agua, que consiste en descomponer la molécula del agua en sus elementos: oxígeno e hidrógeno. Para conseguirlo, se aplica una corriente eléctrica continua en un dispositivo electroquímico denominado electrolizador. La electricidad para llevar a cabo ese proceso se obtiene de fuentes renovables, como la eólica o la solar.
Ese hidrógeno se almacena en tanques específicos y es canalizado para ser empleado bien como fuente de calor o bien como energía eléctrica mediante una pila de combustible. En ese mecanismo, el hidrógeno en estado gaseoso se vuelve a mezclar con oxígeno para obtener energía eléctrica. Esto supone que el único residuo procedente de todo el proceso es el agua.
Una alternativa sostenible para el transporte
Una de las principales ventajas de este compuesto, es su versatilidad. “El hidrógeno es muy flexible porque se puede transformar en electricidad pero también en calor. Esto permite que pueda usarse no solo en las pilas de combustible, sino también en otros equipos que ya están desarrollados como los motores o las turbinas”, apunta Eva Llera, profesora del Máster Universitario en Energías Renovables y Eficiencia Energética de la Universidad de Zaragoza. A ello se une su facilidad para almacenarlo, tanto en estado gaseoso como líquido, y transportarlo.
El hidrógeno verde ha ganado fuerza como un posible aliado en algunos sectores que son muy difíciles de descarbonizar. Así, se estudia su uso especialmente en la producción de hierro y acero, la aviación, el transporte marítimo, el transporte por carretera de larga distancia y el calor para edificios, según apunta la revista científica Science.
“El hidrógeno puede ser sustituto del combustible de nuestros coches”, explica Javier Brey, presidente de la Asociación Española del Hidrógeno (AeH2). “Estos automóviles son eléctricos y llevan un tanque con cuatro ó cinco kilogramos de hidrógeno y una pila de combustible donde ese gas se transforma en electricidad. Tienen una autonomía superior a los 400 kilómetros”, añade.
Actualmente hay alrededor de 11.200 automóviles impulsados por hidrógeno en las carreteras de todo el mundo. Los objetivos gubernamentales existentes exigen que ese número aumente a 2,5 millones para 2030, según la IEA. Sin embargo, alcanzar esas metas se antoja como un desafío mayúsculo y uno de los obstáculos es que producir este tipo de hidrógeno es caro.
El coste, una barrera para su implementación
El coste de producción del hidrógeno verde está determinado por el precio de la electricidad renovable, el coste de inversión del electrolizador y sus horas de funcionamiento. “Hace falta una intervención pública o para hacer los combustibles fósiles más caros y el hidrógeno más competitivo o para ayudar a que el hidrógeno sea más barato de forma que los costes vayan bajando”, explica a Newtral.es Alejandro Núñez-Jiménez, investigador de políticas energéticas en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Zurich.
“Ahora mismo un kilo de hidrógeno gris – aquel que se obtiene mediante el reformado de combustibles fósiles y conlleva importantes emisiones de CO2-, cuesta entre 1,5 y 2 euros, mientras que el precio del hidrógeno verde, lo poco que se produce, se sitúa en los 5,5 euros el kilogramo”, apunta Brey. Según un informe de la Agencia Internacional de Energía Renovable (IRENA), el hidrógeno producido con electricidad renovable podría ser rentable a partir de 2030.
Sin embargo, no es la principal limitación que tiene por delante el hidrógeno como combustible, también es determinante la falta de infraestructura. ”Un vehículo que emplea hidrógeno no es mucho más caro que una berlina de alta gama, en torno a los 60.000 euros, lo que ocurre es que no tenemos una red suficiente de estaciones de servicio de hidrógeno”, detalla Brey.
Con los precios de la electricidad disparados, y ahora con cambios normativos que hace de la compensación de excedentes un negocio complicado, las baterías de respaldo para el hogar han regresados como una alternativa cada vez más interesante. Ahora la norteamericana Sunpower ha presentado su última propuesta, SunVault. Un sistema escalable pensado para los que busquen independizarse parcial o totalmente de la red.
La oferta supone un sistema escalable pensado desde el principio para poder añadir módulos fácilmente para aumentar la capacidad según sea necesario, incluyendo la posibilidad de añadir varios inversores.
Habrá hasta cinco configuraciones disponibles, con capacidades de entre 13 kWh, 19,5 kWh, 26 kWh, 39 kWh y 52 kWh, y dos potencias de descarga que van desde los 6.8 kW nominales para la versiones de 13 19 y 26 kWh, mientras que las de 39 y 52 kWh podrán llegar a los 13 kW.
En todos los casos, las baterías utilizan celdas de litio-ferrofosfato (LFP) y tienen una eficiencia de más del 86%. Su voltaje interno nominal es de 51,2 V y la corriente de salida de respaldo continua máxima (CA) es de 28,3 A. Estas pueden funcionar con un rango de temperatura ambiente de -20 C a 45 C y cuentan con un nivel de protección IP54. Todo con una garantía de 10 años sin límite de ciclos de carga y descarga.
Gracias a esta solución, desde Sunpower se ha indicado que cada cliente podrá adaptar la instalación a sus necesidades. Desde el que busca solo cubrir la demanda de la vivienda, como el que quiere además poder recargar su coche eléctrico incluso cuando no haya aporte de la instalación solar.
Y es que según la calculadora interactiva que disponen en su web, podemos ver la autonomía que nos ofrecerá la batería una vez cargada, y que va desde los dos días y medio para una única batería teniendo en cuenta el consumo medio de una vivienda contando su iluminación, nevera y televisión y ordenadores, que bajarían hasta los «un día y 9 horas» añadiendo un coche eléctrico.
Eso con una unidad. Si añadimos más vemos como con esta configuración, iluminación, nevera, televisión y ordenadores y coche eléctrico, con dos baterías podremos extender nuestra independencia hasta los 2 días y 2 horas, por lo que con cuatro baterías, podremos superar los cinco días sin necesidad de electricidad desde la red.
La calefacción por suelo radiante es una tecnología alternativa para la calefacción que sirve para sustituir a los clásicos radiadores. Conoce sus principales ventajas y desventajas.
La calefacción por suelo radiante es un sistema de tuberías por el que circula el agua caliente. Permite que las habitaciones de una vivienda mantengan una temperatura constante.
La tubería está empotrada en el suelo. Puede ser colocada en todo tipo de suelos, ya sea suelo flotante, madera, piedra, vinilo o moqueta.
El sistema requiere una caldera de gas o pellets de madera para calentar el agua y hacerla circular. Este equipo requiere de un mantenimiento mínimo de forma regular. Si finalmente optáis por caldera de gas, os recomendamos que os informéis más en calderasdegas sobre cual elegir.
Cada habitación requiere de la colocación de un termostato que sirve para controlar la circulación del agua en las tuberías. Estos aparatos permiten que la temperatura ambiente en la habitación sea la óptima.
Un poco de historia.
Hace unos 30 años, la idea de la calefacción por suelo radiante era un lujo reservado a la élite. Los afortunados. Pero el anhelo de tener los pies calientes se remonta a mucho antes.
Ya en el año 5.000 a.C. se encontraron los primeros tipos de Kang y Dikang (suelo radiante) en China, mientras que en Corea se usaban formas primitivas de Ondol (piedra caliente).
Los griegos y los romanos siguieron el ejemplo a mayor escala hacia el 500 a.C., y el calor bajo los pies se consideraba esencial para los baños romanos.
Por suerte, hoy en día no necesitamos una hoguera para hacer nuestra propia calefacción por suelo radiante. Los avances tecnológicos y la comprensión de la calefacción por suelo radiante la han convertido en la opción preferida en muchas viviendas de nueva construcción, con unos costes de ciclo de vida comparables a los de los radiadores tradicionales.
Recomendable para edificios nuevos.
No se recomienda para reformas ya que este sistema de calefacción eleva la altura del suelo en centímetro y medio. Además, puede requerir cortar las puertas, quitar el suelo, entre otras incomodidades.
Instalación suelo radiante. Imagen: Wolfgang Filser Shutterstock
¿Cómo funciona el sistema de suelo radiante?
Se basa en la inercia térmica, ya que calienta el suelo para que a su vez este caliente el aire de la vivienda (de abajo hacia arriba).
Tipos de calefacción por suelo radiante.
Hay dos tipos de calefacción por suelo radiante: los eléctricos y los de agua.
Los calefactores eléctricos usan el cableado a través de la superficie de la habitación en cuestión y son bastante fáciles de instalar. Pueden instalarse en una parte de la habitación o repartidos por toda ella. Son un poco más caros que los de agua, aunque esto depende de tu proveedor de electricidad actual, por lo que muchos sólo tienen cubierta una parte de la habitación para compensar el coste. En cualquier caso, sigue siendo más económico que la alternativa del radiador.
La calefacción por suelo radiante a base de agua utiliza tubos en lugar de cables para calentar la casa, que se conecta a la caldera. La desventaja es que su instalación es más complicada que la de sus homólogos eléctricos y puede no ser aplicable en determinados inmuebles.
Ventajas de la calefacción por suelo radiante.
Tiene bajo consumo eléctrico.
La calefacción es más uniforme.
Al no usar el radiador convencional, permite más espacio libre en las habitaciones.
Es cómoda y segura.
Es fácil de instalar en nuevas viviendas.
Menor consumo de energía.
Una de las mayores ventajas de la calefacción por suelo radiante es que puede ser mucho más eficiente energéticamente que los típicos radiadores tradicionales.
Esto se debe a que el calor se distribuye uniformemente por toda la habitación, convirtiendo el propio suelo en lo que se conoce como un «calentador radiante». De este modo, la calefacción no tiene que estar encendida durante mucho tiempo antes de que toda la habitación alcance la temperatura deseada, con lo que se ahorra energía.
Los radiadores sólo calientan las zonas en las que se encuentran, lo que hace que las temperaturas sean desiguales y que haya varias zonas frías en la habitación.
Como los calefactores de suelo se reparten por toda la superficie del suelo, mantendrán una temperatura equilibrada y no dejarán puntos fríos sin calor.
Además, los radiadores tienen que alcanzar una temperatura mucho más alta para calentar una habitación que sus homólogos de suelo radiante y utilizan mucha más energía en el proceso.
Más espacio en tu casa.
La ventaja más evidente de la calefacción por suelo radiante es que no necesitarás ningún radiador visible.
Aunque nos hemos acostumbrado a su presencia en el hogar, los radiadores pueden ser incómodos, especialmente si la habitación es más pequeña.
Con la calefacción por suelo radiante, las paredes quedan libres para hacer lo que se quiera con ellas.
Mejor experiencia.
Los radiadores hacen lo mínimo cuando se trata de calentar su casa. Eso no quiere decir que no sean una opción viable, pero en lo que respecta a la eficiencia y el confort, los sistemas de suelo radiante están a un nivel superior a sus homólogos más antiguos. Por ejemplo, si en su salón tiene un radiador situado justo al lado de tu sofá, puede resultar bastante incómodo rápidamente.
Esto se debe a que el calor está localizado en una zona y se calienta mucho más que la temperatura de un calefactor de suelo. Así que, en lugar de conseguir una habitación con calefacción uniforme, se obtiene un punto demasiado caliente y una gran parte del espacio demasiado fría. Además, los radiadores pueden resecar el aire y agravar problemas de salud como el asma.
Poco o ningún mantenimiento.
Los radiadores de suelo requieren muy poco mantenimiento, ya que, una vez terminada la instalación inicial, prácticamente no es necesario ningún otro mantenimiento.
En el caso de los radiadores de suelo eléctricos, el mantenimiento es poco frecuente, aunque los sistemas de agua necesitarán alguna que otra revisión para asegurarse de que todo funciona correctamente.
Esto hace que sean mucho mejores que las alternativas con caldera o eléctricas, ya que esos dispositivos más antiguos pueden sufrir múltiples averías o fallos de funcionamiento a lo largo de su vida útil.
Mayor control.
Los radiadores convencionales suelen depender de un único termostato que ajusta la temperatura de todas las habitaciones de la casa, pero los sistemas de calefacción por suelo radiante pueden ser mucho más específicos.
Funcionan mediante un software que puede regular el calor en cada habitación. Esto evita el desperdicio de energía, ya que las habitaciones que no se utilizan no necesitan ser calentadas, y también le permite ahorrar un poco de dinero. También permite una mayor comodidad, ya que el software de control puede manejarse incluso con un smartphone o una tablet.
El sistema funciona con agua caliente a baja temperatura (35 °C). Funciona también con aerotermia y geotermia, es decir, está diseñada para trabajar con equipos a bajas temperaturas.
Desventajas de la calefacción por suelo radiante.
A veces, el agua que se envía al suelo puede tener una temperatura muy elevada, lo que puede generar molestias en los pies.
Es una instalación que no está al acceso de todas las personas. Suele ser costosa y requiere que la propiedad sea nueva, dado los inconvenientes que genera si el edificio necesita remodelación.
Coste – El coste inicial puede ser considerable y la instalación del sistema puede causar muchos trastornos en tu casa. En los edificios antiguos, crear las condiciones adecuadas bajo el suelo también puede resultar caro.
Tiempo – La calefacción por suelo radiante tarda más en encenderse que un radiador, por lo que hay que utilizar un temporizador para predecir cuándo se quiere calor en determinadas habitaciones.
Mobiliario – No se puede usar debajo de algunos muebles o accesorios, lo que limita la forma de organizar la casa. Es posible que los artículos grandes y pesados tengan que desaparecer por completo.
Instalación – Si optas por un sistema de agua, tendrás que pagar a un profesional para que lo instale. Por otro lado, los sistemas más pequeños pueden no calentar lo suficiente la habitación y requerir radiadores de todos modos.
Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur, han desarrollado un dispositivo de bajo coste capaz de aprovechar la energía del viento, tan suave como una ligera brisa, y almacenarla en forma de electricidad.
Este dispositivo recién desarrollado puede producir un voltaje de tres voltios y generar electricidad de hasta 290 microvatios cuando se expone a vientos con una velocidad de tan sólo 2 m/s. Esto es suficiente para alimentar un sensor y para que también envíe los datos a un teléfono móvil o a un ordenador.
Bautizado como «Wind Harvester«, este dispositivo ligero y duradero también desvía la electricidad que no se utiliza a una batería, donde puede almacenarse para alimentar dispositivos en ausencia de viento.
El equipo de la NTU afirma que el dispositivo, que mide 15 cm x 20 cm, puede montarse fácilmente en los laterales de los edificios y sería ideal para entornos urbanos, donde la velocidad media del viento es inferior a 2,5 m/s, fuera de las tormentas.
El cuerpo de este generador está hecho de fibra epoxi, un polímero muy duradero, con el accesorio principal que interactúa con el viento y está hecho de materiales baratos, como cobre, papel de aluminio y politetrafluoroetileno, un polímero duradero que también se conoce como teflón.
Cuando el generador se expone al viento, comienza a vibrar, haciendo que su placa se acerque y se aleje del tapón. Esto hace que se formen cargas en la lámina, y que se forme una corriente eléctrica al pasar de la lámina de aluminio a la de cobre.
En las pruebas de laboratorio, el cosechador de viento desarrollado por la NTU podía alimentar LEDs de forma constante a una velocidad de viento de 4 m/s. También podía activar un dispositivo sensor y alimentarlo lo suficiente como para enviar la información de la temperatura ambiente a un teléfono móvil de forma inalámbrica.
Los investigadores afirman que su invento tiene el potencial de sustituir a las baterías en la alimentación de las luces de diodos emisores de luz (LED) y los sensores de control de la salud estructural. Éstos se utilizan para vigilar la salud estructural de infraestructuras o edificios, alertando a los ingenieros de problemas como inestabilidades o daños físicos en construcciones metropolitanas como rascacielos y puentes.
Como fuente de energía renovable y limpia, la generación de energía eólica ha atraído una gran atención de la investigación. Nuestra investigación pretende subsanar la falta de un recolector de energía a pequeña escala para funciones más específicas, como alimentar sensores y dispositivos electrónicos más pequeños. El dispositivo que hemos desarrollado también sirve como alternativa potencial a las baterías de iones de litio más pequeñas, ya que nuestro cosechador eólico es autosuficiente y sólo requeriría un mantenimiento ocasional, y no utiliza metales pesados, que, si no se eliminan adecuadamente, podrían causar problemas medioambientales.
Yang Yaowen, profesor que dirigió el proyecto.
El equipo de la NTU trabaja ahora en mejorar las funciones de almacenamiento de energía de su dispositivo, así como en experimentar con diferentes materiales para mejorar su potencia de salida.
