Muntatge i caracterització d'una placa DSSC: Buscant potència

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Els objectius inicials foren la construcció d una 'Cèl•lula Solar Sensibilitzada mitjançant un Colorant’ (DSSC) amb el tint d una col llombarda i posterior caracterització segons el dossier 'Nanocrystalline Solar Cell Kit: Recreating Photosynthesis’. Les DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) són un tipus de cèl•lules que imiten els principis que la fotosíntesis ha fet servir exitosament durant més de 3,5 bilions d anys. S’han construït algunes DSSC i se n’ha provat la seva eficiència. El seu funcionament es basa en l’energia d’un fotó que excita un electró i el fa saltar de nivell energètic fins que es desprèn de l’àtom de colorant, deixant un forat en la molècula. Aquest electró lliure passa a través de la capa de TiO2 fins arribar a la càrrega on es genera el corrent elèctric. Tot seguit, l’electró arriba al contra-elèctrode i és aquí on entra en contacte amb l’electròlit, el mediador iode/triiode. Aquest regenera l’electró, que anteriorment ha saltat del colorant, oxidant-se ell mateix.

Plan de gestión de energías renovables en el Monasterio Sakya Tashi Ling del Garraf

En el presente estudio se han analizado las posibilidades de reducción del impacto ambiental que genera el consumo de energía en el Monasterio budista Sakya Tashi Ling del Parque del Garraf, mediante la mejora de la eficiencia energética de los edificios y la producción de la energía consumida a partir de fuentes de energía renovables. Se ha realizado un inventario exhaustivo de los flujos energéticos de entrada del Monasterio: electricidad y combustibles fósiles, y el análisis de estos datos ha permitido observar que la mayor parte del consumo energético del Monasterio tiene como uso final la iluminación. El consumo total de energía se ha cuantificado en 138 kWh/m2/año y la emisiones de CO2 en 177 kg CO2/m2/año. A partir de estos datos se ha estudiado la posibilidad de reducir el consumo y abastecer la demanda energética del Monasterio a través de fuentes de energía renovable como las placas solares fotovoltaicas o las calderas de biomasa. Para alcanzar este objetivo se han propuesto tres escenarios posibles con costes económicos y resultados muy distintos. A diferencia de los escenarios “Edificio Energía Plus” y “Edificio Energía 0”, el tercer escenario propuesto, que trataba de alcanzar el triple objetivo del Plan 20/20/20 (producir a partir de fuentes renovables el 20% de la energía consumida, aumentar en una 20% la eficiencia energética y reducir en un 20% las emisiones de CO2 derivadas del uso de la energía) ha resultado ser muy viable económicamente: la inversión necesaria se amortizaría en tan sólo 5 años.

Anàlisi ambiental de La Pleta: oficina tècnica del Parc del Garraf

En aquest projecte s’ha analitzat la viabilitat de l’autosuficiència de la Pleta, l’oficina tècnica del Parc del Garraf, a partir de diferents recursos renovables. S’ha realitzat un estudi del consum hídric i energètic i de la generació de residus per tal d’avaluar les deficiències de cada sistema, per poder-hi aplicar les mesures pertinents. Els resultats obtinguts mostren que un 40% de l’aigua que es consumeix a l’edifici prové dels camions cisterna que la subministren. Per tant, la principal proposta de millora va encaminada a reduir aquest volum d’aigua i per aconseguir-ho, es proposa augmentar la superfície de recollida d’aigua de pluja aprofitant la zona pavimentada del pati de magatzems. Les altres propostes intentaran reduir el volum total d’aigua consumida, com per exemple canviar el filtre actual de les aixetes per airejadors que permeten estalviar fins a un 50% d’aigua, instal·lar cisternes de volum inferior o posar en funcionament el reg per degoteig instal·lat actualment a la Pleta però que no es troba en funcionament. Pel que fa a l’energia hi ha dues fonts, el gasoil i les plaques FV. En quant al gasoil cal diferenciar entre el consum del generador per produir electricitat i el consum de la caldera per la calefacció. Un cop estudiat el sistema s’ha obtingut que les plaques solars FV aconsegueixen produir el 73% de l’electricitat demandada a la Pleta, la resta de l’electricitat la proporciona el generador. El principal problema, però és el gran consum de gasoil per la calefacció. Les millores proposades per a solucionar aquesta problemàtica pretenen millorar l’eficiència de la instal·lació de plaques solars FV col·locant més panells solars i disminuir el consum de gasoil per part de la calefacció, ja sigui millorant l’eficiència energètica i/o canviant la font d’energia per biomassa. En el cas de residus s’ha observat que es produeixen 3.283 kg/any, sent el rebuig la fracció més important. Per tal de reduir el volum de residus generats, es pretén fomentar la utilització d’estris reutlilitzables i el correcte reciclatge, substituint les papereres actuals dels despatxos per les de paper i posant cartells informatius o indicatiu en els llocs adients.

Cap a l'autosuficiència energètica: barri La Plana, Sitges

En el present estudi s’ha analitzat si és possible l’autosuficiència energètica al barri projectat de La Plana de Sitges a partir de fonts renovables d’energia. S’ha realitzat un anàlisi de l’oferta potencial del barri de La Plana, format per habitatges unifamiliars i plurifamiliars, serveis i equipaments i s’ha comparat el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals a cada subsistema i pel sistema de La Plana. Diferenciant si són una Oferta estàndard (4.000 MWh/a) seguint la Normativa d’ecoeficiència de Sitges o bé una Oferta renovable (19.000 MWh/a) segons un Ecobarri proposat en aquest projecte a partir d’energia solar fotovoltaica i tèrmica. En l’estudi de la demanda, diferenciant entre una Demanda estàndard (39.000 MWh/a), respon al total de La Plana seguint el consum d’un habitatge tipus de la mitjana catalana (ICAEN, 2002) i una Demanda eficient (20.800 MWh/a) seguint un model de baix consum projectat en un Ecobarri de Barcelona. (Vallbona, 2009). Per analitzar de forma detallada les variables d’oferta i demanda, s’han proposat quatre escenaris diferents on es valoren l’autosuficiència energètica del sistema de la Plana i aspectes ambientals d’emissions derivades de la utilització de l’energia. El primer escenari és l’estàndard i és el resultat d’analitzar conjuntament una oferta i una demanda estàndard. Al segon escenari conflueixen una Oferta Estàndard i una Demanda Eficient. En el tercer escenari coincideixen una Oferta Renovable i una Demanda Estàndard. El quart i últim escenari respon a la proposta d’Ecobarri on l’Oferta és renovable i la Demanda eficient. Tanmateix, s’ha realitzat un estudi sobre els aspectes econòmics de La Plana que s’estimen en uns beneficis per la venda de l’energia d’uns 5 milions d’euros anuals i uns costos d’instal·lació de 80 milions d’euros. Finalment s’ha constatat que és possible assolir una autosuficiència del 90% a l’escenari Ecobarri (oferta renovable - demanda eficient). Mitjançant la instal·lació de sistemes de captació solar a les cobertes, cobrint el 100% de la demanda d’ACS, i captadors solars FV, ambdues estratègies són viables i representen beneficis econòmics i una reducció d’emissions de l’ordre de 13.700 Tn CO2 equivalents anuals que suposen un estalvi del 88% respecte un escenari d’oferta i demanda estàndard.

Estudi energètic de les llars del barri de Haër (Senegal)

En el present estudi s’han analitzat quines són les fonts energètiques utilitzades a les llars de Haër, així com les repercussions que aquestes tenen sobre el medi natural i socioeconòmic de les famílies. Per tal de poder identificar quines són aquestes fonts i els seus efectes, s’ha realitzat un inventari i una diagnosi energètica. S’ha estudiat l’ús de l’energia en dos àmbits domèstics principals: la il·luminació i el cuinat, analitzant la freqüència d’ús i quantificant el consum energètic familiar. Les fonts energètiques detectades són: llenya, carbó, gas, querosè, piles i espelmes, de les quals, la llenya, el querosè i el carbó són les majoritàriament utilitzades. El consum energètic per càpita és de 2.100 kWh/any. Per altra banda, l’obtenció d’algunes d’aquestes fonts energètiques, suposen un cost econòmic molt elevat per les economies familiars, arribant a suposar un 60% dels ingressos. A partir de les dades obtingudes a la diagnosi, s’ha aplicat un indicador per tal de quantificar la magnitud de l’impacte sobre el medi produït pel model energètic seguit dins de les llars. L’indicador estudiat ha estat la petjada energètica, amb la qual s’ha traduït aquest consum en unitats de superfície biològicament productiva, requerida per absorbir el CO2 emès. El resultat ha estat que una persona produeix anualment 2,09·10-2 tCO2, que requereix de 7,53·10-3 gha/persona de superfície forestal per ser absorbides. S’ha comparat aquest resultat amb la petjada energètica domèstica calculada pel poble d’Araós, el qual, amb un model energètic totalment diferent, té una petjada energètica de 1,53 gha/persona. Un cop detectats els problemes o impactes causats pel model energètic actual, es proposa una alternativa energètica per tal de reemplaçar algunes fonts convencionals, principalment el querosè dels quinqués. Així doncs, mitjançant l’aprofitament de l’energia solar, es plantegen dos models fotovoltaics adaptats a dues tipologies de llars diferents, amb l’objectiu de minimitzar el cost i optimitzar els recursos energètics. Finalment es planteja una solució financera per abordar el cost inicial de la instal·lació solar.

Pla d'acció d'energia sostenible al monestir tibetà Sakya Tashi Ling

El Monestir Budista del Garraf presenta un Pla Executiu per a l’ampliació del monestir. Amb la finalitat de millorar l’eficiència energètica en el futur monestir, s’estima el consum en compliment amb alguns criteris del Decret d’Ecoeficiència. Posteriorment, es realitza una comparació del consum actual del sistema amb l’estimat, analitzant les dades de manera global i per subsistemes. Mitjançant la realització d’un inventari del consum actual, l’estimació del consum futur, l’eficiència energètica i els potencials de captació d’energies renovables, es realitza un estudi per la implantació d’energies renovables al monestir. Es realitzen i s’avaluen les propostes per tal d’augmentar l’estalvi energètic del monestir i disminuir l’impacte ambiental. Es realitza l’estudi de dos escenaris energètics: el cobriment del 20% de la demanda energètica amb energies renovables (Pacte d’Alcaldes) i l’abastiment complet del consum amb energies renovables. Valorant diferents criteris ambientals, socials i econòmics es recomanen propostes per la seva aplicació.

La integració de les energies renovables en un model energètic sostenible

La sostenibilitat del model energètic de Catalunya es veu condicionada per aspectes com la dependència energètica, la seguretat de subministrament, l’eficiència energètica, els impactes ambientals i la demanda creixent. D’altra banda, la incorporació d’energia renovable en el mix energètic implica una major autonomia energètica, seguretat de subministrament a llarg termini, i eficiència energètica, així com un menor impacte ambiental. Tanmateix, la contribució en el sistema elèctric d’un volum ja important i creixent d’energia renovable requereix una complexa tasca d’integració a nivell tècnic i econòmic. Per aconseguir-ho, és necessari desenvolupar una regulació estable que complementi el procés de liberalització del sector amb l’objectiu d’acomodar la generació renovable en un model energètic sostenible. La (in)formació i participació de la demanda es presenta com una condició clau per engegar el camí cap a una nova cultura energètica.

Eliminació autotròfica de nitrogen en una pila biològica (microbial fuel cells )

L’aigua i l’energia formen un binomi indissociable. En relació al cicle de l’aigua, des de fa varies dècades s’han desenvolupat diferents formes per recuperar part de l’energia relacionada amb l’aigua, per exemple a partir de centrals hidroelèctriques. No obstant, l’ús d’aquesta aigua també porta associat un gran consum energètic, relacionat sobretot amb el transport, la distribució, la depuració, etc... La depuració d’aigües residuals porta associada una elevada demanda energètica (Obis et al.,2009). En termes energètics, tot i que la despesa elèctrica d’una EDAR varia en funció de diferents paràmetres com la configuració i la capacitat de la planta, la càrrega a tractar, etc... es podria considerar que el rati mig seria d’ aproximadament 0.5 KWh•m-3.Els principals costos d’explotació estan relacionats tant amb la gestió de fangs (28%) com amb el consum elèctric (25%) (50% tractament biològic). Tot i que moltes investigacions relacionades amb el tractament d’aigua residual estan encaminades en disminuir els costos d’operació, des de fa poques dècades s’està investigant la viabilitat de que l’aigua residual fins i tot sigui una font d’energia, canviant la perspectiva, i començant a veure l’aigua residual no com a una problemàtica sinó com a un recurs. Concretament s’estima que l’aigua domèstica conté 9.3 vegades més energia que la necessària per el seu tractament mitjançant processos aerobis (Shizas et al., 2004). Un dels processos més desenvolupats relacionats amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica és la digestió anaeròbia. No obstant, aquesta tecnologia permet el tractament d’altes càrregues de matèria orgànica generant un efluent ric en nitrogen que s’haurà de tractar amb altres tecnologies. Per altre banda, recentment s’està investigant una nova tecnologia relacionada amb el tractament d’aigües residuals i la producció energètica: les piles biològiques (microbial fuel cells, MFC). Aquesta tecnologia permet obtenir directament energia elèctrica a partir de la degradació de substrats biodegradables (Rabaey et al., 2005). Les piles biològiques, més conegudes com a Microbial Fuel Cells (acrònim en anglès, MFC), són una emergent tecnologia que està centrant moltes mirades en el camp de l’ investigació, i que es basa en la producció d’energia elèctrica a partir de substrats biodegradables presents en l’aigua residual (Logan., 2008). Els fonaments de les piles biològiques és molt semblant al funcionament d’una pila Daniell, en la qual es separa en dos compartiments la reacció d’oxidació (compartiment anòdic) i la de reducció (compartiment catòdic) amb l’objectiu de generar un determinat corrent elèctric. En aquest estudi, bàsicament es mostra la posada en marxa d'una pila biològica per a l'eliminació de matèria orgànica i nitrogen de les aigües residuals.

Tropical cyclones as a critical phenomenon

It has been proposed that the number of tropical cyclones as a function of the energy they release is a decreasing power-law function, up to a characteristic energy cutoff determined by the spatial size of the ocean basin in which the storm occurs. This means that no characteristic scale exists for the energy of tropical cyclones, except for the finite-size effects induced by the boundaries of the basins. This has important implications for the physics of tropical cyclones. We discuss up to what point tropical cyclones are related to critical phenomena (in the same way as earthquakes, rainfall, etc.), providing a consistent picture of the energy balance in the system. Moreover, this perspective allows one to visualize more clearly the effects of global warming on tropical-cyclone occurrence.

Search for dark matter using VHE gamma-ray telescopes

One of the unresolved questions of modern physics is the nature of Dark Matter. Strong experimental evidences suggest that the presence of this elusive component in the energy budget of the Universe is quite significant, without, however, being able to provide conclusive information about its nature. The most plausible scenario is that of weakly interacting massive particles (WIMPs), that includes a large class of non-baryonic Dark Matter candidates with a mass typically between few tens of GeV and few TeVs, and a cross section of the order of weak interactions. Search for Dark Matter particles using very high energy gamma-ray Cherenkov telescopes is based on the model that WIMPs can self-annihilate, leading to production of detectable species, like photons. These photons are very energetic, and since unreflected by the Universe's magnetic fields, they can be traced straight to the source of their creation. The downside of the approach is a great amount of background radiation, coming from the conventional astrophysical objects, that usually hides clear signals of the Dark Matter particle interactions. That is why good choice of the observational candidates is the crucial factor in search for Dark Matter. With MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescopes), a two-telescope ground-based system located in La Palma, Canary Islands, we choose objects like dwarf spheroidal satellite galaxies of the Milky Way and galaxy clusters for our search. Our idea is to increase chances for WIMPs detection by pointing to objects that are relatively close, with great amount of Dark Matter and with as-little-as-possible pollution from the stars. At the moment, several observation projects are ongoing and analyses are being performed.

Sobre les relacions lineals d'energia lliure: mesures de semblança molecular quàntica sobre funcions de densitat electrònica modificad

En aquest treball es presenta l'ús de funcions de densitat electrònica de forat de Fermi per incrementar el paper que pren una regió molecular concreta, considerada com a responsable de la reactivitat molecular, tot i mantenir la mida de la funció de densitat original. Aquestes densitats s'utilitzen per fer mesures d'autosemblança molecular quàntica i es presenten com una alternativa a l'ús de fragments moleculars aillats en estudis de relació entre estructura i propietat. El treball es complementa amb un exemple pràctic, on es correlaciona l'autosemblanca molecular a partir de densitats modificades amb l'energia d'una reacció isodòsmica

Estalvi energètic a la Vila Universitària 1 de la UAB: solucions tècniques i solucions socials

Catalunya és un país energèticament dependent d'altres països. A part d'això, la seva producció i el seu consum d'energia provenen de fonts no renovables. Catalunya queda molt lluny de la majoria de països europeus els quals tenen un desenvolupament molt avançat en quan l'explotació de les energies renovables. Segons estudis de l'IDAE i l'ICAEN a les llars espanyoles i catalanes, al voltant d'un 25% del consum d'energia és per part d'electrodomèstics i d'il·luminació. El present treball estima el consum energètic dels pisos a la Vila Universitària 1 i fer una proposta de reducció de consum per mitjà d'un canvi d'electrodomèstics. Aquesta proposta ha estat efectiva ja que el consum estimat es redueix un 50% aproximadament canviant alguns dels electrodomèstics que hi ha actualment per altres de més eficients. Alhora, s'ha dut a terme un concurs d'estalvi energètic juntament amb una campanya de sensibilització de la mateixa temàtica que també busca la disminució del consum energètic en els pisos i, resulta ser quelcom efectiu donat que hi ha hagut una reducció d'un 32% aproximadament en mitjana del consum energètic als pisos. Sembla ser molt important la conscienciació de la gent ja que permet reduir el consum energètic amb un cost econòmic zero.

Extremal principle of entropy production in the climate system

Paltridge found reasonable values for the most significant climatic variables through maximizing the material transport part of entropy production by using a simple box model. Here, we analyse Paltridge's box model to obtain the energy and the entropy balance equations separately. Derived expressions for global entropy production, which is a function of the radiation field, and even its material transport component, are shown to be different from those used by Paltridge. Plausible climatic states are found at extrema of these parameters. Feasible results are also obtained by minimizing the radiation part of entropy production, in agreement with one of Planck's results, Finally, globally averaged values of the entropy flux of radiation and material entropy production are obtained for two dynamical extreme cases: an earth with uniform temperature, and an earth in radiative equilibrium at each latitudinal point

Desenvolupament d'un node sensor sense fils autoalimentat. Mòdul piezo-magnètic

En aquest projecte es pretén implementar un dispositiu capaç de ser auto-suficient i no dependre de cap tipus de pila, bateria o fil elèctric que l’abasteixi d’energia elèctrica. El dispositiu recol·lectarà la energia magnètica generada per la corrent elèctrica a un fil i la transformarà en energia elèctrica, que serà emmagatzemada per el seu posterior ús. A demès, aquest projecte s’ha desenvolupat en col·laboració amb un segon projecte, dintre del qual s’implementarà una xarxa de sensors, mitjançant el protocol MIWI. Aquest projecte es divideix en tres grans blocs. El primer bloc del projecte serà una introducció teòrica de tots els coneixements relacionats amb el concepte d’energy harvesting i els mecanismes físic implicats. Al segon bloc podrem veure com s’han realitzat els càlculs, simulacions i posada en marxa, dels diferents elements que formaran el dispositiu recol·lector d’energia. Per últim en el tercer bloc veurem el prototip ja implementat. Es valoraran els resultats obtinguts, i es veuran els temps que necessitarà per alimentar al microcontrolador.

Autosuficiència energètica. Estudi pilot a Alinyà (Alt Urgell)

A aquest estudi s'ha analitzat si és viable l'autosuficiència energètica en base a un estudi pilot al nucli rural d'Alinyà aprofitant els recursos naturals de la zona. S'ha realitzat un estudi del consum energètic de la població i s'ha comparat amb el potencial de producció energètica dels recursos renovables locals incloent energia provinent de la biomassa i aprofitada en calderes individuals per a cada habitatge, energia solar en teulades i energia hidroelèctrica a partir de centrals minihidràuliques restaurades ja existents. També s’ha realitzat un anàlisi per detectar possibles factors d’ineficiència energètica i a partir d’aquí, proposar una sèrie de mesures per corregir aquesta. S'han comptabilitzat les emissions de CO2 derivades del consum energètic i les proporcions que representa cada tipus de font energètica sobre el total del nucli. També s'ha establert una comparativa del consum mitjà per habitant i any entre la població i Catalunya; el consum a Alinyà és d'1,46 Tep's, mentre que el de Catalunya és d'1,7 Tep's, el nostre estudi no contempla la mobilitat, si se li resta aquest vector a la mitjana de Catalunya veiem que és de 0,9 Tep's, per tant, hi observem un major consum energètic. El 76% del consum d'Alinyà prové dels combustibles fòssils, concretament del gasoil, el nucli té una forta dependència respecte a aquesta energia, que a més a més representa el 86% (56T CO2 eq.) de les emissions totals de CO2. Per finalitzar, s'ha demostrat que és possible assolir l'autosuficiència energètica mitjançant l'implantació d'una combinació d'estratègies, viables en tots els aspectes; tant tècnics com socioeconòmics. Abastint el poble d'energia a un menor cost econòmic i amb un estil de vida més respectuós amb el medi ambient.