{"id":73064,"date":"2001-06-01T00:00:00","date_gmt":"2001-06-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/06\/01\/soluciones-inmediatas-y-futuras-para-la-generacion-de-electricidad\/"},"modified":"2015-08-28T17:07:19","modified_gmt":"2015-08-28T20:07:19","slug":"soluciones-inmediatas-y-futuras-para-la-generacion-de-electricidad","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/soluciones-inmediatas-y-futuras-para-la-generacion-de-electricidad\/","title":{"rendered":"Soluciones inmediatas y futuras para la generaci\u00f3n de electricidad"},"content":{"rendered":"

\"\"En el marco de la crisis energ\u00e9tica brasile\u00f1a, se incrementa la b\u00fasqueda de soluciones r\u00e1pidas que fortalezcan a los actuales medios de generaci\u00f3n de electricidad y eliminen la posibilidad de apagones. Pero no existen soluciones r\u00e1pidas o m\u00e1gicas. Existen s\u00ed, soluciones elaboradas tras a\u00f1os de estudio, como el trabajo del profesor Secundino Soares Filho, de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Junto a su equipo, Soares Filho desarroll\u00f3 dos\u00a0software<\/em> que pueden mejorar en un 5% el rendimiento energ\u00e9tico de las centrales hidroel\u00e9ctricas, fuente del 92% de la electricidad del pa\u00eds.<\/p>\n

Otra posibilidad para aumentar los tan necesarios megawatts reside en lograr un mejor aprovechamiento de la extracci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica del bagazo y de la paja de la ca\u00f1a de az\u00facar. Tambi\u00e9n fuera de los tradicionales sistemas de generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica, una nueva tecnolog\u00eda ganar\u00e1 espacio en los pr\u00f3ximos a\u00f1os en residencias, hospitales y peque\u00f1as industrias. Son las c\u00e9lulas de combustible, equipamientos que funcionan con hidr\u00f3geno puro o extra\u00eddo del gas natural. Otra buena noticia la constituyen los dos nuevos productos desarrollados en la Unicamp y la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) que baratear\u00e1n la producci\u00f3n de equipamientos de sistemas de energ\u00eda solar. Las soluciones tienen como base una visi\u00f3n estrat\u00e9gica, aunque algunas pueden ser usadas a corto plazo. Ellas involucran a investigadores de instituciones de investigaci\u00f3n y de empresas, y mucho estudio, planificaci\u00f3n e innovaci\u00f3n tecnol\u00f3gica.<\/p>\n

Aumento ya
\n<\/strong>Hace m\u00e1s de diez a\u00f1os, el aprovechamiento de las hidroel\u00e9ctricas es tema de estudio en el Laboratorio de Sistemas Hidrot\u00e9rmicos de Potencia de la Facultad de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica y Computaci\u00f3n. All\u00ed, el profesor Secundino Soares Filho ya ha generado dos programas de computadora capaces de proporcionar -sin nuevas obras ni grandes inversiones- un aumento del 5% en la producci\u00f3n nacional de energ\u00eda el\u00e9ctrica, lo que corresponde a 2.250 megawatts (MW) de potencia. Ese n\u00famero equivale a la producci\u00f3n promedio de ocho hidroel\u00e9ctricas instaladas en el r\u00edo Paranapanema, en el l\u00edmite entre los estados de S\u00e3o Paulo y Paran\u00e1, y corresponde a la cantidad de energ\u00eda que el plan de racionamiento pretende que sea economizada por los consumidores residenciales.<\/p>\n

“Si esas nuevas tecnolog\u00edas, que mejoran el rendimiento de las turbinas de las centrales y optimizan el gerenciamiento del agua almacenada en los embalses, fueran implantadas por el conjunto de las hidroel\u00e9ctricas brasile\u00f1as, el racionamiento seria mucho m\u00e1s suave”, afirma el profesor de la Unicamp. Soares Filho constata de hubo insuficiencia de inversiones enla capacidad de generaci\u00f3n del sistema en los \u00faltimos a\u00f1os. Esto se debe a que, mientras la demanda de energ\u00eda del pa\u00eds creci\u00f3 5 mil MW por a\u00f1o, la oferta de generaci\u00f3n aument\u00f3 apenas 3 mil MW.<\/p>\n

Gerenciamiento cuidadoso
\n<\/strong>Hace alg\u00fan tiempo que el profesor Soares Filho viene advirtiendo sobre el riesgo de racionamiento. En una nota publicada en la edici\u00f3n n\u00ba 41 de\u00a0Noticias Fapesp<\/em>, de abril de 1999, Soares Filho fue categ\u00f3rico: “El gerenciamiento m\u00e1s cuidadoso de los embalses contribuir\u00eda para reducir los riesgos de racionamiento de energ\u00eda, previstos para los pr\u00f3ximos a\u00f1os, si las inversiones en el sector contin\u00faan siendo postergadas”. Dos a\u00f1os despu\u00e9s de su vaticinio, Brasil enfrenta la posibilidad de apagones.<\/p>\n

Para ayudar a revertir ese cuadro, los\u00a0software<\/em> desarrollados por los especialistas de la Unicamp desempe\u00f1an un papel importante en el aumento de la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica en el pa\u00eds. Fueron elaborados en el \u00e1mbito del proyecto tem\u00e1tico\u00a0Planeamiento y Programaci\u00f3n de la Operaci\u00f3n de Sistemas de Energ\u00eda El\u00e9ctrica<\/em>. El primero de los software es el del despacho de m\u00e1quinas. Con \u00e9ste, es posible aumentar en un 3% la productividad de las centrales hidroel\u00e9ctricas.<\/p>\n

Para entender esta mejora es necesario saber que toda turbina tiene una curva de rendimiento llamada “curva Colina”. \u00c9sta depende de dos par\u00e1metros: caudal y salto de agua. Cuanto mayor es el salto de agua, mayor es la potencia. El modelo matem\u00e1tico formulado por el equipo de la Unicamp eval\u00faa el rendimiento de cada turbina en funci\u00f3n del caudal disponible y de la altura del salto de agua, y determina el funcionamiento global del conjunto.<\/p>\n

Fallas en esa complicada ecuaci\u00f3n representan p\u00e9rdida de preciosos megawatts. “Ya comprobamos la eficacia de nuestro modelo en las centrales del r\u00edo Paranapanema y simulamos un test en la usina de Itaip\u00fa. En ambos casos, la mejora en el rendimiento fue del 3%”, afirma el investigador. Los resultados en Paranapanema fueron tan significativos que la empresa concesionaria, Duke Energy, form\u00f3 un contrato con la Unicamp por valor de 345 mil reales para aplicar el modelo en sus ocho hidroel\u00e9ctricas: Jurumirim, Rosana, Chavantes, Capivara, Canoas I y II, Salto Grande y Taquaru\u00e7u.<\/p>\n

R\u00edo abajo
\n<\/strong>El otro aplicativo desarrollado por el equipo de la Unicamp coordina el volumen de agua de los embalses. La clave de ese modelo es la transferencia del volumen de agua de las centrales cercanas a la cabecera de los r\u00edos a las hidroel\u00e9ctricas a m\u00e1s pr\u00f3ximas a la desembocadura. El desplazamiento causar\u00eda una elevaci\u00f3n de un 4% en la generaci\u00f3n de las usinas que operan con embalses. Estas hidroel\u00e9ctricas responden por el 45% de la potencia energ\u00e9tica instalada en el pa\u00eds. El otros 55% corresponde a las centrales al filo de agua, cuyos reservorios o embalses no pueden ser controlados. Si este sistema de control propuesto por el profesor Soares fuera implementado por el Operador Nacional del Sistema El\u00e9ctrico (ONS), la ganancia ser\u00eda del 2% en el rendimiento energ\u00e9tico de las hidroel\u00e9ctricas con embalses.<\/p>\n

Agua en el lugar equivocado
\n<\/strong>Para probar que el modelo funciona, el investigador de la Unicamp efectu\u00f3 una simulaci\u00f3n, tomando como base la situaci\u00f3n de tres usinas del sistema sudeste, el d\u00eda 15 de febrero de este a\u00f1o: Emborca\u00e7\u00e3o,en el r\u00edo Parana\u00edba, Furnas, en el r\u00edo Grande, e Ilha Solteira en el r\u00edo Paran\u00e1. En aquella fecha, las tres centrales operaban, en promedio, con un 27% de las reservas de agua y estaban generando 2.667 MW. “Si el ONS mantuviera el misma caudal en las tres unidades, pero concentrando el volumen de agua en la \u00faltima central del salto, en el caso de la Ilha Solteira, la generaci\u00f3n de energ\u00eda ascender\u00eda a 2.778 MW, un aumento del 4,13%. Eso demuestra que el agua est\u00e1 guardada en el lugar equivocado. Ellos la almacenan en la cabecera, cuando deber\u00edan almacenarla en las represas cercanas a la desembocadura.”<\/p>\n

Soares Filho sabe que la aplicaci\u00f3n del modelo de despacho de m\u00e1quinas es mucho m\u00e1s asequible que el del gerenciamiento de stocks, porque este \u00faltimo tiene un inconveniente: para el que sistema funcione mejor, la central de la cabecera deber\u00eda abdicar de generar m\u00e1s energ\u00eda en pro de las centrales de la desembocadura. “De la manera como est\u00e1n las cosas hoy, todo el mundo pierde”, remarca el investigador.<\/p>\n

Tanto el modelo de despacho de turbinas como el de gerenciamiento de embalses integran un\u00a0software<\/em> m\u00e1s complejo, bautizado HydroLab, que en la pr\u00e1ctica, es un sofisticado laboratorio de an\u00e1lisis del sistema hidroel\u00e9ctrico brasile\u00f1o. HydroLab incluye tambi\u00e9n un extenso banco de datos y un previsor de caudal, que intenta “adivinar” cu\u00e1nto va a llover, en el plazo de un a\u00f1o, en las cuencas de las centrales. Este dato es fundamental para un mejor gerenciamiento de las hidroel\u00e9ctricas y podr\u00eda evitar situaciones como la que estamos viviendo hoy. “Nuestro\u00a0software<\/em> realiza previsiones mucho m\u00e1s precisas y posee un \u00edndice de errores que equivale a la mitad que el del aplicativo de la Eletrobr\u00e1s, que usa un modelo de los a\u00f1os 80″, explica el investigador.<\/p>\n

Reducci\u00f3n de rendimiento
\n<\/strong>Por medio del HydroLab, es posible saber que con el embalse lleno, la usina de Furnas tiene una potencia de 405 MW, pero con el 20% de su capacidad, que correspond\u00eda a la situaci\u00f3n a fin de mayo, la generaci\u00f3n de energ\u00eda cae a 345 MW. Eso demuestra que la ca\u00edda del volumen de agua en los embalses implica una reducci\u00f3n del rendimiento de la central, porque su potencia es proporcional al producto del caudal por el salto de agua. “Estamos gastando m\u00e1s agua para generar la misma cantidad de energ\u00eda”, explica el investigador.<\/p>\n

El profesor Soares Filho est\u00e1 en el tercer proyecto tem\u00e1tico consecutivo, todos con el mismo objetivo: optimizar la producci\u00f3n nacional de energ\u00eda el\u00e9ctrica. Para desarrollarlo, adem\u00e1s del equipo de la Unicamp, colaboran investigadores de Ingenier\u00eda y de Matem\u00e1tica y Computaci\u00f3n de S\u00e3o Carlos, ambas de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), y de Ingenier\u00eda de Baur\u00fa, de la Universidad Estadual Paulista (Unesp).<\/p>\n

Biomasa del bagazo de ca\u00f1a
\n<\/strong>Adem\u00e1s de mejorar el rendimiento de las usinas hidroel\u00e9ctricas, Brasil tiene potencial para instalar 2.500 MW m\u00e1s de energ\u00eda el\u00e9ctrica a partir de la biomasa de la ca\u00f1a de az\u00facar. Este valor representa cerca del 20% de la capacidad de producci\u00f3n de la hidroel\u00e9ctrica de Itaip\u00fa, la mayor del pa\u00eds. “El bagazo y la paja de la ca\u00f1a pueden transformarse, a mediano plazo, en importantes componentes de la matriz energ\u00e9tica de Brasil”, cree el profesor Isa\u00edas Carvalho Macedo, asesor para el \u00e1rea de energ\u00eda de la Rector\u00eda de la Unicamp que, durante siete a\u00f1os, fue gerente de tecnolog\u00eda de la Cooperativa de Productores de Ca\u00f1a, Az\u00facar y Alcohol del Estado de S\u00e3o Paulo (Copersucar). “Pero para que ese escenario se convierta en realidad ser\u00e1n necesarias inversiones y una pol\u00edtica de energ\u00eda que le permita al sector desarrollar su potencial.”<\/p>\n

Actualmente, casi toda la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica de los ingenios de ca\u00f1a representa unos 1.100 MW, destinados al consumo interno. Menos de 100MW son vendidos a la red. La raz\u00f3n es simple: el precio pagado por los distribuidores a los productores es a\u00fan muy bajo y no compensa los costos de generaci\u00f3n.<\/p>\n

El dominio de la tecnolog\u00eda de producci\u00f3n de energ\u00eda a partir de la biomasa de la ca\u00f1a existe en Brasil hace m\u00e1s de 20 a\u00f1os. En 1980, los ingenios produc\u00edan el 60% de la electricidad que consum\u00edan con la quema del bagazo. Actualmente son autosostenidos, generan el 100% de la energ\u00eda que necesitan.<\/p>\n

Un proceso simple
\n<\/strong>El sistema de generaci\u00f3n de energ\u00eda con bagazo es relativamente simple. En el comienzo del proceso, el bagazo es quemado en una caldera convencional, produciendo vapor, a un promedio de 20 atm\u00f3sferas de presi\u00f3n. Al salir de la caldera, el vapor hace funcionar una turbina que, a su vez, acciona un generador el\u00e9ctrico. El vapor deja la turbina y su energ\u00eda t\u00e9rmica es utilizada en varios procesos como el calentamiento y la evaporaci\u00f3n del caldo de la ca\u00f1a para producir az\u00facar, adem\u00e1s de la concentraci\u00f3n para la producci\u00f3n de alcohol. Todo este proceso es llamado de cogeneraci\u00f3n, pues resulta al mismo tiempo en la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica y t\u00e9rmica.<\/p>\n

Seg\u00fan Macedo, el rendimiento energ\u00e9tico del bagazo gira en torno al 20% con la tecnolog\u00eda actual. Pero un nuevo proceso que est\u00e1 en desarrollo ser\u00e1 capaz de duplicar esa productividad. Es el\u00a0Biomass Integrated Gaseification\/Gas Turbine<\/em> (BIG\/GT), o gasificaci\u00f3n de biomasa y uso de turbinas de gas. El mismo ha sido investigado para la industria de la ca\u00f1a por la Copersucar conjuntamente con la empresa sueca TPS\u00a0(Termiska Processor Sweden)<\/em>. El flujo productivo de ese proceso es diferente: el bagazo es calentado en un sistema cerrado sin aire, generando una mezcla de gases. Esos gases son tratados y hacen funcionar una turbina de gas especial, produciendo energ\u00eda el\u00e9ctrica. “Bien ajustado, ese sistema puede transformar el 40% de la energ\u00eda del bagazo en electricidad”, dice Macedo.<\/p>\n

Actualmente, la producci\u00f3n de ca\u00f1a de az\u00facar en Brasil ronda los 300 millones de toneladas anuales, siendo que aproximadamente el 70% de ese volumen -200 millones de toneladas- es producido en los 130 ingenios de S\u00e3o Paulo. Para que el sector suministre 2.500 MW de potencia, ser\u00e1 necesario modernizar los ingenios, que deber\u00e1n equiparse con nuevos sistemas generadores. Con algunas otras alteraciones en el ciclo productivo, \u00e9stos pueden llegar a lograr un excedente de 3.000 MW de potencia. Ese valor corresponde a la energ\u00eda generada en seis meses, ya los establecimientos solo trabajan de mayo a septiembre. En ese caso, la potencia efectiva anual ser\u00eda de 1.500 MW. Y los 1.000 MW faltantes para llegar los 2.500 MW podr\u00edan surgir de la quema de la paja de la ca\u00f1a, que actualmente no integra el proceso.<\/p>\n

Recolecci\u00f3n de la paja
\n<\/strong>En este punto entran las investigaciones del profesor Oscar Ant\u00f4nio Braunbeck, coordinador del Laboratorio de Proyectos y M\u00e1quinas Agr\u00edcolas de la Facultad de Ingenier\u00eda Agr\u00edcola de la Unicamp. Con un proyecto de auxilio a la investigaci\u00f3n de la FAPESP, Braunbeck desarrolla tecnolog\u00eda para mecanizar la colecta de ca\u00f1a, que es tradicionalmente realizada de forma manual. “El sector azucarero demanda el retiro anual de 80 toneladas de ca\u00f1a por hect\u00e1rea, 20 veces m\u00e1s que cualquier otro cultivo agr\u00edcola.”<\/p>\n

La mecanizaci\u00f3n del proceso es la \u00fanica alternativa para el aprovechamiento de la paja, puesto que evitar\u00eda la quema de los ca\u00f1averales, una pr\u00e1ctica que afecta al 80% de las plantaciones. “La cosecha mecanizada no existe porque la tecnolog\u00eda disponible, de origen australiano, es ineficiente”, dice. “Estas m\u00e1quinas tienen una serie de limitaciones que acabaron por tornarlas inviables en las plantaciones”. La investigaci\u00f3n del profesor Braunbeck tiene por objeto la construcci\u00f3n de una nueva m\u00e1quina con el perfeccionamiento de cuatro funciones b\u00e1sicas: corte de puntas, corte de base, picado y ventilaci\u00f3n. “Tenemos una unidad piloto que realiza el corte de base y el retiro de la paja. La tecnolog\u00eda que estamos creando generar\u00e1 una p\u00e9rdida menor de materia prima y, al mismo tiempo, va a levantar menos tierra”, afirma el investigador. Con la tecnolog\u00eda actualmente disponible, las p\u00e9rdidas en la cosecha mecanizada llegan al 10%.<\/p>\n

Seg\u00fan estimativas llevadas a cabo por los t\u00e9cnicos del sector, la mitad de los ca\u00f1averales del pa\u00eds -aquellos con hasta un 12% de declive del suelo- podr\u00eda ser mecanizada. De estas plantaciones, se cree que ser\u00eda posible recuperar un 50% de la paja sin ocasionarle p\u00e9rdidas al medio ambiente. Los agr\u00f3nomos sostienen que es ben\u00e9fico dejar un poco de paja en la plantaci\u00f3n, pues \u00e9sta act\u00faa como herbicida y conserva la humedad del suelo. En el c\u00e1lculo general, el 25% de la paja -cerca de 12 millones de toneladas- ser\u00eda recuperable y podr\u00eda ser usada como biomasa para la generaci\u00f3n de energ\u00eda, con un potencial extra de 1.000 MW.<\/p>\n

La expectativa del profesor Braunbeck es que los tests con el primer prototipo se inicien al final de la zafra de 2003. “Pretendemos entregarle el proyecto a una industria (a\u00fan no elegida) en 2005, y creo que en 2006 tendremos las primeras unidades comerciales.”<\/p>\n

Avances en el panel solar
\n<\/strong>Otros incrementos de energ\u00eda el\u00e9ctrica podr\u00e1n salir tambi\u00e9n del perfeccionamiento de sistemas para el aprovechamiento de la energ\u00eda solar. Aunque \u00e9ste es un modo todav\u00eda caro de generar electricidad, el desarrollo de nuevas tecnolog\u00edas indica que, en poco tiempo, la energ\u00eda solar tendr\u00eda un mayor uso con el empleo de c\u00e9lulas fotovoltaicas fabricadas con materiales m\u00e1s baratos.<\/p>\n

En el Laboratorio de Fotoqu\u00edmica Inorg\u00e1nica y Conversi\u00f3n de Energ\u00eda del Instituto de Qu\u00edmica (IQ) de la USP, la profesora Neyde Yukie Murakami Iha coordina un equipo que desarroll\u00f3 una c\u00e9lula solar fotoeletroqu\u00edmica que podr\u00eda costar un 50% menos que las c\u00e9lulas existentes en el mercado. En el IQ-USP fueron desarrollados todos los procesos intervinientes en la confecci\u00f3n de una nueva c\u00e9lula, tambi\u00e9n llamada c\u00e9lula solar sensibilizada con colorantes o dye-cell. Es una alternativa estudiada en diversos pa\u00edses, aunque todav\u00eda no se encuentre en el mercado. Una de las caracter\u00edsticas atrayentes de esta c\u00e9lula es la transparencia que permite su instalaci\u00f3n en el lugar de las ventanas. De este modo, las grandes superficies con\u00a0dye-cells<\/em> captan los rayos solares y los transforman en energ\u00eda el\u00e9ctrica para su uso en el propio edificio donde est\u00e1n instaladas.<\/p>\n

Sandwich energ\u00e9tico
\n<\/strong>La investigaci\u00f3n coordinada por la profesora Neyde desarrolla colorantes espec\u00edficos y c\u00e9lulas solares que utilizan materiales semicondutores baratos y de f\u00e1cil procesamiento, como el di\u00f3xido de titanio (TiO2). Dicho material es utilizado ampliamente por diversos sectores de la industria en pinturas blancas, cremadental y cosm\u00e9ticos. “Desarrollamos un film de di\u00f3xido de titanio que recibe colorantes de diversos colores, de acuerdo a su aplicaci\u00f3n”, explica la profesora Neyde. “Esos componentes son dispuestos en capas, formando una especie de sandwich con el mediador (o electrolito), que cierra el circuito y resulta en una c\u00e9lula solar regenerativa que puede generar energ\u00eda por muchos a\u00f1os”, explica el qu\u00edmico Christian Graziani Garcia, alumno de doctorado y uno de los participantes en la investigaci\u00f3n.<\/p>\n

Las\u00a0dye-cells<\/em> pueden alcanzar un \u00edndice del 11% de eficiencia en la conversi\u00f3n de la energ\u00eda solar en energ\u00eda el\u00e9ctrica con electrolitos l\u00edquidos. Las tradicionales c\u00e9lulas de silicio de alta pureza rinden entre un 14% y un 16%. Una diferencia que debe disminuir con el desarrollo de las investigaciones en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. “Las c\u00e9lulas de silicio existen desde los a\u00f1os 50 y los datos de la literatura indican que las mismas est\u00e1n alcanzando su nivel m\u00e1ximo, mientras que las nuevas c\u00e9lulas tienen un gran potencial para aumentar su eficiencia”, afirma Neyde. Seg\u00fan la profesora, existen estudios que sit\u00faan la eficiencia te\u00f3rica m\u00e1xima para las dye-cells<\/em> en un 27%.<\/p>\n

Con el potencial existente y el hecho de que la investigaci\u00f3n abarca todas las etapas involucradas en su confecci\u00f3n, la c\u00e9lula desarrollada en el IQ-USP ya ha recibido consultas de interesados en producirla. “Fueron decenas de consultas y algunas propuestas formales (empresas y fondos de capital de riesgo)”, cuenta Garcia. En raz\u00f3n de ello, el grupo ya posee una patente registrada en el Instituto Nacional de la Propiedad Intelectual (INPI) y otra que se encuentra en proceso de finalizaci\u00f3n.<\/p>\n

Otra c\u00e9lula solar con caracter\u00edsticas similares a la de la profesora Neyde, est\u00e1 en desarrollo en el Laboratorio de Pol\u00edmeros Conductores y Reciclaje del Instituto de Qu\u00edmica de la Unicamp. Un estudio coordinado por el profesor Marco Aur\u00e9lio De Paoli desde 1996, result\u00f3 en una c\u00e9lula electroqu\u00edmica con electrolito s\u00f3lido y seco. “Utilizamos un pol\u00edmero cedido por la empresa japonesa Daiso que produce este tipo de producto para la industria automotriz”, cuenta De Paoli. “Logramos un \u00edndice de eficiencia energ\u00e9tica del 6%, el mayor entre los prototipos de c\u00e9lulas electrofotoqu\u00edmicas con electrolitos s\u00f3lidos y substrato de vidrio”. Seg\u00fan De Paoli, la ventaja del electrolito seco reside en su mayor estabilidad energ\u00e9tica y en la eliminaci\u00f3n de posibles p\u00e9rdidas. De Paoli registr\u00f3 esa c\u00e9lula en el INPI y prepara otra usando un substrato de pl\u00e1stico flexible, que presenta un rendimiento del 2% de eficiencia y un costo baj\u00edsimo si se lo compara con las c\u00e9lulas del mercado. Los estudios de los investigadores de la USP y de la Unicamp son avances tecnol\u00f3gicos importantes e in\u00e9ditos que catapultan a las nuevas c\u00e9lulas para ganar un lugar destacado en el sector de energ\u00eda solar.<\/p>\n

Una novedad: la c\u00e9lula de combustible
\n<\/strong>Las tradicionales formas de generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica van a tener una compa\u00f1era fuerte y segura. Las perspectivas energ\u00e9ticas para el siglo XXI apuntan al hidr\u00f3geno como el combustible m\u00e1s prometedor para el uso en veh\u00edculos o estaciones generadoras de electricidad. El hidr\u00f3geno, un elemento presente en la composici\u00f3n del agua y en casi todos los compuestos org\u00e1nicos, hace funcionar a las c\u00e9lulas de combustible, un equipamiento silencioso que transforma la energ\u00eda qu\u00edmica en energ\u00eda el\u00e9ctrica. La c\u00e9lula puede ser descripta como un sandwich de electrodos, catalizadores y un electrolito. Puede recibir hidr\u00f3geno puro u obtenido del gas natural, de la gasolina, del metanol (alcohol de madera o de cereal) o del etanol (alcohol usado en los autos brasile\u00f1os). Retirar hidr\u00f3geno del agua es una opci\u00f3n cara por ahora, porqueel proceso de electr\u00f3lisis que separa los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno y el ox\u00edgeno requiere de energ\u00eda el\u00e9ctrica.<\/p>\n

M\u00e1s baratas y eficaces
\n<\/strong>La c\u00e9lula de combustible es un equipamiento que no causa da\u00f1os al ambiente. Genera como residuos tan solo agua o vapor de agua, si se usa hidr\u00f3geno puro, y baj\u00edsimas emanaciones de gases contaminantes con otros combustibles. Con todas estas caracter\u00edsticas, no es de extra\u00f1ar que en todo el mundo exista una carrera tecnol\u00f3gica para el perfeccionamiento de ese generador de electricidad.<\/p>\n

Centros de investigaci\u00f3n de instituciones acad\u00e9micas y de empresas avanzan en el desarrollo de materiales y procesos que las hagan m\u00e1s eficaces y baratas. Desde hace por lo menos tres a\u00f1os, en Estados Unidos, Canad\u00e1, Alemania y Jap\u00f3n, las primeras c\u00e9lulas empezaron a ser vendidas, con una producci\u00f3n restringida y a pedido. Actualmente existen varios prototipos con capacidad para suministrar electricidad entre 10 watts (W) y 11 megawatts (MW), para abastecer a equipamientos port\u00e1tiles y en la generaci\u00f3n de energ\u00eda en peque\u00f1as ciudades.<\/p>\n

Brasil, por suerte, no quedar\u00e1 fuera de esta innovaci\u00f3n. El pr\u00f3ximo a\u00f1o, la empresa UniTech pondr\u00e1 en el mercado las primeras unidades de c\u00e9lula de combustible capaces de generar electricidad para residencias y peque\u00f1as industrias. El combustible que se usar\u00e1 es el gas natural. “Con adaptaciones podemos utilizar tambi\u00e9n el etanol”, afirma el qu\u00edmico Antonio C\u00e9sar Ferreira, 44 a\u00f1os, coordinador de proyectos de la empresa. La c\u00e9lula de la UniTech va a funcionar como si fuera una cocina que capta el gas natural residencial o el gas envasado. “Todo el equipamiento es del tama\u00f1o de un frigobar. Con \u00e9l, ser\u00e1 posible, por ejemplo, generar energ\u00eda el\u00e9ctrica dentro de casa e incluso venderle el excedente al vecino.”<\/p>\n

Ferreira trajo a Brasil su experiencia de nueve a\u00f1os de trabajo en Estados Unidos. Primeramente en la Universidad de Texas de Agricultura y Mec\u00e1nica (AeM) y despu\u00e9s en la empresa MER, en Arizona, coordin\u00f3 proyectos para \u00f3rganos gubernamentales como la Nasa, la agencia espacial norteamericana, el ej\u00e9rcito y el departamento de energ\u00eda, adem\u00e1s de empresas como Asahi y Mazda, siempre con el tema de la c\u00e9lula de combustible.<\/p>\n

“Volv\u00ed porque obtuve el financiamiento de la FAPESP”, cuenta Ferreira. Un proyecto suyo proyecto fue aprobado en el marco del Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (PIPE). “Envi\u00e9 mi propuesta de proyecto en 1997, estando a\u00fan en Estados Unidos”, recuerda. Al a\u00f1o siguiente, mont\u00f3 una empresa en su ciudad natal, Cajobi, cerca de S\u00e3o Jos\u00e9 do Rio Preto, en un inmueble de la familia.<\/p>\n

Para armar los primeros prototipos de c\u00e9lulas a combustible, Ferreira debi\u00f3 desarrollar las placas separadoras bipolares (catalizadores), piezas esenciales para el montaje de prototipos de c\u00e9lulas de combustible. En los catalizadores se produce la rotura de las mol\u00e9culas de hidr\u00f3geno (H2). Los protones originados en esa reacci\u00f3n alcanzan, a trav\u00e9s de la membrana, el lado \u00e1nodo (negativo) de la c\u00e9lula, para formar agua. Entretanto, los electrones originarios de la reacci\u00f3n de la rotura del H2 circulan por la placa separadora generando electricidad.<\/p>\n

Desde los a\u00f1os 80
\n<\/strong>En Brasil, uno de los primeros grupos de estudio sobre la c\u00e9lula de combustible surgi\u00f3 en el Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos (IQSC) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP). Bajo la coordinaci\u00f3n del profesor Ernesto Rafael Gonzalez, fue construido en la d\u00e9cada del 80 el primero prototipo de laboratorio de ese tipo de equipamiento en el pa\u00eds. “Entre 1981 y 1982 estuve en el laboratorio nacional de Los \u00c1lamos, en Estados Unidos, estudiando c\u00e9lulas de combustible y otras aplicaciones del hidr\u00f3geno”, recuerda Gonzalez.<\/p>\n

De todos estos a\u00f1os, Gonzalez destaca varios trabajos en el perfeccionamiento de materiales y procesos vinculados a la tecnolog\u00eda de c\u00e9lulas de combustible y bater\u00edas, incluso con una patente sobre un m\u00e9todo de fabricaci\u00f3n de catalizadores para c\u00e9lulas, a\u00fan no utilizado comercialmente. Otro punto destacado es una curiosidad y, al mismo tiempo, demuestra el grado de desarrollo del equipo de la USP. “Los electrodos utilizados en la primera c\u00e9lula de combustible de Corea del Sur, hace diez a\u00f1os, fueron desarrollados en S\u00e3o Carlos”, revela Gonzalez, que actualmente coordina un proyecto tem\u00e1tico orientado a la eletrocat\u00e1lisis y a las c\u00e9lulas de combustible. Fue tambi\u00e9n \u00e9l quien dirigi\u00f3, en los a\u00f1os 80, las tesis de maestr\u00eda y doctorado de Ferreira, de la UniTech.<\/p>\n

Otro grupo de investigaci\u00f3n brasile\u00f1o involucrado con las c\u00e9lulas de combustible est\u00e1 en el Instituto de Investigaciones Nucleares y Energ\u00e9ticas (Ipen). Los estudios se iniciaron en 1997 y se concentran en la producci\u00f3n de materiales que componen los electrodos y los catalizadores. El grupo se inici\u00f3 con la llegada, en 1998, del profesor Hartmut Wendt, de la Universidad de Darmstadt, Alemania. Wendt lleg\u00f3 a Brasil por invitaci\u00f3n del profesor Marcelo Linardi, que forma parte de ese grupo, y con auxilio a visitante de la FAPESP.<\/p>\n

Actualmente, Linardi finaliza un proyecto financiado por la Fundaci\u00f3n de desarrollo de electrodos y otros procesos relacionados con c\u00e9lulas. En la pauta de los estudios del Ipen est\u00e1n dos tipos de c\u00e9lulas que tambi\u00e9n pueden ser usadas en autom\u00f3viles. Son las c\u00e9lulas PEMFC, sigla en ingl\u00e9s de C\u00e9lula de Combustible con Membrana Polim\u00e9rica de Intercambio de Protones, un tipo de tecnolog\u00eda tambi\u00e9n desarrollado por Ferreira, de la UniTech, y la SOFC, C\u00e9lula de Combustible con Electrolito de \u00d3xidos S\u00f3lidos. “Nuestra idea es desarrollar una l\u00ednea de investigaci\u00f3n que lleve a la construcci\u00f3n de un prototipo de algunos kilowatts”, explica Linardi.<\/p>\n

La transferencia de la tecnolog\u00eda de c\u00e9lulas de combustible podr\u00e1 concretarse con un probable acuerdo entre la instituci\u00f3n y la empresa Electrocell, incubada en el Centro Incubador de Empresas Tecnol\u00f3gicas (Cietec), en el edificio del Ipen en la Ciudad Universitaria, en S\u00e3o Paulo. En estos momentos, de desarrollar la tecnolog\u00eda para las c\u00e9lulas, Electrocell busca inversores de capital de riesgo para implementar una l\u00ednea de producci\u00f3n. La empresa cuenta entre sus cuatro socios con dos propietarios de empresas tambi\u00e9n incubadas en el Cietec que poseen financiamiento dentro del PIPE. Gilberto Jan\u00f3lio, con la empresa DCSystem, desarrolla bater\u00edas especiales de litio y de titanio para abastecer a equipamientos de telecomunicaciones, y el tambi\u00e9n ingeniero Gerhard Ett, de la Anod-Arc, que elabora una t\u00e9cnica de tratamiento de superficie de aluminio superior al proceso convencional.<\/p>\n

Tema mundial
\n<\/strong>“Existe actualmente un movimiento internacional en favor de energ\u00edas eficientes y limpias como las c\u00e9lulas de combustible, y Brasil tiene la gran oportunidad de ser un l\u00edder entre los pa\u00edses iberoamericanos”, afirma el profesor Gonzalez, quien representante a la USP en el recientemente creado Centro Nacional de Referencia en Energ\u00eda de Hidr\u00f3geno (Ceneh), instalado en la Unicamp e integrado por varias entidades, con coordinaci\u00f3n del profesor Ennio Peres da Silva.”Nuestra intenci\u00f3n es empezar por la integraci\u00f3n de los varios grupos que poseen investigaciones con hidr\u00f3geno y estructurar un ampliobanco de datos”, explica Gonzalez. Un trabajo que se espera que traiga buenas noticias para el sector energ\u00e9tico brasile\u00f1o, como los software<\/em> del profesor Secundino y el incremento de MW con la optimizaci\u00f3n del uso del bagazo de ca\u00f1a, adem\u00e1s del desarrollo de c\u00e9lulas de combustible y nuevos paneles solares. Noticias que, m\u00e1s que bienvenidas, son noticias necesarias.<\/p>\n

Los proyectos
\n1.\u00a0<\/strong>Planeamiento y Programaci\u00f3n\u00a0de la Operaci\u00f3n de Sistemas\u00a0de Energ\u00eda El\u00e9ctrica (99\/12737-9<\/a>);\u00a0Modalidad:\u00a0<\/strong>Proyecto tem\u00e1tico;\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Secundino Soares Filho – Unicamp;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 80.300,00 y US$ 84.848,56
\n2.\u00a0<\/strong>Modelado,\u00a0Simulaci\u00f3n, Optimizaci\u00f3n y Construcci\u00f3n\u00a0de un Cortador de Base Seguidor\u00a0del Perfil del Suelo en el Proceso\u00a0de Cosecha de Gram\u00edneas (99\/04745-1<\/a>);\u00a0Modalidad:\u00a0<\/strong>L\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Oscar Ant\u00f4nio Braunbeck – USP;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 8.483,75
\n3.\u00a0<\/strong>Pol\u00edmeros Conductores y Reciclaje (96\/09983-0<\/a>);\u00a0Modalidad:\u00a0<\/strong>L\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Marco Aur\u00e9lio De Paoli – Unicamp;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 99.226, 48 y US$ 136.948,02
\n4.\u00a0<\/strong>Fotorreactividad de\u00a0Compuestos de Coordinaci\u00f3n\u00a0y Conversi\u00f3n de Energ\u00eda (13\/25173-5<\/a>);\u00a0Modalidad:\u00a0<\/strong>L\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinadora:\u00a0<\/strong>Neyde Yukie Murakami Iha – USP;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 97.837,56 y US$ 106.610,71
\n5.\u00a0<\/strong>Eletrocat\u00e1lisis Parte III. Cin\u00e9tica\u00a0y Mecanismo de Procesos\u00a0Electroqu\u00edmicos de Conversi\u00f3n\u00a0y Almacenamiento de Energ\u00eda (99\/06430-8<\/a>);Modalidad:\u00a0<\/strong>Proyecto tem\u00e1tico;\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Ernesto Rafael Gonzalez – USP;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 310.340,00 y US$ 365.314,00
\n6.\u00a0<\/strong>Materiales Avanzados para la Fabricaci\u00f3n de Separadores Bipolares para\u00a0C\u00e9lulas de Combustible de Pol\u00edmero Conductor I\u00f3nico (97\/13109-6<\/a>);\u00a0Modalidad:\u00a0<\/strong>Programa de Innovaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica en Peque\u00f1as Empresas (PIPE);\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Ant\u00f4nio C\u00e9sar Ferreira – UniTech;Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 192.024,00
\n7.\u00a0<\/strong>Desarrollo de Electrodos\u00a0y Procesos de Dopaje\u00a0de Electrodos de C\u00e9lulas\u00a0de Combustible de Membrana\u00a0Polim\u00e9rica Intercambiadora de Protones\u00a0(99\/03257-3<\/a>);Modalidad:\u00a0<\/strong>L\u00ednea regular de auxilio a la investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador:\u00a0<\/strong>Marcelo Linardi \u2013 Ipen;\u00a0Inversi\u00f3n:\u00a0<\/strong>R$ 53.291,55 y US$ 29.684,63<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Proyectos aportan nuevos horizontes para la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[179],"tags":[],"coauthors":[97,116],"class_list":["post-73064","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tapa"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73064","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=73064"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73064\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=73064"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=73064"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=73064"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=73064"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}