Científicos de EEUU, Australia, Dinamarca y Grecia, que trabajaron en diferentes momentos en la creación de nuevos sistemas de energía, fueron preseleccionados para la nominación del ‘Global Energy Prize’ (Premio Global de Energía) de este año en la postulación de Nuevas Formas de Aplicación de Energía.
Entre ellos se encuentra Eli Yablonovitch, científico de Estados Unidos. Es uno de los especialistas más destacados en campos como los láseres semiconductores, los cristales fotónicos y las células solares. Yablonovitch nació en Austria en 1946, pero se educó en la Universidad McGill de Montreal (Canadá). Posteriormente, en 1972, recibió su Ph.D. en física de la Universidad de Harvard.
Yablonovitch trabajó en Bell Telephone Laboratories y ocupó el puesto de profesor de física aplicada en Harvard; en 1979 se incorporó a Exxon, donde se dedicó a la investigación sobre energía solar fotovoltaica. Luego se convirtió en jefe del departamento de física del estado sólido en Bell Communications Research. En 1992, se convirtió en profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de California, Los Ángeles, y en 2007 comenzó a trabajar en la Universidad de California, Berkeley.
Yablonovitch es el ganador de premios tan prestigiosos como la Medalla Benjamin Franklin en Ingeniería Eléctrica, la Medalla Edison, el Premio Oliver Buckley de la Sociedad Estadounidense de Física, la Medalla Isaac Newton y el Instituto Británico de Física. También recibió el premio Israel Harvey.
Entre los logros más destacados de Yablonovitch se encuentra el aumento de la eficiencia de las células solares. Según los hallazgos de su equipo, en condiciones ideales, el límite absoluto de generación de electricidad a partir del calentamiento solar de un panel convencional podría llegar al 33,5%. Sin embargo, los paneles solares modernos generan el 26% de la energía utilizable como máximo. El equipo de Yablonovitch se propuso aumentar este nivel y llevarlo al límite absoluto tanto como fuera posible.
Las células solares producen electricidad cuando los fotones calientan el material semiconductor dentro de la batería. La energía fotónica golpea los electrones libres de este material, lo que les permite fluir libremente. Sin embargo, el proceso de eliminar electrones libres también puede generar nuevos fotones. Este proceso se llama luminiscencia. La idea detrás de la nueva celda solar es proporcionar la forma más fácil para que los nuevos fotones escapen de la batería. La lógica detrás de esta solución es que la salida de los fotones produce el voltaje requerido para generar electricidad. Como resultado, los paneles solares diseñados por el equipo de Yablonovitch pudieron producir un 29% de energía útil, lo que es un récord absoluto a día de hoy. Esto facilitará el diseño futuro de baterías compactas que se adaptarían tanto a edificios de varios pisos como a pequeños drones. Por el momento, la empresa científica Alta Devices Inc. se dedica a la producción de paneles solares a base de arseniuro de galio (GaAs) y que tienen la forma de células solares de película delgada. Este material se utiliza activamente para paneles solares en satélites espaciales artificiales y estaciones espaciales.
Yablonovitch también trabajó en cristales fotónicos. Su índice de refracción puede cambiar, lo que permite obtener espacios permitidos y prohibidos para la energía del fotón. Si un fotón con una energía correspondiente a la zona prohibida cae sobre dicho cristal, no podrá propagarse en el cristal fotónico y se reflejará hacia atrás, y viceversa. Es decir, el cristal fotónico actúa como filtro óptico. Nuestra conexión en línea casi siempre requiere que se activen estos cristales fotónicos.
Basándose en este descubrimiento, la empresa Luxtera de Yablonovich ha desarrollado tecnologías de intercomunicación en los principales centros de datos que ahora utilizan miles de millones de usuarios en todo el mundo. Esta empresa ha sido adquirida recientemente por Cisco Systems, uno de los líderes tecnológicos mundiales.
Yablonovitch también se ocupó del desarrollo de tecnologías basadas en láseres semiconductores. En tales láseres de estado sólido, los átomos que forman la red cristalina proporcionan radiación; por tanto, son compactos, inerciales, muy eficientes y de diseño sencillo. El concepto de eficiencia desarrollado por el científico se utiliza en la mayoría de láseres semiconductores de todo el mundo, incluidos reproductores de DVD, punteros láser, etc.
Otro aspirante al Premio Global de Energía, Nikolaos Hatziargyriou, realizó investigaciones en el campo de los sistemas autónomos de energía, la transmisión y distribución de energía y los problemas económicos de la producción de electricidad. Thomson Reuters ha incluido tres veces al científico en el 1% de los investigadores más citados del mundo.
Hatziargyriou nació en 1953 en Atenas, se graduó en la Universidad Técnica Nacional de Atenas y más tarde se convirtió en su profesor y director. Hoy, Hatziargyriou es el Director Ejecutivo de la Red de Distribución de Electricidad Helénica (DEDDIE) y el Director Adjunto de la Corporación de Energía Pública (PPC) de Grecia. Es miembro del Comité de Energía de la Academia de Ciencias de Atenas.
El científico ha participado en más de 60 proyectos de investigación en la industria de la energía eléctrica patrocinados por la Comisión Europea e inversores privados.
Es un miembro honorario de la comunidad internacional líder por la experiencia en todos los aspectos del funcionamiento de los sistemas de energía eléctrica de CIGRE, el ganador de premios como el Energy Globe Award, el IEEE PES Technical Committee Working Group Recognition Award y el CIGRE Technical Premio del Consejo. Es autor de más de 350 publicaciones en revistas internacionales y actas de congresos.
Hatziargyriou fue uno de los primeros en el mundo en recurrir al concepto de las llamadas microrredes y redes inteligentes. Son sistemas eléctricos locales autónomos con sus propias fuentes de generación, que pueden satisfacer las necesidades de los consumidores tanto en cargas mínimas como máximas. Dichos sistemas pueden utilizar varias fuentes de energía, incluidas las renovables, respondiendo adecuadamente a las fluctuaciones del consumo y adaptándose a ellas. Pueden operar a nivel de varias viviendas y expandirse gradualmente, respondiendo al aumento del número de consumidores. En la práctica, estos sistemas son esenciales para áreas e islas remotas que no tienen la capacidad de conectarse a sistemas centralizados.
Para tales microrredes, Hatziargyriou ha desarrollado herramientas de modelado y análisis, ha perfeccionado y creado nuevos métodos de gestión inteligente.
Desarrolló métodos originales de control distribuido basados en el principio “Plug and Play”.
El profesor también se ocupó de la implementación innovadora de la inteligencia artificial en los sistemas de energía, la aplicación del algoritmo “Ant Colony” en la industria de la energía y desarrolló herramientas para evaluar la seguridad de los sistemas de energía. Sus desarrollos han permitido proporcionar un suministro eléctrico estable a las islas que reciben energía del viento y del sol. En tales sistemas en bucle, los edificios pueden recibir electricidad incluso durante las interrupciones debido a la redistribución óptima de las reservas de energía.
Hatziargyriou empleó tecnologías de inteligencia artificial para el diseño de sus microrredes. Su trabajo implica la aplicación de diagramas de redes, redes neuronales y clústeres difusos para evaluar la seguridad de sistemas energéticos como el Hellenic Interconnected System.
La contribución más significativa del científico es el desarrollo de herramientas para la evaluación dinámica de la seguridad del sistema de energía (DSA). Esto hizo posible mejorar y ajustar el suministro de energía en el momento adecuado, es decir, para garantizar el funcionamiento estable de los sistemas de energía de la isla en caso de perturbaciones individuales, como interrupciones en el funcionamiento de las unidades de gas o diesel, un apagado de un parque eólico o grandes fluctuaciones en la energía eólica.
Hatziargyriou no puede llamarse teórico puro. Ha implementado una serie de microrredes piloto, en particular, en la pequeña isla griega de Kythnos con una población de 1,45 mil personas. La red eléctrica de Kythnos es la primera microrred totalmente solar y alimentada por batería en Europa con un sistema inteligente. El sistema Smart Control monitorea no solo el consumo de energía de toda la casa, sino también varios grupos de equipos (por ejemplo, bomba de agua, aire acondicionado o refrigerador). Esto permite dejar en funcionamiento dispositivos críticos incluso en caso de cortes de energía.
Otro nominado al Premio Global de Energía, el PhD Xinghuo Yu de Australia, está investigando redes inteligentes y formas novedosas de usar la energía en entornos ciberfísicos.
Xinghuo Yu nació en China en 1960, se graduó de la Universidad de Ciencia y Tecnología en China y recibió su Ph.D. de la Universidad del Sureste de China. Inició su carrera académica en Australia en 1989, en la Universidad de Adelaide. Actualmente es Vicecanciller Adjunto y Profesor Distinguido de Ingeniería Eléctrica y Electrónica en el Royal Institute of Technology de Melbourne.
Clarivate Analytics lo ha nombrado dos veces investigador altamente citado en la categoría de ingeniería. Entre sus premios se encuentran el Premio a la Contribución Destacada de Australia a la Inteligencia Artificial, el Premio al Logro Eugene Mittelman, el Premio al Mejor Trabajo Teórico de la Sociedad de Sistemas y Circuitos IEEE y el Premio Chang Jiang-Zhang. Es autor de más de 500 publicaciones en revistas científicas, libros y congresos. Su investigación sobre la interacción de las redes inteligentes y los sistemas ciberfísicos se encuentra entre los 50 artículos más descargados de la revista de ingeniería eléctrica y eléctrica más prestigiosa del mundo, Proceedings of the IEEE.
El entorno ciberfísico es un intrincado sistema de elementos físicos y computacionales que reciben constantemente datos del entorno y los utilizan para mejorar aún más los procesos de control. Con la ayuda de este sistema, se pueden recopilar datos en tiempo real sobre el consumo de energía; es posible registrar incluso cambios menores en ellos y predecir posibles desviaciones, incluidas las críticas, logrando finalmente la máxima eficiencia energética.
Implementando este concepto, Xinghuo Yu trabajó con la ciudad de Victoria, Australia, para diseñar una tecnología para prevenir masivamente incendios en torres de transmisión de energía de madera.
Las autoridades australianas ya han comenzado a introducir nuevas reglas para monitorear la seguridad de los sistemas eléctricos, basadas, entre otras cosas, en las propuestas del equipo de investigación del científico. Estas reglas son especialmente importantes en el contexto del interés vivo hacia las energías renovables.
Otro australiano nominado para el Premio Global de Energía, Andrew Bruce Holmes, recibió reconocimiento mundial por su investigación pionera sobre materiales electrónicos orgánicos y polímeros optoelectrónicos.
Nació en 1943 en Melbourne. Se graduó de la Universidad de Melbourne, luego de lo cual se dedicó a la investigación científica en la Universidad de Londres y en Cambridge. En sus estudios postdoctorales, el científico trabajó en la síntesis completa de vitamina B12. Holmes es un Ph.D., y su trabajo de doctorado ha sido apoyado por el gigante petrolero mundial Shell; el nominado también es profesor emérito en la Universidad de Melbourne.
Los prestigiosos títulos y premios de Holmes incluyen la medalla Royal Society, el premio Descartes y el premio John Goodenough de la Royal Society of Chemistry. Es titular de la Orden de Australia y miembro de la Royal Society. Durante 5 años dirigió la Academia Australiana de Ciencias.
El equipo químico encabezado por Holmes ha descubierto que algunos polímeros orgánicos son capaces de emitir luz cuando se someten a corriente eléctrica. A partir de este descubrimiento, aparecieron las tecnologías de polímeros emisores de luz que ahora se utilizan activamente en la industria. Otros desarrollos han llevado al uso de estos materiales electrónicos orgánicos en transistores y células solares.
Un consorcio encabezado por Holmes y que incluye universidades líderes y empresas globales se ha ocupado del diseño y suministro de paneles solares impresos flexibles que proporcionan una fuente eficiente y asequible de energía renovable.
El científico australiano, al igual que los otros nominados, es un practicante exitoso. Fue cofundador de Cambridge Display Technology, que se ocupa del uso comercial de polímeros orgánicos en la electrónica. La compañía fue una de las primeras en aparecer en el famoso centro tecnológico de Cambridge, que fue apodado “The Silicon Fen” con sutil humor inglés. La compañía ahora es parte de la japonesa Sumitomo Chemical.
El nominado al Premio Global de Energía Henrik Lund de Dinamarca se centra en el análisis de los sistemas de energía, sus métodos de diseño, las consecuencias económicas y ambientales de su implementación y la regulación pública. Trabaja en tecnologías de conservación de energía, cogeneración y fuentes de energía renovables.
El científico nació en 1960 en Aalborg, Dinamarca. Es profesor en la Universidad de Aalborg, donde había estudiado ingeniería, y doctor en ciencias. Lund es editor en jefe de la revista científica Energy, una de las quince revistas de energía más importantes del mundo.
Es uno de los investigadores más citados en su campo y ha sido reconocido oficialmente por Thompson Reuters. Uno de sus trabajos científicos también fue reconocido como el mejor en el campo de la energía por la organización ENERGEX. Al mismo tiempo, Lund es el profesor del año en la Universidad de Aalborg. Es autor de más de 400 libros y artículos, incluido el libro The Renewable Energy Systems.
El científico ha creado el software EnergyPLAN para el análisis de sistemas eléctricos, que ahora se utiliza en todo el mundo. El modelo EnergyPLAN está disponible en muchos países: es gratuito y fácil de usar. EnergyPLAN se puede utilizar para simular el funcionamiento de los sistemas energéticos nacionales por horas, incluidos los de electricidad, calefacción, refrigeración, industria y transporte; investigadores y consultores de todo el mundo lo están utilizando con eficacia. El modelo se ha mencionado en cientos de publicaciones e informes científicos.
Lund ha prestado especial atención a las fuentes de energía renovables, estudiando las posibilidades de mitigar los efectos del calentamiento global, el uso de energías alternativas en el transporte y el uso de la energía eólica. Con el modelo EnergyPLAN también es posible diseñar modelos de energía verde desde cero.
(Este miércoles en ICN segunda serie de nominados a los premios de la Global Energy Prize)
