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¿Qué papel tienen los diodos en los módulos fotovoltaicos?

El diseño y fabricación de los módulos fotovoltaicos, o como algunos se empeñan en llamarlos: ‘placas solares‘, no parece complicada. Sin embargo, en su interior hay más componentes de los que pensamos. Uno de estos elementos son los diodos. Pero ¿qué son los diodos?, y ¿qué función desempeñan en un panel fotovoltaico?

Se trata de unos componentes electrónicos formados por semiconductores manipulados y encapsulados con dos terminales. La mitad del diodo tiene un semiconductor N y la otra uno llamado P, denominándose al conjunto unión PN. Esta característica es común con el silicio utilizado en la fabricación de las celdas fotovoltaicas.

Por ello también se les conoce por su capacidad para convertir la corriente alterna en corriente continua. Esta capacidad los hace fundamentales en los equipos eléctrico-electrónicos para conversión de la corriente, como los inversores fotovoltaicos.

diodos

La configuración propia de los diodos facilita que la corriente eléctrica a través de ellos solo se pueda producir en un sentido. En el sentido contrario, el diodo bloquea el paso de la corriente eléctrica. Así, entre sus funciones encontramos la de interruptor electrónico. Se trata de una cualidad que se aprovecha en los circuitos electrónicos y, por supuesto, también en las celdas solares.

Función de los diodos en los paneles solares

Para entender el funcionamiento de los diodos en los módulos solares debemos tener en cuenta el comportamiento de las celdas y paneles fotovoltaicos con y sin sol. Está claro: cuando hay sol o luz, los paneles son capaces de transformar esa luz en electricidad. Sin embargo, cuando no hay luz, incluso si se produce una sombra o hay nieve sobre el panel solar, este se comporta como una resistencia, llegando a consumir electricidad.

Esto sería un problema, ya que por la noche los paneles fotovoltaicos consumirían la electricidad que tuviéramos almacenada en las baterías o la de la red. Por ello se necesita incorporar un elemento que funcione como un interruptor y corte el paso de electricidad hacia los módulos fotovoltaicos. Es aquí donde entra en acción el diodo, distinguiéndose dos funciones diferentes.

Diodos de ByPass

Cada celda solar que hay dentro de un módulo fotovoltaico es un elemento generador de electricidad. Este proceso lo realiza con el único aporte de la luz, sin necesidad de generar combustión ni con partes móviles.

Cuando las condiciones ambientales son buenas, las celdas reciben los fotones de la luz y generan electricidad. Que se va acumulando conforma pasa por todas las celdas de un panel solar y es conducida hacia el inversor, donde se transforma en corriente alterna para su uso.

Sin embargo, cuando aparece una sombra sobre un panel solar, no incide en toda su superficie, sino que puede afectar a una o varias celdas. Estas, al no recibir luz, no solo no generan electricidad, sino que producen un corte. Para evitar que este corte, que únicamente se produce un una celda, pueda afectar a todo el panel, se introducen los diodos de ByPass o también llamados de derivación.

diodos de bypass

Estos diodos funcionan como un interruptor cerrado en el sentido de la corriente, por lo que hacen de “bypass” a la celda fotovoltaica afectada por la sombra. Así, estos diodos no permiten la circulación de corriente en sentido inverso cuando no hay radiación solar, por ejemplo, cuando hay alguna sombra, con nubosidad o por la noche. Sin embargo, sí dejan pasar la electricidad, en el sentido adecuado, cuando hay luz.

De este modo, el resto de celdas siguen generando electricidad, favoreciendo que no todo el panel solar quede inoperante. Con esto se consigue que el rendimiento de la instalación no decaiga de forma significativa y siga produciendo electricidad, aunque en menor cantidad.

Diodos de bloqueo

Los diodos de bloqueo realizan una función similar a los de derivación. Sin embargo, lo hacen con todo el módulo solar. Los diodos de ByPass se integran en cada celda fotovoltaica, al hacer los “bus” de conexión entre las celdas del módulo. En cambio, los diodos de bloqueo se integran en la caja de conexiones del panel, que está en la parte superior y posterior del panel, y de donde salen los cables para conectar con otros paneles fotovoltaicos.

La pequeña diferencia que hay entre la función de un diodo de bloqueo y los de derivación es el evitar que los paneles solares se conviertan en consumidores de electricidad durante la noche. Esto sucede, ya que, en ausencia de luz, los paneles se comportan como resistencias y la corriente eléctrica podría derivar hacia ellas y que se desperdiciase en forma de calor.

Esto provocaría que los paneles solares consumiesen electricidad de la red o de las baterías si estas estuvieran conectadas en una instalación aislada. Al introducirse los diodos de bloqueo, se evita que se generen corrientes en sentido contrario cuando no hay luz. Además, protegen a las celdas solares del calor que pudiese generar al disiparse la electricidad en su interior.

diodos de bloqueo

Como vemos, los módulos fotovoltaicos llevan más componentes, no son solamente la unión de obleas de silicio con un cristal protector y un marco de aluminio. Así, las empresas fabricantes no dejan de fabricar los paneles solares con elementos adicionales para mejorar su eficiencia y reducir los riesgos de degradación.

caldera microondas

Calefacción con una caldera de microondas

¿Cómo funciona la caldera de microondas? Una pregunta que surge a muchos ante ante la novedad de este tipo de calderas. Los investigadores y empresas no cesan los trabajos para buscar alternativas al gas y, como hemos visto con lo sucedido en la guerra de Ucrania, Europa es demasiado dependiente de terceros países en cuestiones energéticas. Por ello muchas personas trabajan para solucionarlo y la caldera de microondas es un ejemplo más.

Desgraciadamente, esta novedad solo está disponible en el mercado inglés, de momento. La empresa británica Heat Wayv lleva trabajando en este proyecto ya varios años. El resultado de ello son dos modelos de caldera que lamentablemente no podemos solicitar en nuestro país.

Esta empresa ha desarrollado dos versiones de su patente. Un modelo mural, con unas dimensiones parecidas a la tradicional caldera de gas. Por lo que muchos expertos consideran que puede ser su sustituto natural. La caldera mural de microondas se ha diseñado para adaptarse a cualquier sistema de calefacción, de modo que podamos sustituir cualquier caldera o bomba de calor que tengamos instalada.

Por otro lado, han diseñado otro modelo de caldera con depósito incorporado de 280 litros. Este modelo está pensado para viviendas más grandes y con un consumo de agua caliente y calefacción más elevado. Aunque para instalar este tipo de calderas tendremos que esperar un par de años mínimo.

¿Cómo funciona un sistema con microondas?

Ya que la base del funcionamiento de la caldera de microondas son precisamente este tipo de ondas electromagnéticas, conviene conocer cuál es su mecanismo de funcionamiento y como pueden calentar el agua.

Estas ondas se encuentran en el rango entre los 300 MHz y los 300 GHz en el espectro de ondas. Son un tipo de ondas de radiofrecuencia, englobadas en las UHF o de muy alta frecuencia. Las aplicaciones de las microondas son muy variadas. Se utilizan en los sistemas de telecomunicaciones u ondas de radio.

Aunque también se está usando para el diseño de nuevas armas de inmovilización y otras aplicaciones industriales. Sin embargo, la herramienta que más conocemos todos nosotros y que usa esta tecnología es el horno de microondas. Un electrodoméstico que tiene un hueco en casi todos los hogares.

Vibración producida por las microondas

El proceso de calentamiento se basa en la vibración que las microondas producen en las moléculas de agua. Ese movimiento caótico que se produce en el agua produce fricción entre el agua y el resto de componentes de la comida, lo que lleva a un calentamiento interno de los alimentos.

En cambio, si intentamos utilizar el horno microonda con otros materiales, este proceso no se realiza. Y en caso extremo de los metales, que tienen una estructura físico-química mucho más estable y rígida, puede ser peligrosa. Ya que las microondas rebotan en el material, pudiendo retornar al emisor de las ondas. En estos casos se producen chispazos que pueden provocar un incendio o incluso una pequeña explosión.

¿Cuál es el funcionamiento de la caldera de microondas?

Aunque la empresa que ha implementado la tecnología de las microondas para la calefacción no ha dado detalles de su funcionamiento interno, si ha desvelado algunos datos. Así, la caldera de microondas funciona en dos etapas. En la primera se realiza un precalentamiento del agua de unos 24°C. En un segundo proceso se eleva la temperatura hasta los 65 °C.

Esta temperatura sería suficiente para usarla en un suelo radiante, en fancoils o en radiadores de baja temperatura. Sin embargo, es una temperatura insuficiente para funcionar con los tradicionales radiadores de aluminio o acero, ya que estos necesitan el que el agua llegue a 85 °C.

Según la empresa fabricante, se utilizan ondas de muy alta frecuencia como generador de calor en el agua que pasa por la zona del emisor de ondas. Según sus pruebas, garantizan un rendimiento del 84% en sus fases de emisión de microondas. No obstante, aseguran que la caldera se ha diseñado para poder aprovechar un 12% de la energía residual en forma de calor que se genera en todo el proceso.

Además, según la propia empresa, el proceso es tan rápido como en una caldera de gas, por lo que no hay una pérdida de confort con respecto a estas calderas.

Beneficios e inconvenientes de la caldera por microondas

La tecnología de las microondas adaptada a una caldera de calefacción eléctrica presenta algunas ventajas bastante claras, aunque también algunos inconvenientes.

VentajasDesventajas
✓ Combina con todos los sistemas de difusión del calor; radiadores, fancoils, suelo radiante, etc.❌ Funciona con electricidad, más cara que el gas.
✓ Combinada con un sistema fotovoltaico de autoconsumo ayuda a reducir el consumo eléctrico.❌ No puede considerarse con huella de carbono nula, a menos que esté alimentado por electricidad verde.
✓ Al ser una calefacción eléctrica no produce emisiones de humos contaminantes.❌ Actualmente en etapa de pruebas en Inglaterra.
✓ Al no tener partes móviles ni realizar ninguna combustión es muy silenciosa.
✓ El montaje de una caldera eléctrica es relativamente sencillo, al no necesitar ventilación ni salida de humos.
✓ No se necesita realizar obras y aprovecha las tuberías para distribución de la calefacción ya existentes.
✓ Los trabajos de revisión y mantenimiento de la caldera son muy básicos y sencillos.
✓ Se puede controlar desde el Smartphone o conectada a la domótica de la vivienda –
Ventajas y desventajas de la caldera de microondas

El panel solar de hidrógeno

Estamos en una carrera sin retorno hacia las energías renovables. La necesidad de descartar definitivamente los combustibles de origen fósil es innegable, a pesar de la reticencia y las dificultades que pone la tradicional industria energética, que fuerza a que la legislación avance muy lentamente.

Sin embargo, se siguen dando pequeños pasos que son grandes avances en la generación de energía sostenible. Es el caso de los paneles solares de hidrógeno que están desarrollando investigadores de la Universidad de KU Leuven, en Bélgica.

¿Cómo funciona el panel solar de hidrógeno?

Desgraciadamente, poco sabemos del funcionamiento interno de estos colectores solares, puesto que la universidad ha presentado las correspondientes solicitudes de patentes. Por ello, y hasta que estas solicitudes no estén resueltas, no se podrán tener detalles de la tecnología que han desarrollado.

  • Johan Martens (dcha.), profesor en la Universidad de KU Leuven y jefe del Departamento de Catálisis y Química de Superficies y de la División de Investigación y Desarrollo de Catálisis. | Universidad KU Leuven, Bélgica.

Según explicó uno de los padres de esta tecnología, el profesor Johan Martens en esta universidad belga, no debemos hablar estrictamente de un panel solar. Un colector fotovoltaico convierte la luz del sol en electricidad y, en cambio, su invento genera hidrógeno a partir de la humedad del aire.

No obstante, para esta conversión se necesita el aporte de una energía, y en este caso la aporta el colector fotovoltaico que se adapta al invento de KU Leuven.

Es por ello que el panel de hidrógeno se ha desarrollado para que se puedan adaptar todos los colectores fotovoltaicos que hay en el mercado y también las estructuras, para su instalación en tejados.

¿Qué hace al panel de hidrógeno tan especial?

Al incorporarse un colector fotovoltaico al panel de hidrógeno, se convierte la luz solar y el vapor de agua del aire directamente en hidrógeno. Es por ello que la conexión entre los paneles de hidrógeno que se instalen en un tejado debe ser por medio de tuberías. La eficiencia de este invento es de un 15% que, aunque parezca muy poco, es mayor que las formas tradicionales de conseguir hidrógeno.

En las pruebas desarrolladas en la propia universidad, con las condiciones meteorológicas de Bélgica, se pueden producir una media de 250 litros de hidrógeno al día. En términos de uso, la producción de hidrógeno que realizan 20 de estos paneles solares sería suficiente para calentar con una bomba de calor y aportar electricidad a una vivienda con buen aislamiento durante todo el invierno.

Para hacernos una idea de cómo puede funcionar deberíamos ser expertos en la ciencia de superficies absorbentes, membranas y catalizadores. Aunque, los investigadores no quieren aportar más información por el momento, debido a la patente que están esperando.

¿Cómo se desarrolló la tecnología del panel solar de hidrógeno?

Para iniciar la investigación, los técnicos se plantearon inicialmente una pregunta básica: ¿cómo se puede producir un combustible en cualquier momento y en cualquier lugar? La respuesta fue obvia, a partir del aire o, mejor dicho, de la humedad que contiene. Debemos tener en cuenta que, incluso, el aire del desierto contiene vapor de agua en suficiente cantidad para generar hidrogeno.

Un dato importante que encaminó la investigación a extraer energía de la humedad del aire es que el vapor de agua es el cuarto componente más abundante, después del oxígeno, el nitrógeno y el argón. Si conseguimos extraer esa humedad dispondremos de suficiente cantidad de agua para dividirla y fabricar hidrógeno.

Sin embargo, hay una cuestión muy importante, ¿cómo extraer el agua contenida en el aire para separar en hidrógeno y oxígeno gaseosos? Ante esta cuestión se plantea un gran problema, y es que la temperatura que alcanza un panel solar es fácilmente de 70 °C. Algo que complica trabajar con el vapor de agua.

Además, otra dificultad añadida es conseguir que el sistema funciona en condiciones de lluvia y bajas temperaturas. Es por ello que los científicos de la universidad de KU Leuven han desarrollado un sistema para conseguir realizar el proceso de separación del vapor de agua del aire y obtener agua. Y, a partir de ahí, generar hidrógeno. Sin embargo, es algo que no quieren desvelar hasta tener concedida la patente de la innovación.

¿Por qué el hidrógeno?

Durante el verano o en circunstancias favorables de sol, es fácil generar hidrógeno y almacenarlo. Así, se dispone de este combustible limpio y renovable para la época invernal, cuando las condiciones climáticas hacer más necesaria la disponibilidad de energía. El gas hidrógeno se genera a presión atmosférica, sin embargo, se puede comprimir y almacenar en recipientes a presión. E incluso se podría utilizar la red de gas natural para su almacenamiento y distribución.

Claro está que la red de gas natural debería sufrir algunas adaptaciones. No obstante, estas no son grandes y se pueden acometer con cierta facilidad. Otra opción sería ir mezclando el gas natural con el gas hidrógeno, para realizar una transición energética gradual hasta el gas hidrógeno puro.

¿El panel solar de hidrógeno sustituye a los parques eólicos y huertas solares?

No es la intención de esta innovación. Lo que se pretende es sustituir al carbón, el gasoil, petróleo, incluso al gas natural y la energía nuclear. Estamos viendo que nuestro planeta dispone de suficientes recursos naturales renovables, que pueden mover toda nuestra vida, industria y economía de una forma limpia.

Los sistemas tradicionales para generar hidrógenos siguen siendo necesarias. Es por ello que las instalaciones de aerogeneradores, las huertas solares y el autoconsumo fotovoltaico van a seguir siendo necesarios.

Debemos tener en cuenta que hay industrias muy intensivas energéticamente. Los sectores de la metalurgia, la química y otros, demandan gran cantidad de energía y calor. Generar hidrógeno suficiente con los nuevos paneles solares de hidrógenos conllevaría la instalación de una cantidad enorme de estos colectores. Algo que no es viable por el espacio que se necesitaría.

Es por ello, que los nuevos paneles solares de hidrógenos tienen un futuro más centrado en el ámbito doméstico o para pequeñas empresas.

Certificado Passivhaus de la bomba de calor

Para entender porque se busca conseguir el Certificado Passivhaus de la bomba de calor, debemos entender qué es una casa pasiva y su importancia. Cuando se habla de arquitectura pasiva se debe entender a todas aquellas técnicas constructivas que intentan reducir el consumo energético del edificio. Sin embargo, es muy difícil, por no decir casi imposible, que el consumo de energía de una vivienda sea nulo. Siempre se necesita algo de aporte externo; iluminación, calefacción o refrigeración, etc.

Por ello se necesita la aportación de elementos que podemos llamar tradicionales, que aporten esa energía para cubrir el confort mínimo necesario. Además, unos de los conceptos en los que se basa la Passivhaus es el uso de energías renovables. Esto entra dentro de objetivo de minimizar la huella de carbono de cualquier edificación.

Ahí es donde entra en juego la bomba de calor. Como elemento que aprovecha un recurso renovable como es la aerotermia o la geotermia. Además, proviene de agua caliente sanitaria, calefacción en invierno y, gracias a su capacidad de reversibilidad, también nos aporta refrigeración en verano. Pero ¿qué tiene que ver la bomba de calor con el certificado Passivhaus? Para responder debemos saber qué es el Passivhaus y su certificado, qué implica y por qué se estableció.

¿Qué es el certificado Passivhaus?

El Instituto Passivhaus, creado en la década de los 80 del siglo XX, es el organismo que certifica las viviendas como casas pasivas, otorgando el certificado que lo acredita. Se estableció como respuesta a la inquietud por construir de forma más eficiente y que los edificios necesitasen menor uso de energía en su día a día.

Así, se establecieron unos requisitos que debían cumplir las edificaciones, de modo que redujeran el consumo energético. No obstante, el confort de las personas debía ser el adecuado, o aumentarlo. Las viviendas que cumplen con esos requisitos al evaluarse reciben el certificado como edificación Passivhaus.

Este certificado implica una serie de comprobaciones y revisión de todos los aspectos requeridos en la vivienda. Lo que implica unas tareas de examen laboriosas y arduas. Para agilizarlo, el instituto estableció un certificado de componentes. De forma que los fabricantes podían solicitar la inspección correspondiente para asegurar que sus productos cumplen con los requerimientos para ser parte de una casa pasiva.

De esta manera, los fabricantes de ventanas, puertas, elementos de aislamiento, ladrillos y otros solicitaron un examen para homologar sus productos.

¿Qué beneficio proporciona esto? Cuando en una vivienda se utilizan materiales o componentes certificados, el fabricante aporta la documentación que lo acredita. De esta forma, cuando la vivienda está terminada se necesitan menos pruebas o test, ya que algunas partes ya están homologadas.

Con ello, el arquitecto que ha dirigido la obra tiene que hacer menos pruebas o justificaciones. Esto repercute en que la solicitud para obtener el certificado de Passivhaus es mucho más rápido.

¿Por qué el certificado Passivhaus de la bomba de calor?

Al igual que los fabricantes de ventanas, puertas y otros materiales que se emplean en la construcción, diferentes marcas de bombas de calor también han querido disponer de productos certificados como Passivhaus.

Ya que en todas las viviendas se necesita un apoyo de sistemas tradicionales de calefacción o refrigeración, por muy bien aisladas que estén, la bomba de calor se apuntó al certificado. Aunque se apliquen muy bien las técnicas arquitectónicas que mejoran el aprovechamiento del sol, tanto por su calor como por su luz, y de las corrientes de aire, siempre se necesita un poco de calefacción o refrigeración.

Recordemos que el concepto Passivhaus busca minimizar el consumo energético, pero nunca se ha pretendido ser neutro o independiente energéticamente. Por ello, conociendo la necesidad que aun así tienen las casas pasivas de un sistema de aporte adicional, algunos fabricantes han diseñado equipos de aerotermia con un extra de rendimiento.

Así, fabricantes de bombas de calor como Daikin o Panasonic han conseguido certificar algunos de sus modelos. De manera que los arquitectos que consideren usarlas en sus diseños disponen de toda la documentación que exige el instituto para justificar los datos de consumo.

El proceso para homologar una bomba de calor es, al igual que los sistemas de ventilación y otros, mediante ensayos, donde se comprueba su consumo y prestaciones. Los técnicos del instituto realizan estas revisiones y constatan que siguen las directrices marcadas en sus homologaciones, concediendo el certificado a un modelo de bomba de calor en particular, el que ha superado las pruebas.

Además, en muchas edificaciones pasivas se aporta un extra de eficiencia energética instalando un sistema fotovoltaico. Con ello se persigue que toda la energía que se consume sea de origen renovable, e incluso poder llegar a ser totalmente autónomos, energéticamente hablando.

Comunidades energéticas con fotovoltaica

La necesidad de obtener, almacenar y usar energía limpia y económica que mueva nuestro día a día, ha promovido la creación de diferentes formas de gestionarla. Ahí entra en juego nuestro protagonista: las comunidades energéticas favorecen un futuro de gestión eléctrica sostenible.

La estructura más popular para el aprovechamiento de las energías renovables es el autoconsumo fotovoltaico, tanto doméstico como industrial. Sin embargo, no todas las personas disponen de un espacio suficientemente grande como para disponer de su propia instalación fotovoltaica.

La configuración de nuestras ciudades, con edificios de viviendas en las que apenas hay espacio en el tejado para instalar unos pocos paneles solares, hace que los vecinos no puedan tener su propia e individual instalación de captadores fotovoltaicos. Es entonces cuando surgen dos conceptos que se confunden habitualmente: el autoconsumo compartido y las comunidades energéticas.

Autoproducción eléctrica

Para que dejemos de confundir ambas formas de gestión de la energía que necesitamos cada día, debemos entender que es o cómo funciona cada una de ellas.

El autoconsumo compartido surge cuando varias personas, que generalmente viven en el mismo edificio o en edificios contiguos, quieren autoproducir su propia electricidad. Sin embargo, en los edificios de viviendas no hay mucho espacio para instalar paneles solares. Por ello se unen y comparten los tejados que disponen los edificios implicados, para instalar colectores solares comunes.

De esa forma participan en partes proporcionales en la inversión inicial. Se instalan contadores para saber cuánto consume cada uno y así compensar el exceso o defecto en el que cada miembro del autoconsumo compartido ha incurrido. Además, sirve para establecer las cuotas que cada miembro debe abonar para el mantenimiento anual.

En cambio, una comunidad energética puede estar formada por personas que viven separadas, pero de alguna forma quieren invertir en un modelo energético sostenible. Para ello se unen y forma una “empresa” que puede generar, gestionar, almacenar y usar electricidad generada de forma ecológica.

¿Qué son las comunidades energéticas?

Las comunidades energéticas se definen como entidades con personalidad jurídica propia. Son formadas por ciudadanos particulares, administraciones o pequeñas empresas. Su función es generar, gestionar, almacenar o consumir energía, persiguiendo un doble fin: la eficiencia energética y el ahorro de energía. En definitiva, las comunidades energéticas favorecen un futuro de gestión eléctrica sostenible.

Un ejemplo de actividades en las que se pueden basar una comunidad energética son el autoconsumo o la generación distribuida. Este tipo de comunidades ya se han implantado en nuestro país en pequeños pueblos que han aprovechado alguna infraestructura local para la instalación de paneles fotovoltaicos. De esta manera, se genera la electricidad donde se va a utilizar, simplemente se distribuye entre los vecinos del mismo pueblo.

Con ello se consiguen dos grandes ventajas. Se reducen las pérdidas por el transporte, ya que la electricidad se consume en las cercanías. Y se asegura un precio más estable y económico de esa electricidad.

Además, los beneficios ambientales también son importantes, con un aumento de energía renovable distribuida o una reducción de los combustibles fósiles empleados. Así mismo, hay mejoras sociales, con el empoderamiento ciudadano, el fomento del empleo local, o la creación de un tejido comunitario. En definitiva, una mayor participación de los ciudadanos que garantiza el derecho de acceso a una energía asequible.

¿Qué actividades desarrollan?

Según la definición de una comunidad energética, ya entrevemos las principales actividades que desarrolla en su funcionamiento cotidiano. Sin embargo, vamos a detallarlas y clarificarlas una a una:

  • Generación de energía de fuentes renovables. Es la actividad más clara y extendida en las comunidades energéticas que ya existen. Se aprovecha un espacio para la instalación de un huerto solar o un salto de agua para montar una turbina, por ejemplo. De modo que se usan plantas de generación eléctrica colectivas, y se aprovecha la energía bajo el paraguas de un autoconsumo compartido.
  • Distribución, gestión, suministro, agregación y almacenamiento de energía. Sed puede crear una comunidad energética para gestión la electricidad generada por otras entidades, de forma que los miembros de la comunidad se beneficien de esa gestión, por su precio u otra ventaja. Aunque. Lo general es realizar la gestión de la electricidad que se ha producido en una planta propia de la comunidad energética.
  • Intercambio de energía. Este ejemplo de comunidad energética se puede dar entre diferentes miembros que son autoconsumidores, pero las horas de uso o de generación entre ellos no coinciden. Por ello deciden unirse para compartir la energía generada por cada uno, de modo que configuran una pequeña red de generación, distribución y consumo. Como una batería virtual entre los miembros de la comunidad energética.
  • Servicios de eficiencia energética. La comunidad sirve para asesorar a los miembros, vecinos, comercios y empresas locales. De manera que puedan reducir sus consumos y su factura energética.
  • Movilidad eléctrica. Son comunidades que se dedican al fomento, instalación y gestión de puntos de recarga para vehículos eléctricos u otros dispositivos.

Limitaciones

La principal limitación que se encuentran las comunidades energéticas es la ausencia de un marco regulatorio adaptado a la legislación española. Esto es debido a que la Directiva (UE) 2018/2001 del parlamento Europeo y del Consejo, relativa al fomento del uno de la energía procedente de fuentes renovables, aún no se ha transpuesto en su totalidad a la legislación española.

Por ello, se está tomando como límite geográfico para las comunidades un radio de 500 metros desde la generación hasta los puntos de consumo. Esta limitación viene impuesta para las instalaciones de autoconsumo compartido, y no deberían afectar a las comunidades energéticas. Sin embargo, al no tener un marco regulatorio propio, se utilizan algunos criterios de aquellas.

Está previsto que esto se modifique y se amplíe el radio de acción a 2 o incluso a 20 km. Esto ayudaría a definir la amplitud que pueden alcanzar las comunidades energéticas. De forma que en pequeñas poblaciones puedan unirse diferentes interesados, aunque no estén físicamente juntos, para formar una comunidad energética que mejore sus recursos energéticos.

La bomba de calor cuántica

El descubrimiento que han realizado diversos científicos puede cambiar en unos años la forma de generar la calefacción en nuestros hogares. Aunque el objetivo de la investigación es otro completamente distinto, puesto que lo que se pretende es la búsqueda de materia oscura.

Los físicos responsable del hallazgo pretenden construir un dispositivo que pueda medir las señales de radiofrecuencia. Se trata de un grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Delft en los Países Bajos, de la Universidad de Tubinga en Alemania y de la Universidad de Tecnología y Ciencia de Zurich de Suiza.

El invento diseñado parece contradecir el segundo principio de la termodinámica. Sin embargo, solo es en apariencia. ¿Qué dice este principio? Aunque se puede formular de maneras diferentes, la definición de Clausiois indica que, en un sistema aislado, no se puede extraer calor de un cuerpo frío y cederlo a otro más caliente. Ello se mantiene siempre, ya que aún no se ha podido demostrar lo contrario.

¿Cómo funciona?

En ello se basa la bomba de calor. Sin embargo, este equipo tiene que aportar un trabajo exterior al sistema. Esto es lo que han conseguido los científicos mencionados, pero utilizando partículas de luz. El dispositivo ideado es un sistema análogo a la bomba de calor. Su funcionamiento se basa en mover los fotones de la luz contra la corriente de un cuerpo caliente a un frío.

El mecanismo consiste en dos circuitos semiconductores independientes, integrados por inductancias y condensadores superconductores. Todo está integrado en un microchip, que es enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto, es decir, a casi -273 °C.

Para su funcionamiento se aplica una presión fotónica y se aprovecha la poca energía térmica que poseen los fotones. Al aplicar dicha presión, se pueden acoplar esos fotones a otros fríos, que poseen mayor frecuencia.

Uno de estos circuitos contenidos en el microchip es la parte fría de alta frecuencia y el otro, caliente, el de baja frecuencia. El circuito caliente está formado por una fuente de alimentación y una bobina, donde se crea una corriente. Esta genera un campo magnético que lleva al acoplamiento, cuyo efecto está relacionado con la presión y los fotones de la luz.

Por su parte, el circuito frío está constituido por un condensador superconductor. Cuando recibe una señal, actúa como un amplificador. Esto facilita que se detecten mucho mejor los fotones de radiofrecuencia que se escapan del circuito caliente. Y dando lugar al sistema que buscan los investigadores. Un amplificador que ayude a detectar la materia oscura.

¿Se puede utilizar para producir calor?

Aunque no es el objetivo inicial de la investigación, lo cierto es que se ha diseñado un sistema que con las modificaciones oportunas podría ser empleado como un generador de calor reversible. Es decir, que se pudiera aprovechar como una bomba de calor actual. Con la ventaja de que no se necesitan gases refrigerantes que en la actualidad se ha demostrado, son peligrosos.

La bomba de calor aprovecha el ciclo de Carnot de algunos fluidos, por medio de un trabajo de compresión y expansión. De esta forma se consigue robar calor de un lugar frío, para cederlo a otro más caliente.

La idea sería usar la tecnología del microchip descrito y hacerlo a gran escala. De forma que la energía conseguida pudiera ser aprovechada a nivel doméstico o industrial. Aunque todo esto es aún una suposición, no debemos descartar que nuevas investigaciones se encaminen en ese sentido.

Por ahora, los autores del descubrimiento han conseguido también transmitir una señal adicional al circuito frío. Esta señal sirve para crear un motor que, explicado de modo sencillo, amplifica los fotones fríos y los calienta.

A la vez que se produce lo anterior, dicha señal descarga los fotones en una dirección preferente entre ambos circuitos. Al ejercer mayor fuerza en una dirección que en la otra sobre los fotones, los científicos son capaces de enfriar los fotones de una parte del circuito a una temperatura más fría que la de la otra parte. De manera que se desarrolla una versión cuántica de la bomba de calor para fotones en un circuito superconductor.