Elementos clave de la agroecología

La agroecología es un enfoque holístico e integrado que aplica simultáneamente conceptos y principios ecológicos y sociales al diseño y gestión de sistemas agrícolas y alimentarios. Busca optimizar las interacciones entre las plantas, los animales, los seres humanos y el medio ambiente, al mismo tiempo que aborda la necesidad de sistemas alimentarios socialmente equitativos en los que las personas puedan elegir lo que comen y cómo y dónde se produce. 

Diversidad 

 Los sistemas agroecológicos son muy diversos. Desde una perspectiva biológica, los sistemas agroecológicos optimizan la diversidad de especies y recursos genéticos de diferentes maneras. Por ejemplo, los sistemas agroforestales gestionan cultivos, arbustos, ganado y árboles de diferentes alturas y formas en diferentes niveles o estratos, aumentando la diversidad vertical. El cultivo intercalado combina especies complementarias para aumentar la diversidad espacial. Las rotaciones de cultivos, donde a menudo incluyen leguminosas, aumentan la diversidad temporal. Los sistemas de agricultura y ganadería trabajan en la diversidad de razas locales adaptadas a entornos específicos. En el mundo acuático, la piscicultura tradicional de policultivo, la acuicultura multitrófica integrada (IMTA) o los sistemas rotativos de cultivo de peces siguen los mismos principios para maximizar la diversidad. 

Co-creación 

La agroecología depende del conocimiento específico del contexto por lo que no ofrece prescripciones fijas, sino que las prácticas agroecológicas se adaptan al contexto ambiental, social, económico, cultural y político. La co-creación y el intercambio de conocimientos desempeñan un papel central en el proceso de desarrollo e implementación de innovaciones agroecológicas para abordar los desafíos en todos los sistemas alimentarios, incluida la adaptación al cambio climático.   A través del proceso de co-creación, la agroecología combina el conocimiento tradicional e indígena, el conocimiento práctico de los productores y comerciantes, y el conocimiento científico global. El conocimiento del productor sobre la biodiversidad agrícola y la experiencia de gestión para contextos específicos, así como su conocimiento relacionado con los mercados y las instituciones son absolutamente centrales en este proceso. La educación, tanto formal como no formal, juega un papel fundamental en el intercambio de innovaciones agroecológicas resultantes de los procesos de co-creación. Por ejemplo, durante más de 30 años, el movimiento horizontal de agricultores ha desempeñado un papel fundamental en el intercambio de conocimientos agroecológicos, conectando a cientos de miles de productores en América Latina. Por el contrario, los modelos de transferencia de tecnología de arriba hacia abajo han tenido un éxito limitado. Promover procesos participativos e innovaciones institucionales que generen confianza mutua permite la co-creación y el intercambio de conocimientos, contribuyendo a procesos de transición agroecología relevantes e inclusivos. 

Sinergias 

La agroecología presta especial atención al diseño de sistemas diversificados que combinan selectivamente cultivos anuales y perennes, ganado y animales acuáticos, árboles, suelos, agua y otros componentes en granjas y paisajes agrícolas para mejorar las sinergias en el contexto de un clima cada vez más cambiante. La creación de sinergias en los sistemas alimentarios ofrece múltiples beneficios. Al optimizar las sinergias biológicas, las prácticas agroecológicas mejoran las funciones ecológicas, lo que lleva a una mayor eficiencia y resiliencia en el uso de los recursos. Por ejemplo, a nivel mundial, la fijación biológica de nitrógeno por legumbres en sistemas de cultivos intercalados o rotaciones genera cerca de USD 10 millones de ahorros en fertilizantes nitrogenados cada año, al tiempo que contribuye a la salud del suelo, la mitigación del cambio climático y la adaptación. Además, alrededor del 15 por ciento del nitrógeno aplicado a los cultivos proviene del estiércol del ganado, destacando las sinergias resultantes de la integración cultivo-ganado. En Asia, los sistemas integrados de arroz combinan el cultivo de arroz con la generación de otros productos como peces, patos y árboles. Al maximizar las sinergias, los sistemas integrados de arroz mejoran significativamente el rendimiento, la diversidad dietética, el control de malezas, la estructura del suelo y la fertilidad, además de proporcionar hábitat de biodiversidad y control de plagas. A nivel de paisaje, la sincronización de las actividades productivas en el tiempo y el espacio es necesaria para mejorar las sinergias. El control de la erosión del suelo utilizando setos de Calliandra es común en los sistemas agroecológicos integrados en las Tierras Altas de África Oriental. En este ejemplo, la práctica de manejo de la poda periódica reduce la competencia de los árboles con los cultivos cultivados entre setos y al mismo tiempo proporciona alimento para los animales, creando sinergias entre los diferentes componentes. El pastoreo y los sistemas de pastoreo extensivo de ganado gestionan interacciones complejas entre las personas, los rebaños de múltiples especies y las condiciones ambientales variables, creando resiliencia y contribuyendo a los servicios ecosistémicos como la dispersión de semillas, la preservación del hábitat y la fertilidad del suelo. Si bien los enfoques agroecológicos se esfuerzan por maximizar las sinergias, las compensaciones también ocurren en los sistemas naturales y humanos. Por ejemplo, la asignación de los derechos de uso o acceso a los recursos a menudo implica compensaciones. Para promover sinergias dentro del sistema alimentario más amplio y gestionar mejor las compensaciones, la agroecología enfatiza la importancia de las asociaciones, la cooperación y la gobernanza responsable, involucrando a diferentes actores a múltiples escalas. 

Reciclaje: 

Los residuos son un concepto humano, no existen en los ecosistemas naturales. Al imitar los ecosistemas naturales, las prácticas agroecológicas apoyan los procesos biológicos que impulsan el reciclaje de nutrientes, biomasa y agua dentro de los sistemas de producción, aumentando así la eficiencia en el uso de los recursos y minimizando los desechos y la contaminación. El reciclaje puede tener lugar tanto a escala de granja como dentro de los paisajes, a través de la diversificación y la creación de sinergias entre diferentes componentes y actividades. Por ejemplo, los sistemas agroforestales que incluyen árboles de enraizamiento profundo pueden capturar los nutrientes perdidos más allá de las raíces de los cultivos anuales. Los sistemas de cultivo y ganadería promueven el reciclaje de materiales orgánicos mediante el uso de estiércol para el compostaje o directamente como fertilizante, y residuos y subproductos de cultivos como alimento para el ganado. El ciclo de nutrientes representa el 51 por ciento del valor económico de todos los servicios ecosistémicos que no se aprovisionan, y la integración del ganado juega un papel importante en esto. Del mismo modo, en los sistemas de arroz-pescado, los animales acuáticos ayudan a fertilizar el cultivo de arroz y reducir las plagas, reduciendo la necesidad de fertilizantes externos o insumos de pesticidas. El reciclaje ofrece múltiples beneficios al cerrar ciclos y reducir los residuos, lo que se traduce en una menor dependencia de los recursos externos, aumentando la autonomía de los productores y reduciendo su vulnerabilidad a los choques climáticos y de mercado. El reciclaje de materiales y subproductos orgánicos ofrece un gran potencial para las innovaciones agroecológicas. 

Resiliencia 

Los sistemas agroecológicos diversificados son más resistentes: tienen una mayor capacidad para recuperarse de perturbaciones, incluidos eventos climáticos extremos como sequías, inundaciones o huracanes, y para resistir el ataque de plagas y enfermedades. Después del huracán Mitch en América Central en 1998, las granjas biodiversas, incluidas la agrosilvicultura, la agricultura de contorno y el cultivo de cobertura, retuvieron entre un 20 y un 40 por ciento más de tierra vegetal, sufrieron menos erosión y experimentaron menores pérdidas económicas que las granjas vecinas que practican monocultivos convencionales. Al mantener un equilibrio funcional, los sistemas agroecológicos son más capaces de resistir el ataque de plagas y enfermedades. Las prácticas agroecológicas recuperan la complejidad biológica de los sistemas agrícolas y promueven la comunidad necesaria de organismos que interactúan para autorregular los brotes de plagas. A escala paisajística, los paisajes agrícolas diversificados tienen un mayor potencial para contribuir a las funciones de control de plagas y enfermedades. Los enfoques agroecológicos también pueden mejorar la resiliencia socioeconómica. A través de la diversificación y la integración, los productores reducen su vulnerabilidad en caso de que falle un solo cultivo, una especie ganadera u otro producto básico. Al reducir la dependencia de insumos externos, la agroecología puede reducir la vulnerabilidad de los productores al riesgo económico.  

Valores humanos y sociales

La agroecología pone un fuerte énfasis en los valores humanos y sociales, como la dignidad, la equidad, la inclusión y la justicia, todos contribuyendo a la mejora de la dimensión de los medios de vida de los ODS. Pone las aspiraciones y necesidades de aquellos que producen, distribuyen y consumen alimentos en el corazón de los sistemas alimentarios. Al desarrollar la autonomía y las capacidades de adaptación para gestionar sus agroecosistemas, los enfoques agroecológicos empoderan a las personas y las comunidades para superar la pobreza, el hambre y la malnutrición, al tiempo que promueven los derechos humanos, como el derecho a la alimentación y la administración del medio ambiente para que las generaciones futuras también puedan vivir en prosperidad. La agroecología busca abordar las desigualdades de género mediante la creación de oportunidades para las mujeres. A nivel mundial, las mujeres constituyen casi la mitad de la fuerza laboral agrícola. También desempeñan un papel vital en la seguridad alimentaria de los hogares, la diversidad dietética y la salud, así como en la conservación y el uso sostenible de la diversidad biológica. A pesar de ello, las mujeres siguen estando marginadas económicamente y son vulnerables a las violaciones de sus derechos, mientras que sus contribuciones a menudo siguen sin ser reconocidas. La agroecología puede ayudar a las mujeres rurales en la agricultura familiar a desarrollar mayores niveles de autonomía mediante la construcción de conocimiento, a través de la acción colectiva y la creación de oportunidades para la comercialización. La agroecología puede abrir espacios para que las mujeres sean más autónomas y empoderarlas a nivel familiar, comunitario y más allá, por ejemplo, a través de la participación en grupos de productores. La participación de las mujeres es esencial para la agroecología y las mujeres son con frecuencia las líderes de los proyectos de agroecología. En muchos lugares del mundo, los jóvenes rurales se enfrentan a una crisis de empleo. La agroecología proporciona una solución prometedora como fuente de empleos decentes. La agroecología se basa en una forma diferente de producción agrícola que es intensiva en conocimiento, respetuosa con el medio ambiente, socialmente responsable, innovadora y que depende de mano de obra calificada. Mientras tanto, los jóvenes rurales de todo el mundo poseen energía, creatividad y el deseo de cambiar positivamente su mundo. Lo que necesitan es apoyo y oportunidades. 

Cultura y tradiciones alimentarias 

La agricultura y la alimentación son componentes fundamentales del patrimonio humano. Por lo tanto, la cultura y las tradiciones alimentarias desempeñan un papel central en la sociedad y en la configuración del comportamiento humano. Sin embargo, en muchos casos, nuestros sistemas alimentarios actuales han creado una desconexión entre los hábitos alimentarios y la cultura. Esta desconexión ha contribuido a una situación en la que el hambre y la obesidad coexisten, en un mundo que produce suficientes alimentos para alimentar a toda su población. Casi 800 millones de personas en todo el mundo padecen hambre crónica y 2 mil millones sufren deficiencias de micronutrientes. Mientras tanto, ha habido un aumento desenfrenado de la obesidad y las enfermedades relacionadas con la dieta; 1.900 millones de personas tienen sobrepeso u obesidad y las enfermedades no transmisibles (cáncer, enfermedades cardiovasculares, diabetes) son la causa número uno de mortalidad mundial. Para abordar los desequilibrios en nuestros sistemas alimentarios y avanzar hacia un mundo con hambre cero, el aumento de la producción por sí solo no es suficiente.  

La agroecología juega un papel importante en el reequilibrio de la tradición y los hábitos alimentarios modernos, reuniéndolos de una manera armoniosa que promueve la producción y el consumo de alimentos saludables, apoyando el derecho a una alimentación adecuada. De esta manera, la agroecología busca cultivar una relación saludable entre las personas y los alimentos. La identidad cultural y el sentido del lugar a menudo están estrechamente vinculados a los paisajes y los sistemas alimentarios. A medida que las personas y los ecosistemas han evolucionado juntos, las prácticas culturales y los conocimientos indígenas y tradicionales ofrecen una gran cantidad de experiencia que puede inspirar soluciones agroecológicas. Por ejemplo, la India es el hogar de aproximadamente 50,000 variedades autóctonas de arroz, criadas durante siglos por su sabor específico, propiedades nutricionales y de resistencia a las plagas, y su adaptabilidad a una variedad de condiciones. Las tradiciones culinarias se construyen en torno a estas diferentes variedades, haciendo uso de sus diferentes propiedades. Tomando como guía este conjunto acumulado de conocimientos tradicionales, la agroecología puede ayudar a realizar el potencial de los territorios para sostener a sus pueblos.

Este post se ha preparado a partir de la información publicada por FAO en Agroecology Knowledge Hub

Modeling of bioreactors using artificial intelligence techniques

 

Entre los días 4 y 7 de abril tendremos stand en Fruit Logistic Berlin, la feria más importante del mundo de los productos frescos. El stand estará atendido por TECNOCE, y la novedad principal es exponer las últimas investigaciones de la empresa sobre como la inteligencia artificial puede ser utilizada para acelerar los procesos biológicos que tienen lugar en los bioreactores.

TECNOCE extendió sus acciones de prototipaje hacia los bioreactores en el año 2.018 y desde entonces venimos trabajando en las tecnicas de modelización de estos procesos, en el diseño y fabricación de bioreactores, y en el estudio de las variables físicas y químicas que aceleran o inhiben estos procesos. Estos estudios confluyeron con otra línea de investigación que iniciamos en 2.016 y es la modelización de procesos energéticos mediante el cálculo en tiempo real de sus interacciones energéticas e hidráulicas. Actualmente trabajamos en investigar como la inteligencia artificial puede utilizarse para acelerar los procesos en los bioreactores. Tras más de cuatro años de investigación, y apoyando a grupos de investigación que usan los bioreactores en sus trabajos, expondremos en Berlín los últimos avances de esta línea de investigación.

¿Qué es la modelización de un bioreactor?

Un bioreactor es simplemente un recipiente o un sistema en el que se mantiene un ambiente biológicamente activo y  tiene innumerables aplicaciones prácticas. Pero para conseguir que prosperen microorganismos o sistemas biológicamente activos es necesario conseguir mantener las condiciones ambientales óptimas para el organismo (pH, temperatura, concentración de oxígeno, etc). Los procesos desarrollados durante años en nuestra planta experimental eran esencialmente los mismos que los que se requieren en los bioreactores. En consecuencia, comenzamos a investigar con más detalle como nuestra expecialización en procesos podía aplicarse para poder modelizar los procesos que tienen lugar en los bioreactores.

Mantenimiento de un ambiente biológicamente activo

 Para poder mantener un ambiente biológicamente activo trabaja sobre las condiciones en el interior del bioreactor actuando sobre las siguientes variables:

1. Aumentando la temperatura aportando energía térmica.
2. Enfriando el bioreactor.
3. Haciendo circular el fluido en su interior.
4. Aportando oxígeno disuelto al interior.
5. Agitando el fluido.
6. Aportando agentes químicos para conseguir la cantidad de ácidos o sales precisas.
   

Monitorización de variables del proceso

 En primer lugar analizamos cómo se monitorizan las variables del proceso determinando que es necesario supervisar variables físicas simples, también químicas y llevar a cabo análisis del laboratorio que nos ayuden a determinar el éxito del proceso que estamos fermentando.

 

 

 

Las energías fotovoltaicas y eólicas requieren menos consumo de agua que las convencionales

 Los datos de un estudio desarrollado a partir de la metodología nexus demuestran que las necesidades de agua que se requieren para producir energía eléctrica son mucho menores con las energías fotovoltaica y eólica que con las energías convencionales (Source: IRENA, 2015, based on NREL data). Los datos proceden de NREL (Laboratorio Nacional de Energías Renovables de los Estados Unidos) y demuestran que tanto la eólica como la fotovoltaica son las tecnologías óptimas para su utilización donde el agua es un bien costoso.

Hace muchos años que vengo explicando en este blog que los cálculos de rentabilidad de las energías estaban mal hechos, porque se limitaban a comparar lo que costaba producir, y no lo que costaba consumir. Ahora cuando la gente ve el recibo de la luz se le dispara se entiende lo que quería decir. El coste de la energía tiene muchos componentes, y no solamente la generación, uno de ellos es el uso del agua. Las energías convencionales como la fotovoltaica, el carbón o los ciclos combinados son muy intensivas en consumo de agua por lo que requieren enormes infraestructuras, costes de mantenimiento grandes, y muchas pérdidas de agua sobre todo por evaporación. Solamente hay una fuente de energía renovable muy intensiva en consumo de agua, que es la CSP, o solar térmica central.

Global polluting fuel and technology use for low and middle-income countries

 

The map that we show is conclusive and shows which are the regions of the world in which there is the greatest need to change current systems to produce heat:  Sub-Saharan Africa and some countries in South Asia.  

 

These countries are having an impact on global warming in a two-way, in the first place by the massive use of an unsustainable resource such as the use of tropical forests, and secondly by emissions of greenhouse gases into the atmosphere. The use of polluting fuel and technologies for cooking, heating and lighting harms human health and the environment. Access to and long-term use of clean energy is essential for reducing air pollution, combating climate change and ensuring equitable development.  The situation is particularly worrying in sub-Saharan Africa, in the interior of Africa, in the large river basins of the Congo River, Niger, Senegal and at the head of the Nile. These regions are home to the greatest biodiversity on the planet, especially in the vast jungles of the Congo Basin. The Congo Basin (French: Bassin du Congo) is the sedimentary basin of the Congo River. The Congo Basin is in Central Africa, in a region known as west equatorial Africa. The Congo Basin has been inhabited by humans for more than 50,000 years and it provides food, fresh water and shelter to more than 75 million people. Congo Basin countries rely more on wood-based biomass to meet their energy needs than most other countries in the world. Wood fuel production is increasing in Congo Basin countries.

 

El CO2 en la atmósfera no se frena, sino que cada vez aumenta a mayor velocidad

 Los datos científicos son más que evidentes, ya no es que  no se esté frenando el aumento del CO2 en la atmósfera, sino que las emisiones humanas cada vez se aceleran más. La gráfica de los registros del CO2 atmosférico proporcionadas por el Loa Observatory muestran la vertiginosa aceleración de la proporción de CO2 que contiene el aire atmosférico. Tan solo en sesenta años ha aumentado este gas de efecto invernadero un 31 %, y está ya en alrededor de 420 ppm.

Estas emisiones permanecerán en la atmósfera durante siglos, pues el problema es que se van acumulando, y por lo tanto las perturbaciones en el clima se van agravando. Las emisiones de CO2 y la temperatura continuarán elevándose, a menos que las emisiones netas declinen a cero.

Parece evidente que habrá que tomar medidas muy drásticas en el futuro para siquiera aproximarse a los objetivos del Acuerdo de París. Los objetivos del acuerdo son ya una ilusión porque lo que se pretendía era que los esfuerzos conjuntos de la humanidad consiguiesen limitar el incremento de la temperatura a 1,5 ºC por encima de los niveles preindustriales.

Los riesgos para los sistemas naturales y humanos van aumentando conforme la temperatura se va elevando y las preocupaciones aumentan en todas las regiones.

Experimental plant for energy modeling of new off-grid agrobiotechnological applications for remote locations

Project description

 

Background

Over the years, the world is facing an energy transition that is accelerating more and more. Energy prices are taking their toll on an increasing number of activities and alternatives are being sought. Renewable and residual energies can be used for different applications that until now have been used very little. The integration of energy as a way to optimize costs is sought in more and more processes. TECNOCE, S.L. has been working for more than 20 years just in this line of research

 Goal

The goal was to develop practical applications in which the use of renewable energies would be competitive. To this end, a off-grid experimental plant was built in Extremadura (Spain), located at an altitude of 700 m. Over the years we realized that working at an altitude of 700 meters allowed us to do so in a microclimate that facilitated the development of appropriate applications to promote the use of endogenous resources in mountain areas.

 

La planta primero se centró en la investigación de la energía fotovoltaica, a partir de 2.009 la energía térmica y en 2.016 las aplicaciones en invernadero de estas energías. En los últimos años, en el proyecto participan otras empresas y grupos de investigación, buscando soluciones híbridas para aplicaciones en lugares remotos. Estas aplicaciones son deshidratación, la hibridación con biogás y la fermentación. Los proyectos que se vienen ejecutando en esta planta han contado con el apoyo financiero parcial de organismos e instituciones de Extremadura, pues es una de las primeras iniciativas que en el mundo abordan de forma sistemática el desarrollo de productos destinados a lugares remotos.

Las inversiones en equipamiento obtuvieron una financiación parcial por parte de la Consejería de Economía e Infraestructuras de la Junta de Extremadura. Se colaboró también con diversos organismos autonómicos con el objetivo de establecer sinergias: Universidad de Extremadura, Fundación Universidad y Sociedad y Parque Científico y Tecnológico de Extremadura. Especial atención de prestó al desarrollo de proyectos fin de carrera y colaboraciones con post-titulados de forma que se pudiese llevar a cabo una amplia investigación inicial en los diferentes productos que deseábamos desarrollar.

Durante el desarrollo de la planta se subcontrataron con empresas especializadas acciones de diseño, de programación web y de análisis económico y financiero. El resto de las necesidades de diseño se cubrieron con medios propios.

Pronto nos dimos cuenta de la importancia que tenía diseñar métodos de montaje e instalación con máximo rigor, más aún considerando que nuestros productos están especialmente pensados para lugares remotos. La formación de nuevos profesionales pensada para tener una cantera de posibles trabajadores fue también una prioridad. Para ello se firmó acuerdo de colaboración con el área de Mecatrónica Industrial de la Escuela Virgen de Guadalupe de Badajoz. Con el objetivo de ensayar nuevos desarrollos de aplicaciones térmicas con energías renovables se construyó en la localidad de Valencia de Alcántara (Cáceres) una planta piloto totalmente funcional dotada de la última tecnología en instrumentación, automatización y control. Esta planta piloto está construida a 700 metros de altitud  no está conectada a las redes eléctricas públicas, por lo que se trata de un lugar idóneo para realizar ensayos térmicos durante los meses fríos. Una de las principales características de nuestra planta piloto es que no está conectada a las redes eléctricas públicas, sino que trabaja exclusivamente usando energía solar. El calor se obtiene mediante captadores térmicos y la alimentación eléctrica de bombas, motores y su instrumentación se consigue usando energía solar fotovoltaica. El objetivo de construir esta planta piloto fue la de disponer de un lugar donde poder ensayar el comportamiento de una instalación de generación de energía solar térmica y poder desarrollar aplicaciones prácticas en el medio rural, prescindiendo del uso de energías convencionales. La energía solar térmica es variable, y sólo está estudiada en detalle en las aplicaciones residenciales, comerciales y en menor medida industriales. Pero existe poca información sobre su utilidad en aplicaciones rurales como la calefacción de invernaderos, el secadero de productos agrícolas, el calentamiento de animales y muchas otras aplicaciones más. Trabajando en el entorno adecuado la planta pretende investigar este tipo de soluciones y demostrar su viabilidad en lugares donde no hay energía eléctrica disponible. El proyecto nos permite montar las aplicaciones desarrolladas y ponerlas a punto probando su funcionamiento real en diferentes condiciones. Exploramos en tiempo real cómo se produce el calentamiento, la forma de optimizar los circuitos, la energía térmica producida, consumida y perdida. De esta forma es luego sencillo desarrollar kits modulares que faciliten su comercialización e integración en procesos existentes.

Financiación

 La planta piloto fue construida mayoritariamente con fondos propios, con una inversión hasta el momento de unos 156.000 euros. Una parte de estos recursos (aproximadamente el 20 % se obtienen a partir de proyectos de ayuda a la I+D.

A partir de 2.019 se desarrolló otro nuevo proyecto investigando las variables del invernadero.

 Descripción de la planta piloto

 Proceso híbrido de gestión de la energía distribuida

El proceso híbrido que se ha desarrollado en la planta piloto permite generar simulaciones complejas en los que integramos diferentes energías para poder ejecutar aplicaciones de forma que sea factible usar en cada momento la fuente de energía adecuada y optimizar de esta forma el uso de las energías renovables. La automatización y la hibridación nos permiten gestionar procesos usando una cantidad limitada de energía y optimizar tanto los procesos como las aplicaciones, alcanzando la viabilidad económica. La planta ha sido construida pieza a pieza, sin subcontratación, se registraron todos los elementos, sus mediciones, y los tiempos empleados en el diseño, construcción, puesta en marcha, e investigaciones llevadas a cabo con cada prototipo.

Plataforma para la monitorización de variables de procesos

En 2.021, tras varios años de investigación, TECNOCE, S.O. acabó el desarrollo del código fuente, programado en software libre, que permite sensorizar en tiempo real múltiples variables de proceso de forma más competitiva que las soluciones de propietario. Esta plataforma está expresamente pensada para el análisis de las variables energéticas del proceso y especialmente para calcular indicadores de impacto.

Zonas de prototipaje

El equipamiento y aplicaciones con las que trabajamos en la planta son las siguientes: 

Zona A (2.003): Prototipaje de sistemas Off-Grid PV

Es la primera zona de investigación, que comenzó a desarrollarse en 2.003, cuando los sistemas off-grid eran de muy pequeña dimensión. Aquí se han desarrollado de forma pionera en España las técnicas de riego por goteo solar, y también la hibridación de tecnologías. Los elementos principales son:

1. Photovoltaic electric power generation system with batteries. Se dispone de una instalación fotovoltaica funcional con el objetivo de disponer siempre de energía eléctrica para procesos comunes. Se alimenta un inversor trifásico de 10 kW y 9,72 kW en paneles fotovoltaicos. Así se proporciona energía proporciona energía eléctrica a todos los sistemas.  
2. Sistema fotovoltaico sin baterías. Esta instalación está destinada al ensayo de motores y bombas trabajando directamente con energía solar sin el uso de baterías. 
   

 

 Zona B: Prototipaje de aplicaciones térmicas para aplicaciones remotas

1. Solar thermal energy system for hot water production. Se dispone de una instalación funcional forzada con la cual simulamos el proceso completo de producción, almacenamiento y consumo de calor. Esta instalación está compuesta de tres captadores solares con rendimiento industrial. La red de agua caliente tiene tres circuitos secundarios para prototipaje: invernadero, cámara de germinación y ACS.
   
2. Solar hot air jet production: Varios prototipos se construyeron para lanzar al mercado productos de generación de aire caliente totalmente renovable, varios resultaron ser un fracaso pero en algunos se ha alcanzado ya TRL8  y se han comercializado y utilizado con total satisfacción de los usuarios.
   
3. Plataforma de sensores desarrollada con software libre. TECNOCE, S.L. ha desarrollado íntegramente el código fuente de una plataforma programada 100 % en LINUX y otros programas de software libre. Esta plataforma está integrada en toda la planta piloto de forma que se obtienen mediciones en tiempo real de puntos seleccionados para obtener valores de temperatura, caudales, presiones, medición de par motor, voltaje, así como analizadores de energía. La plataforma tiene varias ventajas respecto a las soluciones habituales de propietario: a) nos permite hacer monitorización, registro, y almacenamiento en base de datos de mediciones en tiempo real, b) no usamos sistemas de propietario lo cual permite utilizar cualquier hardware o sensor y de esta forma abaratamos la monitorización masiva de datos, d) hacemos automáticamente los cálculos de las ecuaciones de la hidráulica, HVAC systems, piping systems, control pumps, rendimiento de motores, consumos eléctricos, procesos de enfriamiento y calentamiento, etc.
   
4. Analizador avanzado de redes. Se trata de un sistema que permite analizar en tiempo real todos los parámetros eléctricos de cualquiera de los circuitos presentes en la planta.
5. Sistema de gestión de cargas. Este sistema está pensado para poder ordenar la conexión y desconexión de cargas en función de los valores de variables analógicas y digitales.
6. Plataforma para el prototipaje de aplicaciones con PLCs. En la planta se dispone también de PLCs con el objetivo de desarrollar diferentes formas de actuar sobre bombas y motores en función de variables analógicas y digitales.
7. Telecontrol. Se dispone también de una unidad de telecontrol vía router industrial con el objetivo de poder actuar de manera remota sobre todos los sistemas de la planta piloto. Esto nos permite operar y supervisar desde cualquier lugar del mundo.
8. Control del movimiento: El control del movimiento de bombas y motores se realiza mediante variadores de frecuencia. Actuando sobre la frecuencia de la red que alimenta un motor podemos variar su forma de funcionamiento, incluyendo consumos y caudales para el caso de las bombas. Los variadores tienen múltiples aplicaciones.
9. Estación meteorológica con registro en tiempo real. Se dispone de una estación meteorológica avanzada con la que podemos registrar todas las variables meteorológicas del lugar en tiempo real.
10. Recinto aislado. El recinto aislado se construyó de forma que se conoce la resistencia térmica y nos permite estudiar el comportamiento del calor con diferentes temperaturas exteriores. Dispone también de tres circuitos de tubos radiantes con el objetivo de analizar el comportamiento del recinto en función de diferentes variables.
11. Analizadores de energía térmica en tiempo real. Son analizadores destinados a conocer la energía térmica que circula por el circuito primario y secundario.

Aplicaciones

En la planta piloto se investigan aplicaciones dentro de nuestro proyecto de investigación o en colaboración con organismos científicos de investigación. Para estos últimos se TECNOCE, S.L. construye los prototipos. Las aplicaciones investigadas son las siguientes:

• Aplicaciones fotovoltaicas off-grid, con y sin baterías.
• Biodigestor de 2.000 litros para producción de aire caliente y triturador de residuos.
• Producción de energía con biomasa.
• Red de agua caliente y depósitos de acumulación (1.200 litro). 
• Construcción de un fermentador con sistemas de agitación, movimiento de fluidos y
  

Las aplicaciones agrobiotecnológicas que se obtienen son las siguientes:

• Cámara frigorífica solar.
• Red de distribución de energía eléctrica trifásica.
• Deshidratador.
• Prototipo de riego solar.
• Cámara de enraizamiento.
• Fermentador.
• Sala isotérmica para investigación de aplicaciones que requieran calor.
• Circuito de agua caliente.
  

¿Dónde emplean su dinero los fondos de lucha contra el cambio climático?

 

En este blog llevamos muchos años hablando de tecnologías limpias, de eficiencia energética y de mejoras de procesos. Nos alegra que por fin las cosas estén cambiando y haya actualmente un giro radical hacia las tecnologías limpias.

 

En este mapa mostramos los países donde se está desviando el esfuerzo inversor para tratar de adaptar economías a los graves efectos del cambio climático. La situación es muy crítica sobre todo ne África y por ello los esfuerzos están orientándose hacia el continente.

https://www.carbonbrief.org/mapped-where-multilateral-climate-funds-spend-their-money

Lo humanos como causa principal del calentamiento global

 

En los últimos 800.000 años, los factores naturales han hecho que la concentración de dióxido de carbono atmosférico (CO2) varíe dentro de un rango de aproximadamente 170 a 300 partes por millón (ppm). Sin embargo, la concentración de CO₂ en la atmósfera ha aumentado aproximadamente un 35 por ciento desde el inicio de la revolución industrial. A nivel mundial, en las últimas décadas, alrededor del 80 por ciento de las emisiones de CO₂ inducidas por el hombre provenían de la quema de combustibles fósiles, mientras que alrededor del 20 por ciento se debieron a la deforestación y a las prácticas agrícolas asociadas. En ausencia de medidas de control sólidas, las emisiones proyectadas para este siglo darían lugar a que la concentración de CO2 aumentara a un nivel que es aproximadamente 2 a 3 veces el nivel más alto que ocurre en la era glacial-interglacial, que abarca los últimos 800.000 años o más. Este enorme incremento en la concentración de CO2 solamente puede tener origen en las actividades humanas, ya que en las últimas décadas la energía del sol ha seguido sus ciclos naturales y pese a ello la temperatura de la tierra no para de aumentar.

Las imagenes con la que ilustramos este post procede del NOAA, National Centers for Environmental Information

La caída exponencial del precio de las baterías de litio hace aparecer nuevas perspectivas para la generación distribuida

 

Las baterías de iones de litio convencionales, que ahora entran en el mercado gracias a la rápida expansión de los vehículos eléctricos, eran una propuesta costosa hace apenas una década. Los paquetes de baterías de iones de litio costaban US$1.183 por kilovatio hora en 2010; nueve años más tarde, el precio había caído casi diez veces a US$156/kWh en 2019, según datos de BloombergNEF. Esta drástica caída de precio ha sido más rápida de lo esperado y abre muchas puertas a las aplicaciones de generación distribuida que requieren el uso de baterías. 

La expansión en la producción de vehículos eléctricos es el motivo fundamental que ha provocado el incremento de la producción y la innovación en la química de las baterías. Los fabricantes se han estado alejando de algunos componentes costosos de las baterías de litio como el cobalto, y aumentando el diseño de baterías de níquel pesado, que se ha vuelto más baratos de producir a medida que las fábricas se expanden. 

Hace una década, había presión para desarrollar el mercado de vehículos eléctricos para construir automóviles y camiones en lugares donde las emisiones de carbono estaban empezando a ser reguladas, como en la Unión Europea. El paso de usar litio para baterías de ordenadores a hacerlo en los vehículos ha sido determinante. Desde entonces, el sector de la batería ha hecho grandes avances en la reducción de costes, ajustando los materiales en las baterías para utilizar metales más baratos y menos cuestionables éticamente mientras que se beneficia de la economía de escala. Todos los fabricantes de automóviles están transformando sus procesos de producción para adaptarse al mercado eléctrico, por ejemplo BMW pretende que el 20 % de sus vehículos nuevos sea eléctrico para 2.023. 

Los fabricantes se están acercando a un punto en el que los vehículos eléctricos alcanzarán la paridad de costes con los alimentados por combustibles fósiles en alrededor de 100 dólares EE.UU./kWh, o tal vez un poco menos, dijeron los expertos. Ese precio es ampliamente visto como un punto de inflexión en el sector, donde los consumidores ya no considerarán los vehículos eléctricos como opciones más caras. Los costes de las baterías pronosticados por BloombergNEF caerán por debajo de US$100/kWh en 2024 y alcanzarán alrededor de US$60/kWh para 2030. Del mismo modo, los analistas de Bernstein han proyectado 2024 como el año en que los vehículos eléctricos convencionales alcanzan la paridad de costes con los vehículos de gas y diésel, mientras que los líderes de vehículos eléctricos en el sector pueden llegar al mismo punto en 2022 o 2023. 

Si bien esto se logrará sin grandes innovaciones en las baterías de iones de litio, la tecnología de iones de litio madura se acerca rápidamente a los límites de cuánto se puede mejorar, dijeron los expertos a S&P Global Market Intelligence. Un químico de batería, un científico líder de baterías de iones de litio que ha llevado a cabo investigaciones para un importante fabricante de vehículos eléctricos que depende de la tecnología, dijo que las baterías de iones de litio han comenzado a maximizar en ciertos frentes como el precio, la densidad de energía y la velocidad de carga. 

"No hay ningún impulso gigante", dijo el químico. Desde su punto de vista, las mejoras incrementales pueden ser suficientes para satisfacer a los consumidores, mientras que cualquier revoluciones de baterías de tecnologías no probadas permanecen años libres. 

"Hoy se puede hacer muy bien con las baterías de iones de litio", dijo. "Y al ayudar a reducir el costo, eso va a mejorar la penetración en el mercado de toda la tecnología". 

Venkat Viswanathan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Carnegie Mellon, estuvo de acuerdo en que la tecnología está llegando a sus límites. Espera que los precios de las baterías de iones de litio todavía podrían disminuir en alrededor de un 20% y un 30%, pero que probablemente no se obtengan mucho más baratos. 

"Nos estamos acercando rápidamente a los límites de los costos de las materias primas", dijo Viswanathan. 

Artículo original en spglobal