3. ¿Cuál es la razón por la cual la celulosa es difícil de disolver y derretir?
A medida que se acerca el fin de año, es hora de que todos los ámbitos de la vida hagan un balance de los logros y arrepentimientos de los últimos 12 meses. Como publicación hermana de Nature, Scientific American convocó recientemente a un panel de los principales expertos en tecnología internacionales junto con el Foro Económico Mundial para seleccionar las "Diez principales tecnologías emergentes" de 2019.
En comparación con la publicación científica profesional "Nature", "Scientific American" se posiciona más como una publicación de divulgación científica y es más popular. Esta revista no revisa manuscritos de manera revisada por pares, similar a Nature. En cambio, proporciona un foro abierto para presentar teorías científicas y nuevos descubrimientos científicos. Su audiencia incluye propietarios de empresas, altos directivos, formuladores de políticas y líderes de opinión, y Nature tiene una. audiencia académica complementaria.
Por lo tanto, las diez principales tecnologías emergentes de 2019 seleccionadas esta vez no son puramente los logros más avanzados y vanguardistas en el campo académico, sino que también se centran en su integración con la industria actual. Los criterios para esta selección incluyen las siguientes preguntas: ¿Las tecnologías nominadas tienen el potencial de generar beneficios sociales y económicos significativos? ¿Pueden cambiar los métodos de producción actuales? ¿Están todavía en las primeras etapas de desarrollo pero atraen a laboratorios de investigación, empresas o muchos? ¿Interés de los inversores? ¿Es probable que logren avances significativos en los próximos años?
Después de 4 reuniones virtuales, los expertos en tecnología seleccionaron las siguientes 10 tecnologías emergentes que probablemente se desarrollarán rápidamente en los últimos años:
1. Bioplásticos
El medio ambiente ecológico ha sido un tema candente en los últimos años. Entre ellos, los residuos plásticos se han convertido en un factor importante que amenaza la ecología mundial. Según el Foro Económico Mundial, en 2014 se produjeron en todo el mundo 311 millones de toneladas de plástico y se espera que esta cifra se triplique para 2050. Sin embargo, sólo el 15% del plástico se recicla y la mayor parte del resto se quema, se deposita en vertederos o incluso se desecha directamente en la naturaleza.
Debido a que los plásticos tradicionales son difíciles de degradar, pueden existir en el entorno natural durante cientos de años. Si se arrojan al mar, el problema será más grave: la vida marina podría devorarlos accidentalmente. y luego ingresa al cuerpo humano a través de la cadena alimentaria. Según observaciones de las heces de voluntarios de la Universidad de Medicina de Viena, Austria, se estima que cada persona ingiere alrededor de 73.000 piezas de microplásticos cada año.
La crisis del plástico es inminente, lo que puede promover el desarrollo de la industria del plástico biodegradable y crear una economía del plástico "circular".
Los llamados plásticos biodegradables se refieren a plásticos producidos bajo la acción de microorganismos a partir de sustancias naturales como el almidón. Su fuente y resultado de su transformación es la biomasa. Al igual que los plásticos químicos derivados de petroquímicos, los bioplásticos están compuestos de polímeros (moléculas de cadena larga) que pueden moldearse en varias formas cuando están en estado líquido.
Investigaciones anteriores se centraron en cómo fabricar plásticos a partir de maíz, caña de azúcar o grasa residual y aceite de cocina. Sin embargo, los productos generalmente no tienen la resistencia mecánica ni las propiedades visuales de los plásticos tradicionales, lo que los dificulta su aplicación. a gran escala. Sin embargo, se ha producido un punto de inflexión. Recientemente, los científicos han comenzado a estudiar cómo producir plásticos a partir de celulosa y lignina (materia seca de las plantas) para superar las deficiencias mencionadas.
La celulosa y la lignina son los polímeros orgánicos más abundantes en la Tierra y son los principales componentes de las paredes celulares de las plantas.
Entre ellos, los monómeros de lignina están compuestos por anillos aromáticos, que son también las estructuras que proporcionan resistencia mecánica en algunos plásticos tradicionales. La lignina es insoluble en la mayoría de los disolventes, pero los investigadores han encontrado formas de separarla de la madera y las plantas leñosas utilizando líquidos iónicos. Las enzimas genéticamente modificadas, similares a las de hongos y bacterias, pueden descomponer la lignina disuelta en sus componentes.
En la actualidad, la industria se ha centrado en este avance y muchas empresas de biotecnología, incluidas empresas afiliadas al Imperial College de Londres, han invertido grandes esfuerzos en este campo. Se puede esperar que mientras se resuelvan los problemas de costos y de tierra y agua, esta industria marcará el comienzo de un crecimiento explosivo.
2. Robots sociales
Los robots se han utilizado ampliamente en la industria, la medicina y otros campos, pero todavía existe una gran brecha entre esto y la imaginación de la gente sobre las máquinas "humanas".
Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de inteligencia artificial (IA) en los últimos años ha brindado a los humanos la oportunidad de transformar el conocimiento de psicología y neurociencia acumulado durante miles de años en algoritmos, permitiendo a los robots no solo reconocer voces, sino también rostros. y Emociones, y la capacidad de responder adecuadamente a señales verbales y no verbales complejas. Además, en el futuro también podrán establecer contacto visual con los humanos.
En términos generales, los robots se parecen cada vez más a "personas" y su capacidad para comunicarse con las personas es cada vez más fuerte.
Por tanto, los robots sociales tienen buenas perspectivas de desarrollo. De hecho, las industrias relacionadas han comenzado a tomar forma. Por ejemplo, el robot "Pepper" lanzado por SoftBank Robotics ha enviado más de 15.000 robots. Este tipo de robot ya puede reconocer rostros humanos y emociones humanas básicas, mantener conversaciones a través de la pantalla táctil del "cofre" y brindar servicios de orientación y comunicación a clientes en los principales hoteles, aeropuertos y centros comerciales de todo el mundo.
La confianza de los expertos técnicos en el crecimiento de la industria de los robots sociales también proviene de un campo especial: el cuidado de las personas mayores. La tendencia al envejecimiento se está intensificando en muchas regiones del mundo. Este es un campo excelente para las aplicaciones robóticas y muchas empresas están mirando este punto caliente. Además, hay espacio para los robots sociales tanto en el ámbito del consumo como en el de la crianza de los hijos.
Según Scientific American, se estima que las ventas mundiales de robots de consumo alcanzarán los 5.600 millones de dólares en 2018. A finales de 2025, este mercado crecerá hasta los 19.000 millones de dólares, con 6.500 robots vendidos anualmente. .
3. Equipos microópticos
Como campo especializado, no mucha gente parece preocuparse por los avances tecnológicos en la industria óptica, pero de hecho, las aplicaciones de productos relacionados siempre lo han hecho. estado estrechamente relacionado con nuestras vidas. Por ejemplo, es difícil crear lentes diminutas utilizando tecnologías tradicionales de corte y doblado de vidrio. Por lo tanto, cuando las lentes de las cámaras de los teléfonos móviles se apilan para lograr un enfoque preciso, es difícil que los teléfonos móviles sigan siendo más delgados y livianos. Además, las herramientas ópticas avanzadas como los microscopios también sufren este problema.
Los ingenieros han descubierto una forma mágica de utilizar metal en lugar de vidrio para crear instrumentos ópticos. Esta tecnología requiere el uso de una placa de metal extremadamente delgada, de menos de 1 micrón de espesor. En su superficie, los ingenieros utilizan procesos a nivel nanométrico para agregar diferentes protuberancias, depresiones y perforaciones.
Cuando la luz incidente incide en estos lugares, la polarización, la intensidad, la fase, la dirección y otras propiedades de la luz cambiarán. Al posicionar objetos con precisión a escala nanométrica, es posible garantizar que la luz emitida por los materiales metálicos tenga las características seleccionadas. La característica más destacada de esta "lente metálica" es que es muy delgada. Los ingenieros pueden apilar varias carcasas metálicas para fabricar componentes pequeños.
El año pasado, los investigadores científicos lograron un gran avance tecnológico en esta tecnología, resolviendo el problema de la aberración cromática de las nuevas lentes. Este problema surge del hecho de que cuando se obtienen imágenes de luz blanca a través de una lente típica, la luz de diferentes longitudes de onda tiene diferentes índices de refracción, lo que hace que luces de diferentes colores tengan diferentes trayectorias de propagación de la luz, mostrando así aberraciones causadas por diferencias en las trayectorias ópticas de diferentes colores. luces.
La nueva lente metálica puede enfocar todas las longitudes de onda de luz blanca en el mismo punto mediante disparos precisos. Además de que esta lente metálica no tiene aberración cromática, productos similares también tienen el potencial de ayudar a otros productos a corregir cromática. aberración. , que puede eliminar la distorsión de la imagen, el desenfoque, el astigmatismo y otros problemas.
Más importante aún, además de reducir el tamaño de la óptica, la metalización en última instancia reduce el costo de la óptica. Se informa que esta pequeña lente metálica se puede fabricar utilizando equipos disponibles en el mercado de la industria de semiconductores. Esta es sin duda una de las razones por las que fue seleccionada como una de las diez principales tecnologías emergentes del año.
El problema actual es que con la tecnología existente, el coste de disponer con precisión objetos a nanoescala en chips de centímetros sigue siendo muy alto. Al mismo tiempo, las lentes metálicas aún no pueden transmitir la luz con tanta eficacia como las lentes de vidrio.
En los próximos años, las lentes metálicas podrían sustituir por primera vez a las lentes de vidrio en algunos dispositivos pequeños y sencillos, como los equipos de imágenes endoscópicas y la fibra óptica. Esto es lo suficientemente intrigante como para que al menos Google y Samsung estén trabajando en ello.
4. Proteínas desordenadas
Hace décadas, los científicos descubrieron una clase especial de proteínas que pueden ser importantes para una variedad de enfermedades graves, desde el cáncer hasta la neurodegeneración.
Este tipo de proteína se llama "proteína intrínsecamente desordenada" (IDP), que es un tipo de proteína desordenada. El llamado sin bigotes significa que se diferencia de las proteínas comunes con estructuras rígidas en las células y no tiene una estructura tridimensional estable. Debido a que no existe un estado estable, el IDP a menudo sirve como "componente" y participa en otras reacciones biológicas, como la transcripción del ADN.
Los resultados de la investigación muestran que esta estructura laxa brinda a los desplazados internos las ventajas biológicas de una fácil combinación, superioridad espacial y alta coordinación, y puede combinar varios tipos de procesos biológicos en momentos críticos (como la respuesta de las células al estrés). Estas moléculas se unen.
Sin embargo, cuando se expresan incorrectamente, también pueden provocar cambios en las células y provocar varias enfermedades graves, incluidos algunos cánceres y la enfermedad de Alzheimer, que se cree que están relacionadas.
Aunque se ha descubierto el mecanismo relevante, los científicos antes estaban indefensos. Debido a que la mayoría de los medicamentos actualmente en uso necesitan apuntar a estructuras proteicas estables, y el IDP no permite que los medicamentos funcionen durante el tiempo suficiente, algunas proteínas desordenadas bien conocidas que pueden causar cáncer, incluidas c-Myc, p53 y k-ras, son todo demasiado esquivo.
Sin embargo, esta situación cambió en 2017, cuando científicos franceses y españoles descubrieron que un fármaco aprobado por la FDA llamado trifluoperazina (utilizado para tratar enfermedades mentales y trastornos de ansiedad), que inhibe NUPR1, una proteína desordenada que desempeña un papel papel en el cáncer de páncreas. Este resultado demuestra que es posible apuntar y atacar a los desplazados internos en un estado "oscuro".
En estudios posteriores, los científicos examinaron y evaluaron miles de fármacos a gran escala. Descubrieron que existen muchos fármacos que pueden inhibir c-Myc, y también hay moléculas que pueden actuar sobre el beta-amiloide y otros desplazados internos relacionados con enfermedades como la enfermedad de Alzheimer.
Este descubrimiento despertó entusiasmo en la industria. Ahora, la biotecnológica IDP Pharma está desarrollando un inhibidor de proteínas para tratar el mieloma múltiple y el cáncer de pulmón de células pequeñas. Graffinity Pharmaceuticals ha identificado una pequeña molécula que se dirige a la patología del Alzheimer. La proteína tau relacionada Cantabio Pharmaceuticals está buscando pequeñas moléculas para estabilizar la IDP implicada en la neurodegeneración;
5. Fertilizantes de liberación controlada
Para alimentar a la creciente población mundial, el uso global de fertilizantes seguramente aumentará. Pero los fertilizantes químicos tradicionales no sólo son ineficientes, sino que también causan enormes daños al medio ambiente.
En el pasado, los agricultores aplicaban fertilizantes de dos maneras: rociando amoníaco, urea y otras sustancias en los campos para complementar los elementos nitrogenados de los cultivos o esparciendo carbonato de potasio u otras partículas minerales para generar fósforo al reaccionar; con agua. Sin embargo, con estos dos métodos, la eficiencia es muy baja y sólo una parte relativamente pequeña de los nutrientes ingresa a la planta. Las grandes cantidades restantes de nitrógeno entrarán a la atmósfera como gases de efecto invernadero, mientras que el fósforo fluirá hacia las aguas, provocando un crecimiento excesivo de algas y otros organismos, provocando pérdidas económicas.
En este caso surgieron nuevos fertilizantes.
En el pasado, los científicos agrícolas inventaron algo llamado fertilizante de liberación lenta. Transforman nitrógeno, fósforo y otros nutrientes necesarios en pequeñas cápsulas según una determinada proporción. La existencia de la cubierta de la cápsula ralentiza la velocidad de combinación de agua y nutrientes internos y la velocidad de los productos nutritivos que escapan de la cápsula, lo que permite los cultivos. tener tiempo para absorber completamente.
La nueva investigación de este año va un paso más allá y convierte la "liberación sostenida" en "liberación controlada", es decir, liberación controlada, utilizando materiales y técnicas de fabricación complejos para fabricar y ajustar la cáscara para que los nutrientes puedan ser Liberado en cualquier momento. Liberado por cambios en la temperatura, acidez o humedad del suelo. En la actualidad, esta tecnología ha logrado resultados preliminares. Por ejemplo, el fertilizante de liberación controlada lanzado por Haifa Group está relacionado con la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la tasa de crecimiento de los cultivos y la tasa de liberación de fertilizante aumentan simultáneamente.
Los conocedores de la industria generalmente dicen que en el futuro de la "agricultura de precisión", los fertilizantes de liberación controlada son una parte indispensable. Se prevé que los fertilizantes de liberación controlada se entreguen con precisión utilizando tecnologías como el análisis de datos, la inteligencia artificial y nuevos sensores para aumentar el rendimiento de los cultivos y minimizar la liberación excesiva de nutrientes. Sin embargo, dado que otras tecnologías requieren grandes inversiones de capital y llevan mucho tiempo, los fertilizantes de liberación controlada pueden ser los primeros en surgir en los próximos años.
6. Telepresencia
Hay una escena en la película "Kingsman" cuando el protagonista se pone unas gafas de alta tecnología, la habitación originalmente vacía se llena de gente, y éstas. Las "personas" presentes son en realidad imágenes virtuales proyectadas por personas lejanas. Este es un escenario típico de telepresencia.
Así como las aplicaciones de videollamadas como Skype y FaceTime pasaron del mundo comercial al mercado masivo, y los juegos multijugador masivo en línea cambiaron fundamentalmente la forma en que las personas interactúan en Internet, la tecnología de telepresencia colaborativa puede transformar la forma en que las personas interactúan. virtualmente dentro y fuera del negocio.
Imagina un grupo de personas en diferentes partes del mundo interactuando de forma fluida e incluso pudiendo sentir el tacto de los demás.
Este tipo de telepresencia colaborativa podría cambiar la forma de vida de las personas en el futuro, haciendo que la ubicación física sea irrelevante.
Los avances en varias áreas hacen posible esta perspectiva. En primer lugar, la tecnología AR/VR está mejorando gradualmente. Según datos recopilados por el Instituto de Investigación Industrial Qianzhan, el mercado de equipos de realidad virtual de alta gama ha seguido creciendo en los últimos años y la tecnología de realidad virtual ha comenzado a penetrar desde las aplicaciones personales hasta las empresariales. Aplicaciones de nivel en la industria, la educación, la medicina, el comercio minorista y otras industrias.
En segundo lugar, el mundo está construyendo rápidamente redes 5G, lo que garantiza capacidades futuras de transmisión de datos sin demora. La aplicación de nuevas tecnologías reducirá el retraso de los productos de realidad virtual en casi 10 veces y aumentará la eficiencia de la red en 100 veces, brindando garantías para que los consumidores experimenten escenas de forma remota. Es imposible eliminar por completo la latencia con la transmisión remota, pero los algoritmos predictivos de IA pueden compensar esta deficiencia.
Además, los innovadores también están perfeccionando tecnologías relacionadas con la interacción remota, como sensores táctiles que permiten a las personas sentir lo que tocan los robots que controlan.
"Scientific American" afirmó que todo lo necesario para la tecnología de telepresencia está listo y que las industrias relacionadas marcarán el comienzo de un desarrollo transformador dentro de 3 a 5 años. Por ejemplo, empresas como Microsoft están trabajando arduamente en tecnologías que se espera respalden una industria valorada en miles de millones de dólares para 2025.
7. Tecnología de seguimiento blockchain
Según estadísticas de la Organización Mundial de la Salud, alrededor de 600 millones de personas sufren cada año intoxicación alimentaria y 420.000 personas mueren. Después de que ocurre un brote, los investigadores tardarán días o semanas en rastrear la fuente. Durante este tiempo, más personas pueden resultar perjudicadas y muchos alimentos pueden ser desechados indiscriminadamente.
Para reducir o incluso eliminar la intoxicación alimentaria y el desperdicio de alimentos, la aplicación de la tecnología blockchain es crucial.
Blockchain es un sistema de contabilidad distribuido en el que las entradas se registran secuencialmente en múltiples "libros de contabilidad" idénticos almacenados en computadoras en múltiples ubicaciones. Esta disposición redundante. La manipulación de cualquier "libro de cuentas" no afectará los registros de todo el conjunto. sistema, creando así un registro de transacciones altamente creíble.
Al integrar a productores, distribuidores y minoristas en una cadena pública, se puede crear un conjunto de registros confiables del recorrido de un alimento determinado a lo largo de la cadena de suministro de extremo a extremo. Con este registro en mano, los minoristas, restaurantes, etc. pueden retirar inmediatamente los alimentos contaminados de la circulación y destruir con precisión el inventario problemático.
Anteriormente, IBM desarrolló una plataforma en la nube basada en blockchain: IBM Food Trust, que ha sido adoptada por grandes vendedores, como Carrefour, Walmart, Sam's Club, Albertsons, Smithfield Foods, et al. En una prueba, Walmart identificó la fuente de un artículo "contaminado" en segundos, algo que habría tomado días en el pasado.
8. Nuevos reactores nucleares
Después de Fukushima, la gente de todo el mundo cambió de opinión sobre la energía nuclear. Los proyectos de energía nuclear en muchos países fueron cancelados y el desarrollo de la tecnología de la energía nuclear cayó. en un abrevadero. Sin embargo, a medida que cuestiones como las emisiones de carbono se han vuelto cada vez más populares en los últimos años, el desarrollo de la energía nuclear, como ejemplo típico de energía limpia, ha vuelto a estar en la agenda.
En las últimas décadas, el principio de los reactores convencionales de agua ligera es acumular pequeñas partículas de dióxido de uranio en largas varillas cilíndricas envueltas con una aleación de circonio. El circonio permite el paso de los neutrones liberados por la fisión en el núcleo, manteniendo así la continuación de la reacción de fisión nuclear.
El problema es que si el control falla y el circonio se sobrecalienta, reaccionará con el agua para producir gas hidrógeno, que puede explotar. Esta situación provocó dos de los peores accidentes de reactores del mundo: la explosión y fusión parcial de 1979 en Three Mile Island en Estados Unidos, y la explosión y fuga de radiación de 2011 en la central nuclear de Fukushima Daiichi en Japón.
Actualmente, los gigantes de la energía nuclear Westinghouse Electric y Pharmatom están desarrollando los llamados combustibles tolerantes a accidentes que reducen la posibilidad de que el combustible se sobrecaliente, e incluso si lo hiciera, produciría poco o nada de hidrógeno. Una dirección es mejorar el recubrimiento de aleación de circonio para reducir las reacciones. Otras empresas están intentando sustituir el circonio y el dióxido de uranio por materiales diferentes.
Según los informes, esta nueva tecnología no requiere grandes cambios en los reactores existentes, por lo que se puede empezar a utilizar gradualmente a partir de ahora. Sin embargo, "Scientific American" mencionó que la energía nuclear en Estados Unidos ha sido suspendida y que muchos países desarrollados como Alemania también imponen fuertes restricciones. Para que una nueva generación de tecnología de energía nuclear llegue a buen término, puede que le corresponda a Rusia y China dar ejemplo.
Rusia también está implementando otras medidas de seguridad; la empresa estatal Rosatom ha instalado recientemente nuevos sistemas de seguridad "pasivos" en el país y en el extranjero, incluso si la central nuclear pierde potencia y el refrigerante no puede circular eficazmente. Estos sistemas también suprimen el sobrecalentamiento. Westinghouse y otras empresas también están incorporando características de seguridad pasiva en sus últimos diseños.
También los fabricantes están experimentando con modelos de reactores de "generación 4", que utilizan sodio líquido o sales fundidas en lugar de agua para transferir el calor de la fisión, eliminando la posibilidad de producir hidrógeno peligroso. Según se informa, China planea conectar a la red un reactor de demostración refrigerado por helio este año.
9. Almacenamiento de datos de ADN
Según datos de la empresa de software Domo, en 2018, personas de todo el mundo realizaron 3,88 millones de búsquedas en Google y vieron 4,33 millones de vídeos en YouTube cada minuto. .
Se estima que en 2020, cada persona en el mundo generará 1,7 MB de datos por segundo, lo que supone 418 MB para todo el año. Teniendo en cuenta la población mundial de 7.800 millones de personas, si esto continúa, los actuales recursos magnéticos u ópticos de almacenamiento de datos para almacenar 0 y 1 se agotarán dentro de un siglo. Además, ejecutar un centro de datos consume mucha energía. En definitiva, tenemos un grave problema de almacenamiento de datos que no hará más que empeorar con el tiempo.
Existe una tecnología de almacenamiento que suena increíble y se está desarrollando: el almacenamiento de datos basado en ADN.
El ADN es el material para almacenar la información de la vida. Está compuesto por largas cadenas de nucleótidos A, T, C y g, y almacena datos en diferentes secuencias. Ya sea que se trate de clasificación (lectura), composición (escritura) y copia exacta, es bastante simple. Además, la estabilidad del ADN es lo suficientemente alta como para que hoy en día se pueda secuenciar el genoma completo de fósiles de hace más de 500.000 años.
Lo que realmente merece atención es la capacidad de almacenamiento del ADN. El ADN puede almacenar datos con precisión y en grandes cantidades a una densidad muy superior a la de los dispositivos electrónicos. Por ejemplo, según cálculos publicados anteriormente por académicos de la Universidad de Harvard en la revista Nature Materials, la densidad de almacenamiento de E. coli es de aproximadamente 1019 bytes por centímetro cúbico. En otras palabras, un cubo de ADN con una longitud de lado de aproximadamente 1 metro puede satisfacer las necesidades actuales de almacenamiento del mundo durante un año.
Esta idea no es solo teórica. En 2017, el equipo de Church en la Universidad de Harvard utilizó la tecnología CRISPR para registrar imágenes de manos humanas en el genoma de E. coli y luego leerlas con éxito. La tasa de precisión supera el 90. %. Recientemente, la Universidad de Washington y Microsoft Research desarrollaron conjuntamente un sistema que puede escribir, almacenar y leer automáticamente datos codificados en ADN.
Actualmente, es necesario reducir aún más el coste de la lectura y escritura del ADN si se quiere competir con los métodos tradicionales de almacenamiento electrónico. Pero incluso si el almacenamiento de ADN no se generaliza rápidamente, es casi seguro que se utilizará en determinadas industrias.
10. Almacenamiento de energía renovable
En los últimos años, el coste de los equipos de energía eólica y solar se ha desplomado y el mundo ha prestado cada vez más atención a la reducción de carbono, lo que ha provocado enormes cambios. Cambios en la estructura global de generación de energía. Según datos de la Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA), la generación de energía renovable en Estados Unidos se ha duplicado en 10 años. En los próximos dos años, la energía eólica, la energía solar y otras fuentes de energía renovables seguirán siendo las partes de más rápido crecimiento del mix eléctrico.
El problema al que se enfrenta la gente ahora es que no existe un método adecuado de almacenamiento de energía.
Los métodos actuales de generación de energía limpia son bastante inestables. En la escala anual, la energía eólica genera más electricidad en primavera, otoño e invierno, y menos en verano. La energía solar genera más electricidad en verano y otoño, pero menos en primavera e invierno. por la mañana y por la noche, pero menos al mediodía y a medianoche. La energía solar genera más electricidad durante el día y no genera electricidad por la tarde y la noche.
Estas características, si se conectan a la red eléctrica sin procesamiento, traerán una gran inestabilidad a la red eléctrica. Hay mucho consumo de electricidad en verano y la energía eólica no puede mantener el ritmo. el consumo de electricidad por la noche y la generación de energía solar no puede satisfacerlo.
Por lo tanto, la energía primaria inestable e insostenible primero debe enviarse al sistema de almacenamiento de energía mediante acumulación y almacenamiento, y luego conectarse a la red de una manera adecuada para su funcionamiento.
Durante décadas, la hidráulica de bombeo ha sido uno de los principales métodos de almacenamiento de energía a gran escala del mundo. El principio es muy sencillo, se trata de construir un depósito.
Cuando la generación de energía es alta y la electricidad es suficiente, la bomba de agua se pone en marcha para bombear agua a un depósito más alto. Cuando es necesario generar electricidad, la compuerta se abre para liberar agua. El agua fluye a través de las turbinas a lo largo del camino, haciendo que las turbinas giren y generen electricidad. Este método es simple en principio y efectivo, pero presenta grandes problemas. En primer lugar, la construcción de represas es muy costosa, y en segundo lugar, depende en gran medida del terreno y es difícil de popularizar.
Por lo tanto, en los últimos dos años, la investigación sobre tecnología de baterías se ha convertido en un nuevo punto caliente en la industria. La EIA dijo que en febrero de 2019, la escala de almacenamiento de baterías a escala de servicios públicos en los Estados Unidos había saltado de unos pocos megavatios hace 10 años a 866 megavatios. Wood Mackenzie estima que el mercado de almacenamiento de energía se duplicó de 2018 a 2019 y se triplicará de 2019 a 2020.
La tecnología de baterías de litio se convertirá en una nueva tendencia en la industria energética en los próximos 5 a 10 años. Esto es de conocimiento común en la industria. Para entonces, podremos ver que el sistema de batería de litio puede almacenar energía durante 4 a 8 horas, suficiente para suministrar energía solar durante el día hasta el período máximo de consumo de energía por la noche.
El problema es que este puede ser el límite de las baterías de iones de litio. Para que la energía renovable realmente desempeñe un papel importante en el sistema de generación de energía, debe haber mejores sistemas de almacenamiento de energía y capacidades de movilización más sólidas, y los científicos deben lograr la trascendencia de la tecnología de baterías de iones de litio.
Las posibles direcciones actualmente incluyen baterías de flujo y pilas de combustible de hidrógeno. En la actualidad, muchas empresas del sector están abordando problemas clave y algunas ya han recibido inversiones. Desafortunadamente, actualmente no existen productos terminados que puedan utilizarse en la producción en masa a gran escala. La EIA dijo que a finales de 2017, solo se habían implementado tres sistemas de almacenamiento de energía de batería de flujo a gran escala en los Estados Unidos, mientras que los sistemas de energía de hidrógeno a escala de servicios públicos todavía estaban en la etapa de demostración.
Sin embargo, a medida que aumenta la presión para la reducción de emisiones globales, e impulsada por el desarrollo del mercado de energía renovable, es seguro que la tecnología de almacenamiento de energía avanzará y se volverá popular.
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