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martes, 31 de agosto de 2021

Jugar con el vídrio de paneles solares para mejorar su eficiencia (un trabajo reciente)

 Acabamos de publicar un artículo científico que, a diferencia de la mayoría de los últimos años, tiene una aplicabilidad clara y se puede entender casi sin tecnicismos, así que a continuación lo describo. Está publicado en abierto (aquí)

Grabado del vidrio para conseguir un mejor comportamiento térmico de paneles solares.

La energía solar fotovoltaica se basa en células semiconductoras (casi siempre de silicio) que son capaces de convertir parte de la luz recibida en corriente eléctrica. Otra parte se convierte en calor, lo que degrada su funcionamiento, ya que los semiconductores trabajan pero a temperaturas más altas. El objetivo último del trabajo es mantener esa temperatura lo más baja posible.

En las instalaciones solares las células van montadas en paneles, bastidores que les dan rigidez y protección para poder estar a la intemperie tiempos largos. En esos paneles la cara expuesta al sol se cubre de vidrio. Podríamos texturar esa superficie, grabarle motivos de unas micras de tamaño con la intención de mejorar sus propiedades. Lo que buscamos con ello es: (i) no perder transparencia en el visible, que es lo que se convierte en electricidad y (ii) emitir el máximo infrarrojo para que se refrigere.

Los cuerpos emiten radiación por el simple hecho de estar a una temperatura (la radiación “del cuerpo negro” que Planck dejó explicada y resumida en la ecuación que lleva su nombre). Esa radiación cambia mucho de longitud de onda con la temperatura del emisor, a temperatura ambiente emitimos infrarrojo (lo que detectan las cámaras térmicas de visión nocturna), mientras que a 5500 C se emite visible, exactamente lo que emite el sol. Al enfrentar dos cuerpos se radian entre sí. Como estamos a temperaturas parecidas a las de nuestro entorno no lo notamos, solo cerca de unas brasas o algo así notamos esa radiación (un balance neto a nuestro favor). Es por esto también que las noches rasas la tierra se enfría mucho más que las nubosas, el balance de la superficie de la tierra con el espacio exterior es muy negativo, mientras que contra las nubes es mucho menor.

Si dispusiéramos de una superficie muy emisiva en esas radiaciones infrarrojas se enfriaría como las noches rasas, pero como ha de estar expuesta al sol (¡se trata de una panel solar!) necesitamos por otro lado, que sea muy poco emisiva (muy transparente a cambio) para las longitudes de onda visibles. Todo esto está resumido en la figura siguiente:

En la parte de arriba se representa el balance de potencias del panel, la que recibe del sol, la que envía a la atmósfera, la que escapa de la atmósfera y va al espacio exterior y la que recibe de la atmósfera. Cada una de ellas, como decíamos antes, ocurre a longitudes de onda distintas. Eso se representa en la figura inferior, junto con la emisividad ideal que tendría una superficie para conseguir evacuar el máximo calor. Ahí está representada también la transparencia de la atmósfera a las distintas longitudes de onda. De ahí es importante que hay una ventana (de 9 a 14 micras más o menos) en la que la atmósfera es transparente, y por tanto lo que se radie ahí va contra el espacio exterior, la situación óptima en cuanto al balance.

Se llama “enfriamiento radiativo” a ese proceso mediante el que se consigue perder calorías de forma pasiva, sin más que tener las superficies adecuadas orientadas correctamente. Y eso es lo que se pretende aprovechar para los paneles solares. 

El estudio que hemos hecho es todo basado en cálculos numéricos. La variable que nos interesa finalmente es la potencia neta radiada (la resta de todas las flechas de la figura anterior), que será la que refrigere el panel. Eso se calcula a partir de la ecuación de Planck. En ella interviene una característica del emisor (su emisividad) que cuando se estudia la ecuación siempre vale 1 para todas las longitudes de onda (eso es lo que quiere decir “cuerpo negro”). El vidrio del panel no es negro, hemos de calcular su emisividad para poder proceder al cálculo de la potencia. Pero además, podemos calcular como sería esa emsividad si la superficie en vez de plana, la llenamos de cilindros, semiesferas, conos u otras figuras. Eso es lo que hacemos para las distintas formas. 

En esta figura se ve la emisividad en el infrarrojo, como para el vidrio plano en 9 micras tiene un pico que la aleja bastante del “negro”, pero que los distintos motivos la mejoran mucho:

 

A partir de ahí, calculando muchas estructuras y comparando, llegamos a obtener el mejor diseño, las dimensiones óptimas para cada estructura. También calculamos la potencia neta para cada una de ellas. Eso es lo que se representa en esta figura:

La potencia neta radiada está en color gris. Se ve que para agujeros o pirámides es positiva, contribuye a la refrigeración con unos 50 Watios emitidos por cada metro cuadrado. En cambio para conos u “ojos de polilla” (que es como le llamas a elipsoides) la potencia neta es negativa, se calienta más por la contribución del sol en el infrarrojo de lo que se refrigera por su emisión (eso se ve en la barra naranja, que es mucho mayor para estas formas).

Todo esto tiene algunos refinamientos extra. La temperatura ambiente a la que está el panel también influye, así que se puede ver como cambia el panorama con esa temperatura. Y algunos tecnicismo más que hacen que el trabajo se alargue un poco.

Concluimos pues que texturar el vidrio de los paneles solares es una buena estrategia para que trabajen a menor temperatura. Damos también los mejores texturados para conseguirlo. Falta saber si el coste económico del texturado compensará la mejora de eficiencia (que no será altísima) y como afectará a ese balance la cantidad de días nublados o cosas así. Responder preguntas siempre plantea otras.


Sobre el proceso de publicación:

Como decía al comienzo, el artículo está publicado en abierto. En esta revista se decide si pagas para que quede en acceso abierto o no artículo a artículo, y lo decides después de que haya sido aceptado. El coste son unos 2000€. Nosotros no pensabamos pagar, pero resulta que en la suscripción a la editorial que tiene la universidad se incluyen "costes de pubicación en abierto" de un número de artículos, así que al ambaro de ese acuerdo a quedado abierto. 

En el proceso de revisión solo ha intervenido un revisor que nos hizo unos comentarios razonables sobre cosas que no estaban suficientemente claras y ¡nos pidió que añadieramos citas! a temas muy muy marginales (y que buscados en internet llevaban a trabajos en los que coincidian siempre dos nombres). Respondimos al editor con algunos cambios mejorando el texto y negándonos a incluir esas referencias y le pareción bien.

miércoles, 18 de agosto de 2021

Resumen de actividades de divulgación 2020-21

 Un año más toca hacer balance de las actividades de divulgación científica del curso.

Este año como principal evento presentamos la webserie Ciencia y Misterio. También en vídeo, se publicaron los 12 capítulos de la temporada de "A tres barbas" y uno de la clarla "Tu Cerebro te Engaña". Con Armentia y Lópz-Goñi, además de las 3 barbas, hemos tenido la tertulia mensual "Núcleo de Conversación". Aunque la tertulia pretendía ser un podcast, ha quedado como evento en directo retrasmitido por youtube. En radio he hecho 81 colaboraciones que resumí en una entrada separada. He dado 12 charlas (cuatro de ellas por videoconferencia) en diversos entornos, así como un curso sobre Ciencia Cotidiana a profesores a través del CAP de Pamplona. Por último, pero no menos importante, como director de la Cátedra Laboral Kutxa de cultura científica de la UPNA he participado en la instalación Ikuspegia- En perspectiva sobre la historia de las pandemias, y toda una serie de actividades a su alrededor (mesa redona, televisión local y radio). Me hicieron una entrevista muy chula (farandulero de la ciencia) y dimití como responsable de divulgación de mi universidad para quedame "solo" con la dirección de la cátedra patrocinada.

En números la cosa quedaría:

- Charlas - 12 + 10h del curso de ciencia cotidiana

- Vídeo - Ciencia y misterio (5 capítulos) + A tres Barbas (12 episodios) + Tu Cerebro...

- 9 Tertulias Núcleo de Conversación

- Instalación Ikuspegia en Perspectiva (+ actividades de promoción)

- 81 colaboraciones en radio.

- Miembro del jurado de Tesis en 3 minutos de Campus Iberus y de Ciencia Clip.


Y la lista completa de las cosas con el enlace correspondiente es:

1 de septiembre -- Curso de verano UNED, Destejiendo algunas fotografías (ciencia cotidiana).

9 de septiembre -- Comienzo de la colaboración en COPE Navarra (semanal, descansando una de cada 4 semanas, los miercoles a las 13:30).

14 de septiembre -- Comienzo de la colaboración semanal con SER Navarra

25 de septiembre -- Presentación de la serie Ciencia y Misterio en el Planetario (VIDEO)

8 de octubre -- Curso de verano UNED Tudela, Escalas del Universo

20 de ocrubre -- Webinar sobre Cacharrismo (dentro de S-TEAM - G9)

21 de octubre -- Núcleo de conversación

13 de noviembre -- Jakin Miña en Tudela, 5 razones por las que nos resultan atractivos los bulos (Diapositivas y foto)

16 de noviembre -- Research to Value Seminar (UPM). Dispositivas y video

18 de noviembre -- Núcleo de conversación 

10- 24 de noviembre -- Ciencia cotidiana para el CAP de Pamplona

26 de noviembre -- Tribunal de Tesis en 3 Minutos de Campus Iberus (en Zaragoza)

27 de noviembre -- "Failure in Science" dentro de la Noche de los Investigadores y las Investigadoras

2 de diciembre -- Por dónde va el mundo

16 de diciembre -- Núcleo de conversación

20 de enero de 2021 -- Participación en Carne Cruda, sobre politica científica

20 de enero -- Núcleo de conversación

25 de enero -- Cacharrismo en el CAP de Asturias

2 de febrero -- Semana de la electrónica de I2Tec. La electrónica del abuelo (pwp)  (resumen en el blog)

17 de marzo -- Núcleo de conversación. El tiempo (vídeo)

24 de marzo -- Tu cerebro te engaña en la semana de la ciencia del IESO de Castejón (en el blog

5 de abril -- ¿Quién es divulgador científico? Podcast "No cuentes esto" (en el blog

21 de abril -- Núcleo de conversación. Ciencia de multitudes (vídeo)

17 de mayo -- Entrevista en Navarra TV sobre Ikuspegia (vídeo

17 de mayo -- Podcast UPNA sobre fast science -- (AUDIO)

20 de mayo - - Diálogo. Ikuspegia, perspectiva sobre la historia de las pandemias (vídeo)

26 de mayo -- Núcleo de conversación. Ciencia de cine (vídeo)

16 de junio -- Núcleo de conversación- Libros, fin de temporada. (vídeo)

17 y 18 de junio -- Astronomía de andar por casa. Curso de verano Uned Pamplona (entrada)

25 de junio -- Charla Ikuspegia en la casa de cultura de Estella.

7 de agosto -- Qué vemos cuando miramos al cielo. Ujué, cueso de verano UPNA-Jakiunde (entrada)


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martes, 17 de agosto de 2021

Un insostenible cambio de farolas

 Quizá habría que comenzar con "cascarrabias alert" copiando las alertas de spoiler que se ponen a veces, pero creo que aparte de una mera queja de señor mayor, merece la pena comentar el cambio de farolas que esta sucediendo. 

Como en tantos sitios, el pueblo en el que vivo está sustituyendo la iluminación de las calles, pasando de luz incandescente de vapor de sodio a lámparas led. Es lógico, dado que la eficiencia de conversión de energía eléctrica a luminosa es muchísimo mejor en los leds que en las de incandescencia. Así pues el cambio va encaminad a tener una iluminación que, manteniendo el servicio a los ciudadanos, ver por la noche, consuma menos recursos. Un paso hacia la sostenibilidad, o eso debería ser.

La historia se tuerce cuando la sustitución se realiza cambiarlo todo: las acometidas, las ubicaciones y los postes. Cientos de farolas perfectamente útiles, operativas y en buen estado se van a ir ¿al vertedero? para ser sustituidas por otras un poco más altas y de otro acabado. Llevan semanas abriendo zanjas, haciendo arquetas, tirando cables y colocando anclajes. Una obra civil molesta, costosa y, sobre todo, innecesaria. ¿No se podían poner los leds en los mismos postes? Seguro que la parte de arriba había que cambiarla, también hay que colocar en algún sitio el transformador, pero se podía haber mantenido casi todo. 

Me imagino la respuesta: es más cara la laboriosa tarea de modificar cada una de las farolas existentes que instalar las nuevas compradas en serie. Además tendrán otra potencia de iluminación, lo que exige reubicarlas para que la luz se distribuya uniformemente. No tengo dudas de que los responsables del proyecto han hecho bien las cuentas. Pero da una pena ver todo ese material camino de la basura. Ni siquiera instalaciones como las luminarias públicas se escapan a la lógica de usar y tirar, nunca reparar. 

Así que estamos gastando gasolina, cemento, aluminio y no sé cuantas cosas más para ahorrar energía a lo largo de los años. Seguro que hacen falta unos cuantos años de ahorro para pagar el coste de la obra. Pero eso es casi lo de menos; a mi lo que me preocupa es lo instalados que estamos en formas de consumo insostenibles que, incluso en aras de la sostenibilidad, generamos todo este desperdicio.

Como decía al comienzo todo esta queja tiene una componente de señor mayor molesto por los ruidos de las obras y movido por la nostalgia de unos objetos con los que lleva conviviendo casi un cuarto de siglo. No lo niego. Pero eso no quita para que, además, sirva para poner de manifiesto una forma de funcionar de la que va a ser muy difícil bajarse, a pesar de que cada vez es más urgente. El reciente informe del IPCC sobre el cambio climático no deja mucho lugar a dudas.

Para terminar de liarla solo faltaría que los leds no fueran anaranjados (de temperatura de color baja) y contribuyeran a aumentar la contaminación lumínica. Aún no los han encendido y no lo he querido preguntar. Veremos.

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Estas farolas, las que están quitando, han aparecido en este blog en entradas anteriores, sobre la nieve (de ahí la foto) y sobre los carámbanos que se forman encima.

domingo, 15 de agosto de 2021

Danza en las murallas

Desde hace algunos años se celebra en Pamplona el festival de danza contemporánea "Danzad, danzad malditos". Siempre en verano, normalmente en distintas ubicaciones por las murallas de la ciudad. Este año, por las medidas de seguridad de la pandemia es un recinto cerrado con aforo limitado y demás, pero en la misma zona. Tres sábados consecutivos, a la caída de la tarde. 

Ayer, sábado 14 de agosto pude ir y me resultó fascinante, la verdad. No es que la danza contemporánea sea algo a lo que haya sido aficionado, pero me voy acercando a raíz de la colaboración iniciada con Carmen Larraz en la que utilizamos la danza como elemento de divulgación científica. Por cierto, Carmen dirige el festival de este año.

En las manifestaciones culturales cuando no tienes unas claves mínimas para entender lo que está pasando es muy difícil engancharse. De joven, un poco por casualidad aprendí las reglas del rugbi y de la tauromaquia y disfrutaba mucho de esos espectáculos. El disfrute de los toros lo desaprendí convenientemente por sus evidentes implicaciones éticas, pero esa es otra historia.

El arte contemporáneo, y la danza en particular, son manifestaciones culturales especialmente difíciles. En principio resulta paradójico dado que la compartición de referentes temporales debería hacerla especialmente próxima. Pero la deriva del arte a lo largo del siglo XX se ha ido alejando tanto de la cotidianeidad, se ha hecho tan conceptual, que si no estas un poco entrenado en esos conceptos te pierdes completamente.

Aunque entré con miedo a no "entender" nada, la verdad es que lo disfruté muchísimo. Las cuatro piezas que conformaron el programa (junto con el parcur de introducción y cierre), cada una a su manera, me resultaron apasionantes. Las cuatro fotos de arriba corresponden a las piezas en el orden en que sucedieron, que no es el del programa. (de hecho no sé si solo hubo cambio de orden o si también cambó alguien).

Judith Sánchez (y el violonchelista) hicieron una pieza bellísima en la que la música y el movimiento estaban especialmente entrelazados. Al comenzar ella gritó "el deseo es un perro que se muerde la cola". Esa frase me sirvió de clave para imaginar una historia que superponer a la mera plasticidad de lo observado.

Rafael Ferreira pone escribe en el programa respecto de su Barbacoa "A B surdo, no soy sordo, ni hombre, ni mujer. Soy absurdo, los dos y ninguno de los dos. Soy solo un ser que tiene una barbacoa que quiere ser llamado por «él»." No lo había leído antes de ver la pieza, pero claramente lo resume. Travstido, ma non troppo, se movía sobre un texto, un poema leído por la vos de un asistente virtual (no sé si Alexa, Siri o uno inventado). Cómico, bello, sorprendente...

Alec Letcher también pone una frase sobre su pieza: "“Corps cru” es una historia del cuerpo en su estado primordial. ¿Qué dice el cuerpo cuando no dice nada?". La respuesta es que dice muchísimo. La capacidad de cambiar la forma del cuerpo tensando y relajando músculos sin apenas movimiento es algo espectacular. La relación entre ese cuerpo y un rostro que es una máscara (¡vuelta del revés a mitad de la pieza!) resulta fascinante. 

Finalmente, la última pieza (¿Rue du Serendip?) escenifica de forma plástica una relación de pareja en la que hay una pelea por un libro. Una interpretación plástica de una relación, más allá de los momentos concretos que se presentan que resultaba muy agradable. Tanto el tema como los movimientos con que se desarrolla eran mucho más convencionales en esta pieza que en las tres anteriores, una suave transición hacia el final del espectáculo.

No sé si los artistas se verían reflejados en estos breves apuntes. Da igual, eso es parte del contrato tácito del arte contemporáneo: el artista hace lo que quiere y el espectador lo recibe como puede. A ver si el sábado que viene puedo volver a ir.

sábado, 14 de agosto de 2021

Lecturas de verano

 Las vacaciones de verano son un bien momento para ordenar cosas, recopilar lo que ha pasado durante el curso y prepararse para el siguiente. Hay que dejar el nido listo para la siguiente tanda de actividad. Acabo de poner al día la lista de libros leidos. No es que haya sido muy constante a lo largo de la vida en ese tipo de registros, pero empecé un poco de broma en una libreta electrónica de esas que hay por ahí (Notion en este caso, aunque yo soy muy de Evernote) llevo algo más de un año apuntando todo. 

Desde hace unos años, cuando tengo bastante tiempo para leer llevo varios libros a la vez, normalmente un ensayo y una novela. Parece ser que me canso más de una sola historia que del hecho de leer, así que cambiando de un libro al otro estoy entretenido leyendo mucho más rato. Se intercala como tercera cosa echar un vistazo a la línea de tiempo de tuiter entonces puede ser casi indefinido el tiempo dedicado a las letras.

Entre las personas que, como yo ahora, contamos mucho de nuestra vida en redes sociales, es habitual listar y hasta comentar las lecturas. A mi no me gusta. Por un lado tengo la sensación de leer menos de lo que "debería", además de incluir muchas lecturas "insustanciales" y, para terminar, muchas de las sustanciales no llego a terminarlas. La última razón de ese pudor está en la gran cantidad de amigos que escriben libros últimamente. Como no da tiempo a leerlos todos, parece que la selección de a quien lees y a quien no suponga traiciones a la amistad. Aunque racionalmente todo esto sean bobadas, creo que seguiré manteniendo para mí la lista completa.

Las últimas cosas que he leído son las de la imagen junto con una policiaca de Rosa Ribas, pero como venía en un archivo con otras dos (las tres primeras de la comisaria Weber -Tejedor) no tengo foto de la portada. No cuento como lecturas de este tipo los ensayos o libros académicos que leo con una finalidad laboral, al menos parcialmente, porque en este trabajo cuesta diferenciar actividades personales y profesionales. La diferencia principal esta en si lo leo en la cama o en una mesa tomando alguna nota. Eso sí, todo lo que puedo lo leo en digital, me parece que los lectores disponibles (ebooks y tablets) son ya muy buenos, y los libros de papel son pesados, incómodos y suponen una carga de por vida. El mismo valor fetichista que los hace maravillosos los hace insoportables. Pero bueno, eso ya para otro día.


sábado, 7 de agosto de 2021

El cosmos como laboratorio (Ujué)

Un año más tuvimos la ocasión de participar en el curso de verano que organiza Humberto Bustince en Ujué en agosto, alrededor de las perseidas. La pandemia hizo que no hubiera el año pasado, y este aún se notaban medidas de distancia, mascarillas y demás. Este año demás de la UPNA participaba Jakiunde en la organización.

Ahí estuvimos el maestro Armentia y yo contando como la curva de energía de enlace por nucleón, algo que se puede construir experimentalmente en laboratorios de física atómica está detrás de la abundancia relativa de átomos en la tierra (y en el sistema solar) y, sobre todo, de la dinámica de las estrellas.

Estas fotos nos las hizo Manuel Seara.

Y a continuación dejo la presentación que utilizamos: