No puedes verlo, oírlo, saborearlo, sentirlo ni olerlo, pero el software está en todas partes a nuestro alrededor. Sostiene la civilización moderna aun cuando consume más energía, riqueza y tiempo del necesario y expulsa una cantidad significativa de dióxido de carbono a la atmósfera. La industria del software y el código que envía deben ser mucho más eficientes para minimizar las emisiones atribuibles a los programas que se ejecutan en centros de datos y redes de transmisión. Dos enfoques para el desarrollo de software presentados en la edición de abril de 2024 de Spectrum pueden ayudarnos a lograrlo. En “Por qué Bloat sigue siendo la mayor vulnerabilidad del software”, Bert Hubert rinde homenaje al famoso científico informático e inventor de Pascal, Niklaus Wirth, cuyo influyente ensayo “A Plea for Lean Software” apareció en IEEE Computer en 1995. El ensayo de Wirth se basó en una metodología concebida por primera vez por el editor colaborador de Spectrum, Robert N. Charette, quien a principios de la década de 1990 adaptó el sistema de producción Toyota para el desarrollo de software. Hubert señala que el código inflado ofrece superficies de ataque gigantes para los malos actores. Los hackeos maliciosos y los ataques de ransomware, sin mencionar las fallas comunes de software, son como el clima ahora: parcialmente nublado con un 50 por ciento de posibilidades de que su aplicación falle o que su información personal circule en la Dark Web. En el pasado, los recursos informáticos limitados obligaban a los programadores a escribir código ajustado. Ahora, con recursos mucho más sólidos a mano, los programadores están escribiendo millones de líneas de código para aplicaciones relativamente simples que recurren a cientos de bibliotecas de, como dice Hubert, “procedencia desconocida”. «Ya existe un gran segmento del ecosistema de desarrollo de software que se preocupa por este espacio; simplemente no han sabido qué hacer». —Asim Hussain, Green Web FoundationEntre otras cosas, aboga por una legislación similar a la que la Unión Europea está tratando de hacer cumplir: “NIS2 para servicios importantes; la Ley de Resiliencia Cibernética para casi todo el software comercial y dispositivos electrónicos; y una Directiva de Responsabilidad de Productos renovada que también se extiende al software”. Hubert, un desarrollador de software, sigue el camino lean: su programa Trifecta para compartir imágenes de 3 megabytes hace el mismo trabajo que otros programas que usan cientos de megabytes de código. El software lean debería, en teoría, ser software ecológico. En otras palabras, debería funcionar con tanta eficiencia que reduzca la cantidad de energía utilizada en los centros de datos y las redes de transmisión. En general, se estima que los sectores de TI y comunicaciones representan entre el 2 y el 4 por ciento de las emisiones globales de gases de efecto invernadero y, según un estudio de 2018, podrían alcanzar el 14 por ciento en 2040. Y ese estudio salió a la luz antes de la explosión de las aplicaciones de IA, cuyo hambre insaciable de recursos informáticos y la potencia necesaria para alimentar los algoritmos exacerba un problema ya complicado. Afortunadamente, varios grupos están trabajando en soluciones, incluida la Green Web Foundation. La GWF se creó hace casi 20 años para descubrir cómo se alimenta Internet, y ahora tiene como objetivo una Internet libre de fósiles para 2030. Hay tres formas principales de lograr ese objetivo, según el presidente y director ejecutivo de la fundación. Asim Hussain: Use menos energía, use menos recursos físicos y use la energía de manera más prudente; por ejemplo, haciendo que sus aplicaciones hagan más cuando hay energía eólica y solar disponible y menos cuando no la hay. «Ya existe un gran segmento del ecosistema de desarrollo de software que se preocupa por este espacio; simplemente no han sabido qué hacer», dijo Hussain a la editora colaboradora de Spectrum, Rina Diane Caballar. Ahora lo hacen, gracias a los extensos informes de Caballar y la práctica guía práctica que incluye en “Necesitamos descarbonizar el software”. Los programadores tienen las herramientas para hacer que el software sea más ágil y ecológico. Ahora les corresponde a ellos, y como hemos visto en la UE, a sus legisladores, hacer del código sostenible y seguro su máxima prioridad. El software no tiene por qué ser una mierda. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web
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Etiqueta: tecnología climática
Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático, aproximadamente el 15 por ciento de las emisiones antropogénicas netas de gases de efecto invernadero provienen del sector del transporte. Para cumplir los objetivos climáticos globales, debemos idear formas de llevar personas y bienes del punto A al punto B sin quemar combustibles fósiles. En el informe especial de este mes sobre la ecologización del transporte, examinamos una idea innovadora para impulsar vehículos eléctricos, el mayor cambio en la aviación desde el motor a reacción, y buques de carga con un modo de generación probado en batalla. Motores de combustión interna (ICE) en Los automóviles y furgonetas representaron casi la mitad de todas las emisiones de dióxido de carbono atribuibles al sector del transporte en 2022, según Statista. Y el mundo se está dando cuenta de los asombrosos desafíos que supone el uso de vehículos eléctricos, como señaló el año pasado el editor colaborador Robert N. Charette en la serie de IEEE Spectrum “The EV TransitionExplicated”. Durante su reportaje para esa serie, Charette se topó con una startup llamada Influit Energy que está intentando comercializar un nuevo tipo de batería de flujo. Las baterías de flujo se utilizan normalmente en aplicaciones estacionarias como el almacenamiento en la red eléctrica, pero como señala Charette en nuestro artículo de portada, «¿Pueden las baterías de flujo finalmente vencer al litio?» La batería de Influit hace circular un nanoelectrocombustible denso en energía para almacenar de 15 a 25 veces más energía que una batería de flujo convencional de tamaño similar. La batería Influit también se compara favorablemente con las baterías de litio en términos de seguridad y estabilidad, y podría proporcionar la autonomía de un vehículo ICE. Los automóviles y camiones con este tipo de baterías podrían llenarse con nanoelectrocombustible en el surtidor, quizás aprovechando la infraestructura existente construida para los consumidores de gasolina. “Estamos en las primeras etapas de una transición clave: la electrificación podría ser el primer cambio fundamental en los sistemas de propulsión de aviones desde la llegada del motor a reacción”. –Amy Jankovsky, Christine Andrews y Bill Rogers El segundo artículo de nuestro informe analiza cómo las recientes innovaciones en electrónica de potencia, motores eléctricos y baterías para la industria del automóvil están comenzando a encontrar Aplicaciones en el diseño de aviones. En un esfuerzo, GE Aerospace y Aurora Flight Sciences de Boeing están trabajando juntos en un sistema de propulsión híbrido-eléctrico para un avión de 150 a 180 asientos. El proyecto, descrito por Amy Jankovsky, Christine Andrews y Bill Rogers en “Fly the Hybrid Skies”, comenzó en 2021 y tiene como objetivo modificar un avión Saab 340 utilizando dos motores GE CT7 combinados con unidades de propulsión eléctrica para un sistema de clase megavatio. Como señalan los autores, «Estamos en las primeras etapas de una transición clave: la electrificación podría ser el primer cambio fundamental en los sistemas de propulsión de los aviones desde la llegada del motor a reacción». La industria marítima necesita un avance fundamental similar, informa Prachi Patel en “Merchant Shipping’s Nuclear Option”. Casi todas las flotas comerciales del mundo todavía funcionan con combustible diésel. La industria necesita avanzar mucho más rápido si quiere alcanzar el objetivo de emisiones netas cero para 2050 establecido por la Organización Marítima Internacional de las Naciones Unidas. Una forma de alcanzar este objetivo es recurrir a la energía nuclear. Unos 160 buques de propulsión nuclear surcan hoy alta mar, aunque casi todos son barcos y submarinos de la marina. Los pequeños reactores modulares (SMR) de próxima generación podrían cambiar las reglas del juego para los buques de carga comerciales. Patel describe varios esfuerzos en todo el mundo para adaptar los SMR al entorno marino. En teoría, los reactores pequeños deberían ser más seguros y sencillos de operar que los reactores nucleares convencionales. Es fácil mirar los desafíos que plantea el cambio climático y suspirar. O llorar. Los ingenieros que encontrará en este número no tienen tiempo para desesperarse. Están demasiado ocupados resolviendo el problema. Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web
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Decenas de empresas están intentando sustituir el método típico de producir hidrógeno (a partir de gas natural) por la electrólisis, en la que se utiliza una corriente eléctrica para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. El objetivo de muchas de estas empresas es el “hidrógeno verde”, en el que la electricidad utilizada proviene de fuentes renovables. Luke Tan Tan y sus cofundadores fundaron Supercritical en 2020 con la misión de ser pioneros en la tecnología del hidrógeno que permitirá la transición desde los combustibles fósiles. Antes de Supercritical, trabajó en la empresa de tecnología sostenible Johnson Matthey en plantas de conversión de hidrógeno a metanol y pilas de combustible de hidrógeno. Supercritical Solutions, una startup con sede en el Reino Unido, es pionera en un tipo de electrólisis que comienza con agua en su fase supercrítica. Estado, que combina las propiedades de líquidos y gases. La startup ha encontrado un socio en el gigante de las bebidas alcohólicas Beam Suntory. En Escocia, las dos empresas están dando los primeros pasos que podrían conducir a la primera producción de whisky del mundo impulsada por hidrógeno y sin emisiones. Luke Tan, cofundador y director de producto de Supercritical, habló con IEEE Spectrum sobre el proyecto. ¿Qué distingue a la tecnología de Supercritical? Luke Tan: Supercritical tiene el primer electrolizador de alta presión y eficiencia ultra alta del mundo. Entregamos dos cosas principales. Con alta temperatura logramos una eficiencia líder en su clase. Con alta presión, nuestro electrolizador es capaz de producir de forma nativa más de 200 bar. [20,000-kilopascal] hidrógeno y oxígeno a más de 200 bar sin necesidad de compresores de gas. Básicamente, lo que hacemos es combinar un sistema típico de electrolizador de agua y un sistema típico de compresión de hidrógeno en uno solo, generando una solución más sencilla para el usuario final y reduciendo los costos. ¿Cómo puede aportar estas ventajas el uso de agua en estado supercrítico? Bronceado: el funcionamiento a unos 400 °C permite una cinética electroquímica más rápida [and therefore faster reaction rates]lo que significa que necesitamos menos energía para producir una cantidad determinada de hidrógeno. Además, cuando se produce más y más hidrógeno en una celda electrolizador típica, se encontrará con limitaciones de transporte masivo: aquí es donde el hidrógeno gaseoso interferirá con el agua líquida que intenta llegar a los sitios eléctricamente activos. Pero como el hidrógeno producido también se encuentra en un estado supercrítico, puede alejarse del sitio activo mucho más fácilmente y el agua reaccionante puede entrar en el sitio activo con una resistencia mínima. ¿En qué sectores imaginó originalmente que aplicaría esta tecnología? Tan: El hidrógeno se utiliza en fertilizantes sintéticos, en refinerías de combustible y en la producción química. Y todavía hoy nos centramos en esos sectores. Hicimos un proyecto con ScottishPower que demostró que suministrando hidrógeno con el electrolizador de Supercritical, podíamos reducir el coste de [producing] el amoníaco en un 21 por ciento. Pero, ¿cómo se involucró en el uso de hidrógeno para producir whisky? Tan: El sector del whisky no necesariamente encabezaba nuestra lista, pero ciertamente es una parte del rompecabezas que debe resolverse. Para nosotros es fundamental el uso de calor industrial, que es uno de nuestros sectores objetivo. Queremos utilizar hidrógeno verde para descarbonizar algunas de las industrias más grandes de la actualidad que utilizan combustibles fósiles para generar calor para sus procesos. Durante este proyecto, Beam Suntory demostrará, por primera vez, que pueden utilizar hidrógeno en lugar de gas natural. [to produce heat] directamente debajo de un alambique de cobre para crear un whisky igual de bueno, si no mejor. ¿Cuándo beberá alguien por primera vez un trago de whisky del alambique que funciona con hidrógeno? ¿A qué sabrá? Tan: Bueno, espero que sepa mejor que otros whiskies; sin duda se sentirá mejor. Dentro del plazo del proyecto actual, Beam Suntory producirá espíritu. Pero [the spirit] Tiene que pasar un mínimo de tres años de maduración antes de que pueda llamarse whisky. Y se prevé que esto [batch] madurará durante casi 10 años para darle el crédito que merece por ser el primero de su tipo. Este artículo aparece en la edición impresa de noviembre de 2023 como «Cinco preguntas para Luke Tan». Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web
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El reciclaje de baterías de iones de litio dio un gran paso adelante esta semana, ya que una empresa de servicios públicos hawaiana anunció que está llevando a cabo uno de los mayores ejemplos de reciclaje de almacenamiento en red en América del Norte hasta la fecha. La Cooperativa de Servicios Públicos de la Isla Kaua’i está trabajando con Redwood Materials para desmantelar la subestación del Proyecto Solar Anahola y reciclar sus baterías de iones de litio para fabricar baterías nuevas. El proyecto de reciclaje de Anahola es uno de los primeros ejemplos de reciclaje de almacenamiento estacionario. Como tal, prepara el escenario para un aumento esperado en el reciclaje de almacenamiento de baterías estacionarias en el futuro. Un portavoz de Redwood Materials dijo que “el desmantelamiento exitoso de estos proyectos iniciales sirve como modelo industrial para futuros proyectos a escala de gigavatios”. Según los estándares de la red eléctrica, la instalación de almacenamiento de 4 megavatios-hora de Anahola no es grande. Sin embargo, su complemento de baterías de iones de litio es uno de los más grandes que se han reciclado hasta el momento. «Lo que hay que tener en cuenta es que el sector de las baterías de litio a gran escala es relativamente joven», señaló Sam Abuelsamid, analista principal de transporte y movilidad de la firma de inteligencia de mercado Guidehouse Insights. “La gran mayoría de las baterías aún no están cerca del final de su vida útil. No están listas para reciclarse”. Construida en 2015, la estación de Anahola tiene la edad suficiente para que sus baterías hayan llegado al final de su vida útil. La estación había estado usando las baterías para almacenar energía de 53 acres de paneles fotovoltaicos, que luego se usaba para alimentar hogares, negocios y farolas en la isla Kaua’i de Hawaii. La subestación de la instalación incluía ocho contenedores de energía estacionarios compuestos por un total de 2.320 módulos de baterías de iones de litio. Todas las celdas de iones de litio empleaban química de óxido de níquel-cobalto-aluminio (NCA). Redwood Materials no quiso nombrar al proveedor original de las baterías NCA, pero dijo que no era Tesla (Redwood Materials fue lanzada por el cofundador de Tesla, JB Straubel). Tras el desmantelamiento de la subestación, la instalación solar de Anahola seguirá funcionando, pero será una instalación solar directa a la red, dijo un portavoz de Redwood Materials. El fundador de Redwood Materials, JB Straubel [left, in vest] trabajó con Anahola en el desmantelamiento y reciclaje de las baterías de la subestación. Redwood Materials Anahola es el mayor proyecto de reciclaje de almacenamiento estacionario para Redwood Materials hasta la fecha, pero sigue siendo solo una pequeña parte del negocio de Redwood. Desde su lanzamiento en 2017, la empresa se ha propuesto crear una “cadena de suministro circular” de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos y productos de energía limpia. El año pasado, recicló aproximadamente 10 gigavatios-hora de baterías de iones de litio, lo que sería suficiente para 100.000 vehículos eléctricos, dijo la compañía. Gran parte del material reciclado provino de baterías de productos electrónicos de consumo y desechos de fabricación. Hay planes para un rápido aumento de esas cifras en los próximos años. En diciembre pasado, Redwood Materials anunció planes para un “Campus de materiales de batería” de 3.500 millones de dólares en las afueras de Charleston, Carolina del Sur, donde finalmente espera reciclar 100 GWh de materiales de ánodos y cátodos de baterías por año. El campus de 600 acres será uno de los proyectos de desarrollo económico más grandes en la historia de Carolina del Sur. Dichos planes son importantes para el futuro de la industria nacional de baterías, dicen los expertos, porque permitirían a los fabricantes de baterías y vehículos eléctricos obtener materiales del interior. los Estados Unidos. Actualmente, materiales como el níquel, el manganeso, el litio y el cobalto provienen de Indonesia, Sudáfrica, Australia, América del Sur, la República Democrática del Congo y otros lugares. “En lugar de extraerlo bajo tierra, tiene sentido que sería más barato recuperar los materiales de artículos reciclados al final de su vida útil”, dijo Jeffrey Spangenberger, líder del grupo de reciclaje de materiales en el Laboratorio Nacional Argonne. Los fabricantes de baterías esperan que los materiales reciclados les permitan reducir drásticamente el costo del producto. La hoja de ruta del Gran Reto del Almacenamiento de Energía del Departamento de Energía de EE. UU. ha pedido que los costos de los paquetes de baterías se reduzcan de aproximadamente $140 por kilovatio-hora hoy a $80/kWh para 2030, y la mayoría de los expertos creen que el reciclaje ayudaría en esa reducción porque disminuiría el Necesitamos obtener materiales del extranjero. «Tenemos que conseguir los materiales de alguna parte», dijo Spangenberger. “Así que la idea es comprarlo una vez y conservarlo aquí”. Las baterías de almacenamiento en red desempeñarían un papel importante en ese plan futuro porque esas aplicaciones suelen ser muy grandes y contienen millones de celdas de iones de litio. En América del Norte ya existen muchos grandes sitios de almacenamiento en red. En California, los grandes proyectos de almacenamiento en red incluyen la instalación de Moss Landing en Monterey, que ofrece 400 megavatios de almacenamiento en baterías, y el proyecto McCoy Solar Energy en el condado de Riverside, que tiene 230 MW de almacenamiento. El Centro de Almacenamiento de Energía Manatee en Florida también tiene 409 MW de almacenamiento de baterías y la Cooperativa de Servicios Públicos de la Isla Kaua’I tiene una instalación de almacenamiento de baterías de 52 MW que entró en funcionamiento en 2017. Solo el año pasado, Estados Unidos implementó 4,8 GW de almacenamiento estacionario. según estadísticas de la Asociación Estadounidense de Energía Pública. “Va a seguir creciendo”, dijo Spangenberger. «Por eso será importante poder reciclar a gran escala». Artículos de su sitio Artículos relacionados en la Web
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