(FNM) Cuando se logra aprovechar su plena potencia y confiabilidad, no hay nada mejor que las mareas. Es por eso que la fuerza de las mareas constituye una opción tan atractiva dentro de las energías renovables. Sin embargo, el diseño de un dispositivo que permita recoger la energía de las mareas en aguas poco profundas, donde el flujo y el reflujo se mueven a su mayor velocidad y la energía potencial alcanza su máximo, ha mostrado ser problemático.
(FNM) Cuando se logra aprovechar su plena potencia y confiabilidad, no hay nada mejor que las mareas. Es por eso que la fuerza de las mareas constituye una opción tan atractiva dentro de las energías renovables. Sin embargo, el diseño de un dispositivo que permita recoger la energía de las mareas en aguas poco profundas, donde el flujo y el reflujo se mueven a su mayor velocidad y la energía potencial alcanza su máximo, ha mostrado ser problemático.
Un grupo de investigación de la Universidad Brown en los Estados Unidos está trabajando en busca de una solución. Bajo la dirección del profesor de ingeniería Shreyas Mandre, el grupo está desarrollando un “hydrofoil” –una hidroala- como medio para la obtención de la energía de mareas. Y a diferencia de otras tecnologías aplicadas a la energía mareomotriz, los perfiles alares son especialmente aptos para aguas poco profundas.
Con apoyo de la “Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada – Energía” (ARPA-E, según su sigla en inglés), el grupo ha diseñado un pequeño prototipo que fue testeado en laboratorio, de modo de poner a prueba el concepto. El mes pasado, presentaron sus resultados preliminares en el Encuentro de Innovación Energética organizado por ARPA-E en Washington, y ante el Grupo de Trabajo Bicameral sobre Cambio Climático organizado por legisladores estadounidenses.
“Hemos recibido muy estimulantes respuestas y esperamo poder continuar trabajando ahora en la próxima fase del proyecto”, sostuvo el profesor Mandre.
El trabajo del grupo creció en parte por un reciente estudio ordenado independientemente por la Secretaría de Energía (DOE), destinado a identificar las zonas geográficas más aptas para producir energía mareomotriz. El estudio encontró que muchas de las ubicaciones ideales se encontraban en bahías y ensenadas de aguas someras, frecuentemente por debajo de los 10 metros de profundidad.
“Cuando la marea se ve forzada a atravesar un canal angosto y poco profundo, se acelera, y por lo tanto concentra su energía”, explica Mandre. “Es esta concentración la que queremos aprovechar”.
Pero captar esa energía en zonas de escasa profundidad choca con una amplia gama de problemas, especialmente para las tradicionales turbinas de tipo “molinos de viento”. El movimiento circular de una turbina implica que la misma debe ser tan alta como su ancho, una geometría no apta para un canal que es ancho pero poco profundo como lo son muchos de los identificados en el referido informe del DOE.
Y ese no es el único problema. Las bahías y ensenadas son a menudo canales de navegación y áreas de recreación, de modo que las turbinas pueden obstaculizar el tránsito de buques comerciales y deportivos. Existen también preocupaciones acerca de peces y otros animales marinos nadando entre paletas giratorias.
Un dispositivo hidrodeslizante ofrece una aproximación diferente. Captura la energía del flujo de marea de un modo muy similar al que usa una aeronave para capturar el aire. El diseño que Mandre y su equipo están desarrollando,
consiste básicamente de un ala acoplada a una percha central sobre la que se mueve hacia arriba y hacia abajo. En el fondo del movimiento, el ala esta orientada de tal modo que el agua la empuja hacia arriba. En la posición superior del movimiento, la orientación empuja el ala hacia abajo nuevamente. El movimiento oscilante es utilizado para mover un generador.
Una de las bondades del diseño es su buen ajuste geométrico en canales anchos y poco profundos. Una única ala puede abarcar un área que demandaría una serie de varias turbinas ubicadas en fila, un arreglo que es costoso y poco eficiente. Los espacios entre turbinas desperdician el potencial del agua que por ellos circula. En cambio, un ala suficientemente ancha puede generar energía en toda la extensión.
Los problemas con el tráfico marítimo y la fauna marina también se reducen con el diseño alar. El aparato puede permanecer plano en el fondo cuando se aproximan grandes barcos. Por otra parte, el movimiento oscilatorio es biomimético y menos violento que una turbina girando como la cuchilla de una cortadora de césped.
Salsa secreta
El concepto “hydrofoil” no es nuevo, aclara Mandre. Pero el diseño ideado por su equipo le agrega una crucial vuelta de tuerca – una “salsa secreta”- como él la llama.
Se trata de un algoritmo que permite monitorear y controlar por computadora el movimiento correcto del ala para alcanzar su máxima eficiencia.
“El sistema comprueba un determinado movimiento oscilatorio y mide la energía producida. Luego, comprueba otro movimiento cercano y mide su potencia entregada. Si el nuevo movimiento trabaja mejor que el primero, mueve el sistema a este último”, explica Mandre. “Las corrientes de marea están en constante variación, y esto nos permite buscar constantemente para encontrar el mejor movimiento”.
Mandre y sus colegas han estado probando su diseño, utilizando un pequeño prototipo de 40 centímetros de ancho. En un flujo de agua creado en el laboratorio, han podido demostrar que su dispositivo recupera energía con una eficiencia entre dos y cuatro veces mayor que la de los sistemas hidrocinéticos existentes. Y esos datos provienen de los flujos relativamente lentos que pueden generarse en el laboratorio. El grupo confía en que la eficiencia se incrementará en flujos más rápidos como los que se dan en el ambiente natural.
Y ese será el próximo paso del proyecto: salir del laboratorio y hacer las demostraciones con un equipo de mayor tamaño en un sitio apto para pruebas de dispositivos mareomotrices.
El grupo ha establecido un acuerdo asociativo para utilizar una instalación de pruebas cercana a Little Bay (New Hampshire), y están ahora en el proceso de obtención de fondos públicos y socios industriales para construir su nuevo prototipo y hacer avanzar así el proyecto.
Finalmente, el grupo espera que su desarrollo pueda jugar un buen rol en la “cosecha” de los 440 teravatios-hora por año de energía de mareas que se estima poder obtener en los EEUU. Un teravatio-hora por año de electricidad es suficiente para proveer energía a 85.000 hogares, lo que indica la importante contribución que la fuente mareomotriz podría aportar a la provisión energética en los EEUU. (Marex. Adaptado al español por NUESTROMAR).
25/03/14