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La producción de energía a pequeña escala es, al menos en principio, una propuesta atractiva. Ya sea que se use para cargar una batería o un supercondensador en un producto pequeño o para reemplazar o complementar la línea de CA, tiene la mística perdurable de «obtener algo a cambio». [almost] nada”, eso es difícil de superar. Las opciones para dicha recolección incluyen energía solar, eólica, diferencia térmica y vibración.
A pesar de este atractivo, la realidad es que la recolección confiable y rentable a pequeña escala es difícil porque muchos de sus beneficios no son lineales con la escala, sino exponenciales. Por ejemplo, el área de captura disponible de una disposición de rotor eólico y su potencial de generación de energía aumentan con el cuadrado del diámetro del rotor. Por eso tenemos torres de turbinas eólicas con palas de 200 e incluso 300 pies (60 a 90 metros) de largo (Figura 1). También existe una conexión similar para otros sistemas basados en el viento.
Por eso me intrigó cuando me encontré con tres nuevas empresas con enfoques y «casos de uso» muy diferentes para aprovechar la energía eólica, aunque en una escala mucho menor que estas grandes torres de parques eólicos. Por un lado, son interesantes en muchos sentidos; Por otro lado, existen factores reales como la eficacia, la eficiencia, la instalación y el mantenimiento y, por supuesto, la potencia disponible en diferentes condiciones de viento.
Esto es lo que encontré en estas unidades, que son bastante diferentes a las turbinas eólicas reducidas con palas normales.
Alfa 311
La turbina Alpha 311 (Whitstable, Inglaterra) se monta a lo largo de carreteras o vías de ferrocarril y está diseñada principalmente para recolectar energía del viento generado por el movimiento rápido de automóviles o trenes (Figura 2). Las unidades son cilindros de poco más de 1 metro de diámetro y unos 2 metros de alto, con aspas de fibra de carbono en un eje vertical.
Esta turbina es más eficiente cuando se coloca junto a una carretera o vía férrea, donde puede capturar el flujo de aire de los vehículos que pasan, generando electricidad incluso cuando no sopla el viento. También se puede instalar en cornisas, como puentes o torres de telecomunicaciones.
Tecnologías Aeromine
Aeromine Technologies, con sede en Los Ángeles, tiene unidades en forma de caja de aproximadamente 10 pies (3 metros) de altura para capturar los vientos que golpean el costado de un edificio y aceleran al pasar sobre un techo plano (Figura 3). El viento fluye a través de un par de aletas aerodinámicas (similares a las que se encuentran en los autos de carreras) para maximizar la velocidad del viento. A medida que fluye, el viento crea un vacío en la base de la unidad, que hace girar una hélice cerrada, generando electricidad.
La compañía dice que su diseño aerodinámico patentado captura y amplifica el flujo de aire del edificio en velocidades de viento tan bajas como 5 millas por hora (1,5 metros/segundo). Como no hay alas grandes y ninguna pieza móvil es directamente visible desde el exterior, la fiabilidad aumenta.
Vórtice sin cuchilla
Finalmente, Vortex Bladeless (Ávila, España) ha desarrollado un sistema sin duda el menos intuitivo, aunque se basa en principios físicos bien conocidos. Las partes internas nunca chocan entre sí sino que interactúan para generar electricidad.
El sistema dispone de mástiles (mástiles) de diferentes alturas sin alas y sin partes expuestas. Los mástiles generan electricidad al balancearse sobre sus bases en respuesta a ráfagas de todas direcciones. Consiste en una base fija y un mástil cilíndrico que oscila y se dobla libremente perpendicular a la dirección del viento y está conectado por una varilla de carbono (Figura 4).
El viento que sopla alrededor de la estructura crea vórtices de presión. La frecuencia de estos vórtices depende de la velocidad del viento, y cuando la estructura tiene una frecuencia de resonancia natural similar, comienza a vibrar y aprovechar su energía. (Este fenómeno de resonancia aeroelástica se llama desprendimiento de vórtices y ocurre regularmente en la naturaleza).
La electricidad se genera mediante la interacción de inducción electromagnética entre bobinas internas y campos creados por imanes permanentes, produciendo electricidad sin la necesidad de girar un eje o engranaje. Los imanes también actúan como un «sistema de sintonización» al cambiar la constante elástica aparente del mástil, ampliando el rango de velocidad del viento en el que se producen las oscilaciones. Puede encontrar información más detallada en el documento técnico de la empresa «Generadores eólicos de resonancia VIV».
¿Adónde nos llevan estos?
El concepto de sistemas de recolección eólica pequeños, altamente modulares, casi “personales” y que además sean escalables en cantidad en lugar de en tamaño de unidades individuales, suena muy atractivo. Aún así, tengo que preguntarme, ya que ninguno de estos sitios web de proveedores menciona especificaciones básicas como la potencia de salida en diversas condiciones de viento, que es claramente un parámetro crítico. ¿Es aceptable el costo por vatio si estos dispositivos solo producen una pequeña cantidad de energía, especialmente a velocidades de viento más bajas?
Además, no se analizan el costo de las unidades en sí, así como los costos asociados de ubicación, cableado (particularmente para unidades múltiples conectadas en paralelo), sistemas de almacenamiento de energía en baterías (si es necesario) y electrónica asociada para inversores y acondicionamiento. Aunque puede resultar difícil proporcionar cifras concretas debido a las características específicas de la aplicación, serían útiles valores o rangos aproximados. Las tres compañías dicen que sus unidades se están sometiendo a pruebas de campo en varios lugares y me interesaría escuchar los resultados cuando estén disponibles.
Será interesante ver si una o más de estas unidades encuentran aceptación comercial. ¿O el calificativo “casi” en su premisa de cultivo será “algo para”? [almost] nada” simplemente no será lo suficientemente pequeño como para justificar la energía disponible y la infraestructura asociada que necesitarán?
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