Aerogenerador volante para niños
El aerogenerador volante es una idea que existe desde hace mucho tiempo, ¡desde 1833! En ese año, un visionario llamado Juan Etzler imaginó cómo podríamos capturar la energía del viento en lo alto usando cometas. Hoy en día, a estas máquinas se les llama aerogeneradores eólicos de alta altitud. Son turbinas especiales que no necesitan una torre para funcionar, sino que se mantienen en el aire.
Estos aerogeneradores pueden operar a diferentes alturas, desde bajas hasta muy elevadas. Forman parte de un grupo más grande de sistemas que buscan aprovechar las fuertes corrientes de viento que se encuentran a gran altitud. Varias empresas están trabajando en ellos, algunas ya en fase de pruebas y otras empezando a vender sus modelos.
Aerogeneradores Voladores: Energía del Viento en lo Alto
Los aerogeneradores voladores son una forma innovadora de producir electricidad. A diferencia de los molinos de viento tradicionales que vemos en tierra, estos dispositivos se elevan en el cielo para capturar vientos más fuertes y constantes.
¿Cómo Funcionan los Aerogeneradores Voladores?
Para mantenerse en el aire, estos aerogeneradores usan dos métodos principales:
- Pueden generar sustentación (como un avión) usando su forma, que se llama perfil alar.
- O pueden flotar usando un gas ligero como el helio.
Una vez que el generador está en el aire, a una altura de 300 metros o más, funciona de manera similar a los aerogeneradores de tierra. La energía eólica (la fuerza del viento) se convierte en movimiento. Este movimiento hace girar un eje que, a su vez, mueve un generador eléctrico. Este generador transforma la energía mecánica en energía eléctrica.
Una característica interesante de estos aerogeneradores es que a menudo no necesitan una caja multiplicadora (un mecanismo que aumenta la velocidad de giro). En su lugar, usan una tecnología llamada "Direct Driven". La electricidad generada se envía al suelo a través de un cable especial, a menudo reforzado con kevlar. En el futuro, se está pensando en transmitir la energía sin cables, usando microondas o láser.
Tipos de Aerogeneradores Voladores
Existen diferentes diseños de aerogeneradores voladores, cada uno con su propia forma de aprovechar el viento.
Diseños que Usan el Viento para Mantenerse en el Aire
Estos sistemas se apoyan en la fuerza del viento para mantenerse elevados.
- Diseño tipo helicóptero: Algunos modelos, como los propuestos por la empresa Sky Wind Power, parecen helicópteros con varios rotores. Vuelan a altitudes de hasta 4.600 metros y se mantienen allí gracias a sus alas, que generan sustentación con el viento. Un cable los ancla al suelo. Aunque gastan algo de energía para subir, los vientos constantes a esa altura les permiten generar mucha electricidad.
- Cometas gigantes: El físico neerlandés Wubbo Ockels diseñó un sistema llamado "Laddermill" (molino de escalera). Consiste en un conjunto de cinco cometas que se elevan. Estas cometas están sujetas a un cable que va a un generador eléctrico en tierra. La fuerza con la que las cometas tiran del cable al subir se usa para mover el generador.
- Cometas de kitesurf: Otros equipos han desarrollado cometas más pequeñas, similares a las de kitesurf, que mueven un brazo giratorio para producir energía.
- Cometas con eje vertical: La empresa italiana Kitegen está construyendo un parque eólico con un eje de giro vertical que usa cometas para capturar vientos a gran altitud. El generador eléctrico y otros equipos se quedan en el suelo, y solo las cometas están en el aire.
- Perfiles aerodinámicos giratorios: El proyecto Rotokite de la empresa italiana Sequoia usa formas parecidas a cometas que giran sobre su propio eje, como una hélice. Esto simplifica el control y permite producir energía a bajo costo.
- Alas delta con generadores: Makani Power Inc., con apoyo de Google, usa una ala en delta con generadores integrados en las alas. La energía se transmite por un cable.
- Estructuras multi-ala: Joby Energy ha desarrollado prototipos con una estructura similar a un biplano llamada "Multiwing". Tienen varias secciones, cada una con motores-generadores. Un sistema informático avanzado controla su vuelo y la electricidad se envía al suelo por un cable reforzado.
Diseños que Usan Gas para Flotar
Estos sistemas, llamados aeroestáticos, usan la flotabilidad de un gas para mantenerse en el aire.
- Globos con turbinas: La empresa Magenn Power Inc. ha creado el Magenn Rotor System (MARS), una turbina de 30 metros de ancho que usa helio para flotar a 300 metros de altura. Está atada al suelo por un cable que lleva la electricidad.
- Globos cautivos dobles: La empresa italiana TWIND usa un par de globos atados a 800 metros de altura. Los cables de anclaje transmiten la fuerza a una plataforma giratoria en el suelo. Los globos se mueven alternativamente, aprovechando el viento para hacer girar el eje de un generador y producir energía.
¿Por Qué Volar Tan Alto? La Ventaja de los Vientos Superiores
A mayor altura, los vientos son mucho más fuertes y constantes.
- Vientos poderosos: Estudios de la Universidad de Stanford han demostrado que las capas altas de la atmósfera tienen una energía equivalente a la de millones de plantas de energía.
- Zonas clave: Las corrientes de viento más potentes se encuentran entre los 500 y 10.000 metros de altura. Estas zonas coinciden con algunas de las regiones más pobladas del planeta, como la costa de China, el este de Estados Unidos y el sur de Australia.
- Mayor densidad de energía: Mientras que los vientos en tierra tienen una densidad de energía de menos de 1 kW por m², a gran altura pueden tener entre 16 y 360 kW por m². Esto significa que se puede generar mucha más electricidad.
- Estudios en ciudades: Investigadores analizaron los vientos sobre grandes ciudades como Tokio, Nueva York, Sao Paulo, Seúl y Ciudad de México. Descubrieron que Nueva York tiene una de las mayores densidades de energía eólica a gran altura en Estados Unidos. Tokio y Seúl también tienen vientos fuertes debido a las corrientes de Asia.
Proyectos y Empresas Innovadoras
La investigación y el desarrollo en aerogeneradores voladores están avanzando rápidamente.
- Ejemplos exitosos: Ya existen experiencias con buenos resultados, como los barcos de carga propulsados por cometas de la empresa SkySails, que demuestran el potencial de esta tecnología.
Un Proyecto en México
- AdVent en Veracruz: En el estado de Veracruz, México, la empresa N-Tec Energía está desarrollando el proyecto AdVent. Este proyecto usa un aerostato (un globo) con superficies aerodinámicas y una turbina especial que aprovecha el "efecto venturi" (un principio físico que acelera el aire). Se espera que genere 1 MW de electricidad, lo que podría abastecer a muchos municipios de Veracruz. Este sería el primer "aeroemplazamiento" (lugar con aerogeneradores voladores) en América Latina. El objetivo de la empresa es ayudar a México a usar más energía limpia.
Véase también
En inglés: Airborne wind turbine Facts for Kids
