Un péndulo que convierte las corrientes marinas en energía limpia

El dispositivo aprovecha la energía de las corrientes de agua a partir de las vibraciones que se producen cuando esta pasa alrededor de un cilindro y crea remolinos a su detrás. Este método tiene una estructura muy simple: un tubo cilíndrico sumergido que cuelga de un eje y oscila como un péndulo cuando la corriente de agua lo hace vibrar. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista Journal of Fluidos and Structures. "La gracia de este sistema es que dentro del agua solo hay el cilindro; todo lo demás, el eje, las transmisiones y eventualmente el generador puede estar fuera", manifiesta el investigador, que ha diseñado y probado el mecanismo en un canal de agua del Laboratorio de Interacción Fludio-Estructura de la URV. Diferencias frente a las turbinas marinas tradicionalesActualmente, la manera más eficiente de aprovechar la energía de las corrientes marinas son las turbinas de flujo axial o las de flujo cruzado, el equivalente sumergido de los aerogeneradores. Son sistemas que teóricamente pueden lograr eficiencias de más del 50%, y que a nivel práctico pueden llegar a aprovechar hasta un 25-35% de la energía que lleva el fluido en el área que ocupa la turbina. Pero estas turbinas son estructuras complejas, con muchos componentes móviles bajo el agua, expuestos a la corrosión, el crecimiento de organismos marinos y a un mantenimiento costoso, y todavía no existen parques comerciales submarinos de turbinas mareomotrices: el desarrollo se encuentra en fase de prototipos y pruebas piloto. El sistema que analiza este estudio se sitúa en otro punto del mapa: en lugar de un rotor con palas, hay un cilindro que vibra. Las pruebas se han hecho en un canal de agua, con un cilindro a escala reducida expuesto al flujo, conectado a un eje que gira sobre cojinetes de aire. Un sensor mide el ángulo de oscilación y un freno electromagnético aplicado al eje permite estudiar la potencia mecánica disponible cuando el sistema vibra. Resultados de las pruebasLos resultados de las diferentes pruebas han dado coeficientes de potencia alrededor del 15%, valores similares a los otros sistemas de aprovechamiento energético basados en vibraciones de cilindros estudiados en investigaciones anteriores. "Este tipo de dispositivos acostumbran a estar alrededor del 15–17% de aprovechamiento, aproximadamente la mitad de lo que puede dar una turbina bien diseñada, pero también hay que destacar que ocupan menos y son mucho más sencillos: al final es solo un tubo que cuelga de un eje", manifiesta Francisco Huera. Toda la mecánica compleja, como los generadores, transmisiones o sistemas de control, podrían situarse en una plataforma flotante a superficie, mientras que bajo el agua solo haría falta un cilindro estructural. Aplicaciones futuras del estudioEsta simplicidad abre posibilidades en entornos donde las turbinas convencionales son difíciles de instalar o mantener. El sistema está pensado sobre todo para corrientes marinas de origen mareomotriz, allá donde el movimiento de las mareas genera corrientes sostenidas, pero el principio es aplicable también a ríos con suficiente caudal y secciones adecuadas, sin necesidad de construir embalses ni canales de derivación, e incluso para aprovechar energía eólica. Esta investigación teórica se enmarca, además, en una línea más amplia de trabajo sobre las vibraciones inducidas por flujo. Tradicionalmente, estas vibraciones han sido un problema a evitar en grandes estructuras oceánicas, como los conductos que conectan plataformas petrolíferas con el fondo marino, porque provocan fatiga y pueden comprometer la integridad de las instalaciones. El investigador, de hecho, ya había trabajado en sistemas para suprimir estas vibraciones, incluso con una patente europea orientada a reducir el riesgo en este tipo de estructuras. Ahora, el mismo fenómeno se convierte en un recurso a explorar como fuente de energía. El estudio publicado describe con detalle el comportamiento del péndulo en canal de agua y cuantifica la potencia mecánica disponible al eje, pero no entra todavía en el diseño de un generador completo ni en el análisis económico. "Hemos descrito el sistema de forma teórica y con pruebas de laboratorio para demostrar que esto funciona, pero no hemos hecho prototipos a gran escala ni estudios de coste", manifiesta. Según el investigador, el siguiente paso será optimizar la forma de extraer la potencia del sistema, por ejemplo, ajustando el par de freno en función de la posición o de la carga hidrodinámica, y analizar hasta qué punto se puede ampliar el rango de velocidades útiles y hacer interaccionar varios dispositivos para aumentar la energía obtenida por unidad de superficie.