Sunday, June 21, 2015

¿Por qué podemos obtener electricidad del viento sin grandes molinos?


Estamos buscando formas inteligentes de conseguir la energía que define la vida. La más estúpida es gastar la que tenemos sin reponerla: Quemar carbón, petróleo y gas, que una vez quemado desaparece sin dejar mas que contaminación.
Las formas inteligentes, humanas, no animales, son capturar la energía de nos rodea y que lo hace de forma absolutamente gratis, y que se puede emplear una y otra vez sin generar polución.
Una de estas energías, solar como casi todas en su origen, es la energía del viento.  El viento está produciendo ahora en España alrededor del 20% de la energía eléctrica que consumimos, esto es, 48.000 gigawatios hora, lo nos da una idea de su contenido de energía.
Una de las formas de capturar esta energía es mediante molinos de viento, que hoy se llaman aerogeneradores.   Las velocidades estándar del viento  para los molinos, debido a las leyes de la dinámica de fluidos, no pueden ser muy altas: Alrededor de 10 m/s o 36 km/h.  Para conseguir más potencia eléctrica la mejor manera es por lo tanto aumentar la superficie barrida por las palas, es decir, capturar más viento, no viento más intenso. Los mayores molinos tienen hoy palas de 60 a 80 metros de longitud (tanto como las dos alas juntas del mayor Airbus construido hasta ahora). Consiguen no solo barrer más superficie, sino que puesto que el viento es más constante e intenso cuanto más arriba, una mejor eficiencia operativa.
Pero representan un problema para el paisaje y contienen piezas móviles de alta velocidad que son muy susceptibles de rotura. Puesto que estas grandes turbinas suelen estar en el mar, y debido a las olas es difícil acceder a las mismas en caso de averías, cualquier otra forma de conseguir capturar la inmensa cantidad de energía contenida en el viento es bienvenida.
Todos nos hemos fijado en como se mueve una bandera sometida a viento constante: Oscila. El viento es un fenómeno no lineal, en el cual las pequeñas fluctuaciones se amplifican de manera notable. En cuanto hay una pequeñísima diferencia en la velocidad en uno de los lados de la bandera respecto al otro esa diferencia se amplifica: La bandera se mueve lateralmente hacia donde la velocidad es mayor, que es la cara de la bandera que tiene menor presión. Al moverse cambian las presiones a ambos lados de la bandera y se inicia así una oscilación que se mantiene mientras haya viento constante.
De la misma manera que la bandera oscila, oscila el aire tras un cilindro: Se establece lo que se llama una ''calle de vórtices de von Karman'' vía las variaciones de presión que se generan a ambos lados de la columna.

Cuando esta columna puede oscilar a su vez y lo hace con la misma frecuencia que los vórtices cambian de un lado a otro de la columna, la misma amplifica su movimiento como lo hacen las ondas de presión dentro de una flauta.
El resultado, cuando se ajusta la frecuencia de oscilación de la columna, es un movimiento resonante mantenido de la misma. La columna vibra con los vórtices que genera.
Ahora bien, al estirarse la columna en un sentido tira de una varilla contenida dentro de una bobina de cobre por la que circula una corriente eléctrica. Al invertir el movimiento, la varilla es empujada en el sentido contrario dentro de la bobina. Mover de forma oscilante una varilla metálica dentro de un bobina eléctrica genera una corriente eléctrica alterna. El conjunto varilla/bobina convierte la energía cinética de la varilla en energía eléctrica.
La vibración resonante de la columna produce una corriente eléctrica alterna en el circuito de su base: Se ha convertido la energía del viento en energía mecánica y ésta en energía eléctrica. Y se ha hecho sin piezas móviles salvo la oscilación de la varilla dentro de la bobina.
Con una columna de 13 metros de altura (una casa de 4 plantas)  se puede conseguir energía en zonas con viento constante para una vivienda española no muy bien aislada. Puesto que no siempre hay viento, es preciso almacenar la energía producida por varias columnas vibrantes, y esto puede hacerse mediante las baterias Tesla que explique hace unas semanas.
¿Se pondrá en marcha esta energía?
Las historias de la innovación en los EEUU y en España muestran que aquí es imposible desarrollar nada nuevo. No solo los posibles promotores desaniman a quien tiene propuestas innovadoras (a mi me ha pasado unas cuantas veces) sino que las gentes del común reaccionan con insultos escritos a quienes publican sobre las mismas.
España, como país, se hizo vieja en 1580. Como cualquier viejo con dinero, la preocupación esencial no era hacer mas riqueza, sino conservar la que había. España cerró sus fronteras a la innovación, a lo nuevo, a las nuevas ideas fueran estas religiosas, científicas, industriales o comerciales.
Y esto se metió hasta lo más profundo de las neuronas de los españoles, que lo transmitían incoscientemente de hijos a nietos hasta ahora.
Los aerovibradores aquí descritos se desarrollarán y se mantendrán en el mercado, sobre todo en mercados de baja demanda de potencia eléctrica, siempre que se acoplen con baterías de alta capacidad.
La empresa española que los diseña y promueve se trasladará a los EEUU, o a Alemania, porque en España su vida empresarial será un camino de espinas. La empresa tiene en mente columnas vibrantes de 150 metros de altura, es decir, la de edificios de 50 plantas. Parce una exageración. Pienso que cada tecnología tiene unos tamaños y prestaciones propias. No utilizamos barcos de mas de 300 metros de largo, ni aviones de mas de 80 metros de envergadura. Los molinos tienen 100 metros de altura, con columnas rígidas sosteniendo las aspas.
Las columnas vibrantes se estabilizaran en instalaciones agrupadas, o bosques de columnas de 13 metros de altura, cada una produciendo 4 kw, para uso eléctrico local.
¡Bienvenidas sean!

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