Cómo Las Cometas Podrían Impulsar El Futuro

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Vaya a volar una cometa, dicen los investigadores que piensan que este simple pasatiempo de dos mil años podría ser una alternativa viable a los costosos aerogeneradores.

Nota del editor: Cada miércoles, WordsSideKick.com examina la viabilidad de las tecnologías energéticas emergentes: el poder del futuro.

Ate un extremo de una cuerda a un trozo de tela y tendrá una cometa; Pero conecte el otro extremo a un generador y tendrá una fuente de electricidad.

Aunque solo puede activar un generador durante parte de su vuelo, una cometa puede alcanzar los fuertes vientos a gran altura con menos esfuerzo que un aerogenerador tradicional.

"La razón principal para ir a las cometas es que las turbinas eólicas requieren mucho material", dijo Moritz Diehl de la Universidad Católica (K.U.) de Lovaina, Bélgica. "Al ahorrar en partes, las cometas pueden ser más económicas".

Diehl cree que el costo de la electricidad de las cometas podría ser una cuarta parte de lo que es de los aerogeneradores.

Torsión de comercio para la tensión

Un factor para hacer uso del viento es saber que su fuerza se hace más fuerte cuanto más rápido se mueve un objeto en relación con él.

Por esta razón, las puntas de un aerogenerador, que normalmente se mueven de 8 a 10 veces más rápido que la velocidad del viento, son las que tienen más fuerza. Esta fuerte fuerza de la punta crea un par que hace girar el generador eléctrico de la turbina.

"El resto de la construcción [la parte interior del rotor y la torre] está justo ahí para apoyar las puntas", dijo Diehl a WordsSideKick.com.

Una cometa puede capturar la misma fuerza del viento sin necesidad de una estructura de soporte costosa. Esto se debe a que transmite la fuerza no a través de un par sino a través de la tensión en la línea de la cometa.

Sin embargo, como la punta de una turbina, se puede tener más fuerza si la cometa se mueve rápidamente en relación con el viento. Diehl y sus colegas han modelado cometas generadoras de energía y han demostrado que es posible guiarlos en una especie de patrón de figura 8 que aumenta la fuerza en un factor de 100 más que lo que queda.

Bombeo

Los investigadores también han demostrado que la manera óptima de desplegar la línea de cometas es a un tercio de la velocidad del viento. Esto permite que se genere electricidad desde el carrete giratorio, mientras se mantiene la cometa a una altitud constante de alrededor de 1300 pies (400 metros).

Por supuesto, esto solo puede funcionar por un corto tiempo antes de que la línea se agote y la cometa deba enrollarse de nuevo. Diehl se dio cuenta hace unos años que la cantidad de energía gastada durante el enrollamiento podría reducirse inclinando la nariz de la cometa abajo.

Al "bombear" continuamente la cometa hacia afuera, hacia adentro y hacia afuera, el grupo de Diehl ha demostrado que 5 megavatios de potencia, típicos de las turbinas eólicas modernas, se pueden generar desde una cometa de 500 metros cuadrados (5400 pies cuadrados) con una línea de 1.3 kilómetros (0.8 millas) de largo.

En cada ciclo de bombeo, habría 16 segundos de generación de energía mientras se desplegaba y 4 segundos de tiempo de inactividad mientras se recuperaba.

Además de tener costos de materiales más bajos que los aerogeneradores tradicionales, Diehl dijo que las cometas pueden alcanzar altitudes más altas donde el viento es más fuerte y más constante.

Cambiando tachuelas

Hay otras ideas sobre cómo generar energía a partir de cometas.

Un grupo de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos ha propuesto colocar una gran cantidad de cometas a lo largo de una línea circular que se extendería 6 millas (10 kilómetros) hacia el cielo. Todo el sistema giraría como una rueda hidráulica, ya que las cometas cambiarían de inclinación para subir o bajar. Según los investigadores, llamado Laddermill, podría generar 100 megavatios de electricidad.

Una empresa italiana llamada Kite Gen tiene una idea similar, pero con la "rueda" colocada en el suelo. El diseño requiere varias cometas unidas a un carrusel giratorio de un kilómetro de ancho. La inclinación de cada cometa podría controlarse de modo que solo tire del carrusel en puntos específicos de la rotación.

Por ahora, sin embargo, tanto el grupo de Delft como los ingenieros de Kite Gen tienen prototipos basados ​​en el bombeo de Diehl que pueden generar unos pocos kilovatios de electricidad.

Diehl también sospecha que Makani Power, que recibió $ 10 millones el año pasado de parte de Google, está desarrollando un tipo similar de tecnología de cometas en un secreto relativo.

También vale la pena señalar que las cometas se están utilizando para remolcar buques de carga. En dos demostraciones este año, SkySails, con sede en Alemania, ha demostrado que sus cometas pueden reducir el consumo de combustible en un 20 por ciento.

Soplando en el viento

A pesar de ser "una idea fascinante y emocionante", quedan muchos obstáculos tecnológicos para las cometas generadoras de energía, dijo Manfred Morari, jefe del Laboratorio de Control Automático de ETH Zurich en Suiza.

Por un lado, las cometas son inherentemente inestables. Los investigadores están desarrollando controles automáticos que pueden usar los datos de los sensores de la cometa para corregir los cambios de viento que hacen que la cometa pierda su rumbo.

Otro problema es la ampliación de los sistemas para que puedan ser comercialmente viables.

"Las cometas deben ser cada vez más grandes", dijo Bernhard Hoffschmidt del Instituto Solar Jülich de la Universidad de Aachen en Alemania. "Esto probablemente creará problemas en los materiales y en el tiempo de vida".

Aún así, Hoffschmidt cree que los sistemas de cometas simples podrían ser ideales para ubicaciones difíciles, como en el mar.

"Uno de los principales problemas de los parques eólicos marinos hoy en día es el tiempo necesario para un clima excelente para instalar las unidades", dijo Hoffschmidt. Las cometas, por otro lado, podrían instalarse en boyas ancladas, "que pueden instalarse y desinstalarse fácilmente con un menor impacto ambiental".

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