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Molinos de viento voladores
En una torre de control de hormigón de una base aérea naval fuera de servicio en las afueras de Oakland, California, un equipo de ingenieros está construyendo lo que podría llamarse un híbrido de un vehículo aéreo no tripulado y una turbina eólica.
La nave de 120 libras tiene rotores en sus alas para elevarla al cielo al estilo de un helicóptero; una cuerda fina lo sujeta a una plataforma. Una vez en el aire, la nave comienza a deslizarse como una cometa, su envergadura de 26 pies traza círculos a 250 pies por encima de su cabeza. Ahora las hélices se convierten en generadores, que giran libremente y generan electricidad que fluye por la correa tensa y, algún día, hacia la red local.
Esta nave, desarrollada por Makani Power, es una apuesta arriesgada para abordar uno de los problemas más difíciles del mundo: obtener energía limpia y barata. Actualmente, la energía eólica cuesta de cinco a 10 centavos por kilovatio-hora, pero el precio de la electricidad proveniente de la quema de carbón puede caer por debajo de los cuatro centavos por kilovatio-hora. Makini Power, sin embargo, apunta a bajar el precio de la energía eólica a tres centavos por kilovatio-hora.
Con la energía eólica, la mayor parte del costo de generación de energía se destina a la construcción y mantenimiento de enormes palas y turbinas. Makani cree que su vehículo costará menos de construir que las turbinas convencionales y recolectará energía eólica de manera más efectiva, porque su patrón de vuelo le permite generar energía en más condiciones de viento. La magia está en volar con viento cruzado, dice el CEO Corwin Hardham, refiriéndose a cómo el vehículo se mueve perpendicular al viento como una cometa. Usamos la aerodinámica para mover los rotores muchas veces más rápido que la velocidad real del viento.
La compañía ha realizado una serie de vuelos de prueba, entre ellos un vuelo este otoño durante el cual el prototipo de fibra de carbono con una envergadura de 26 pies generó cinco kilovatios de potencia. En dos años, la compañía espera tener un ala de 88 pies que genere 600 kilovatios, alrededor de un tercio de lo que puede generar una gran turbina eólica convencional. Un ala gigantesca para generar cinco megavatios está en la mesa de dibujo.
El proyecto de la empresa ha despertado cierto interés por parte de los donantes. Google ha invertido $ 15 millones en la empresa y, en septiembre de 2010, Makani ganó una subvención de $ 3 millones del programa ARPA-E del Departamento de Energía, que financia ideas de alto riesgo que podrían conducir a lo que la agencia llama tecnologías de energía transformadoras y disruptivas.
Hardham es un ávido surfista de cometas y, a mediados de 2006, estaba trabajando para la empresa de ingeniería Squid Labs cuando se le ocurrió la idea de utilizar una aerodinámica similar para generar energía. (En el kitesurf, el ciclista se para sobre una tabla y es tirado por un gran paracaídas de nailon). Hoy, la compañía de 20 personas ocupa instalaciones militares espartanas con un taller de máquinas en la parte trasera y un área de reunión en la parte delantera. Los composites se hornean en un contenedor de envío al aire libre; el nido de la antigua torre de control sirve como comedor y bar ocasional. Hardham describe la situación de la empresa como humilde y perfecta. Dice: Hay una ventaja obvia en ser más ágil que las grandes corporaciones.
La tecnología de Makani está diseñada para aprovechar los vientos relativamente constantes que soplan muy por encima del suelo. Las turbinas eólicas convencionales alcanzan un máximo de aproximadamente 300 pies, con las puntas de las palas que alcanzan los 500 pies, más allá de los cuales se vuelve prohibitivamente costoso construir estructuras estables. Investigando el potencial de la energía eólica, Hardham se encontró un periódico de 1980 de Miles Loyd proponiendo un ala atada que podría elevar el extremo comercial de un molino de viento a cualquier altura.
Vuelo de prueba: Una foto de lapso de tiempo muestra la trayectoria de vuelo de una turbina eólica en el aire. El vehículo está atado a un camión de bomberos convertido (abajo a la izquierda) durante una prueba en un área remota de Sherman Island, California.
La turbina eólica aerotransportada Makani consta de varias turbinas unidas a un ala, que está atada al suelo. En vuelo, el vehículo toma esencialmente el mismo camino que la punta de la pala de una turbina eólica, siguiendo un círculo perpendicular a la dirección del viento. Gracias a la aerodinámica del viento cruzado, que produce los rápidos movimientos circulares familiares para cualquiera que haya volado una cometa en un día racheado, la velocidad aparente del viento que golpea los rotores puede ser hasta 10 veces la velocidad real del viento.
Debido a que el ala hace un uso más eficiente del viento que una turbina fija, dice Hardham, y está hecha de menos materiales más livianos, debería producir energía de menor costo. El mantenimiento puede ocurrir en el suelo en lugar de en la parte superior de una torre de aerogenerador.
La recolección de viento a gran altitud todavía enfrenta a los escépticos. Es una idea realmente interesante con beneficios potencialmente significativos, pero estamos en las primeras etapas del proceso de decidir si funcionará, dice Fort Felker, director del Centro Nacional de Tecnología Eólica en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, en Golden, Colorado. Sin embargo, dice, la confiabilidad, la seguridad y la economía son todas preocupaciones. Los vehículos aéreos diseñados para recolectar energía eólica deben volar la mayor parte del tiempo, y siempre existe el riesgo de que puedan aterrizar en un autobús escolar, dice Felker.
Makani está trabajando para abordar las cuestiones de seguridad. Para aterrizar una nave, la energía de la batería se envía a los rotores, dejándola pasar a una posición flotante antes de regresar a la Tierra. Los sensores que rastrean factores como la orientación y posición del vehículo, y la velocidad y dirección del viento, deberían permitir que el vehículo aterrice de forma autónoma, incluso si se escapa de su atadura. Alternativamente, un operador de parque eólico podría aterrizar todo un campo de turbinas voladoras con solo tocar un botón.
Dado que las turbinas aerotransportadas pueden volar sobre una amplia variedad de topografía, es más probable que se desplieguen primero en áreas ventosas donde las turbinas convencionales son difíciles de instalar; por ejemplo, pueden volar sobre el océano. Las turbinas eólicas marinas requieren cimientos pesados y costosos y no pueden estar demasiado lejos de la costa. Los generadores voladores de Makani podrían estar atados a boyas ancladas con cables al lecho marino. Podrían ubicarse a muchas millas de la costa, dice Hardham, donde estarían fuera de la vista, fuera de la mente.
Hardham dice que Makani está negociando con socios potenciales sobre instalaciones en alta mar del Reino Unido, y espera que sus clientes iniciales sean grandes desarrolladores de parques eólicos como BP y Shell, que pueden permitirse adoptar un enfoque más exploratorio.