Generadores de Energía por Presión Podrían Complementar Granjas Eólicas


Las granjas de viento aprovechan un recurso abundante, limpi y renovable. Pero hasta ahora, la cuestión de cómo almacenar económica y fácilmente la energía que estas granjas producen en exceso de necesidades de los consumidores ha permanecido sin respuesta. Un prototipo que ha sido desarrollado en Alemania sugiere un uso extremadamente beneficioso para este exceso de energía, en cierto modo similar a lo visto en almacenamiento hidroeléctrico bombeado.

Store Energy in the Sea (StEnSEA) es una "bomba marina de almacenamiento que utiliza el mar como un depósito de almacenamiento superior y una esfera hueca en el fondo marino como el depósito de almacenamiento inferior,", explicó Matthias Puchta, el jefe del Departamento de sistemas de almacenamiento de energía en el proceso de energía de la División de ingeniería del Instituto de Fraunhofer para energía eólica y tecnología de sistemas de energía de Alemania(Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik).

El sistema toma la forma de una esfera de hormigón hueco equipada con un tubo y equipo de generación. El agua en el sistema pasa a presión a través del tubo, hace girar una turbina. La energía generada por el giro de la turbina se envía a través de cables submarinos a la costa. Durante períodos de exceso de producción de energía de parques eólicos, por ejemplo, en la noche, ese exceso de energía se utiliza para bombear el agua fuera de la esfera. Esta expulsión de agua coloca la esfera en un estado de preparación para generar más electricidad que puede enviarse en tierra para complementar la salida de los parques durante las horas pico durante el día.

La energía almacenada en el mar (StEnSEA) sistema de hace uso del exceso de energía de viento granjas y genera energía propia que puede transmitirse a la red en tierra. HOCHTIEF

La idea ha sido patentada por Horst Schmidt-Böcking, profesor en el Instituto de física nuclear en el Goethe-Universität Frankfurt am Main y Gerhard Luther, pH.d., profesor emérito de física experimental en la Universität des Saarlandes. El Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie) está financiando el proyecto. (Un concepto similar está siendo explorado por Alexander H. Slocum, Ph.D., Neil y Jane Pappalardo profesor de ingeniería mecánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts).

El sistema funciona porque la presión fuera de la esfera es mucho mayor que adentro, según Schmidt Böcking. "La alta presión del agua es la parte crucial que se necesita para mover la turbina y para producir corriente eléctrica", dice. "Y tienes una cantidad ilimitada de alta presión bajo el agua".

Debido a que la esfera puede pasar por ciclos de llenado y vaciado con los flujos y reflujos de la demanda del consumidor, "significa que producen electricidad en el momento que lo necesites," dice Schmidt Böcking. La conversión de generación de energía usa el exceso de energía de un parque eólico para vaciar la esfera y se puede hacer en cuestión de minutos, él dice, que es una característica importante para la eficacia del diseño.

El Almacenamiento hidroeléctrico en la tierra puede interferir con los ecosistemas naturales como desventaja, según Puchta. Pero tal interferencia no es un problema con el sistema StEnSEA, argumenta. Mediante la colocación de una esfera de hormigón en el fondo marino a profundidades de 600 a 800 m, la presión fuera de la esfera será mucho mayor que el interior, y el agua puede ser admitida para la generación de electricidad sin daño ambiental. Una red instalada en la entrada a la esfera evita que peces y otras formas de vida marina entren en la esfera.

Un prototipo a escala 1:10 fue probado en el lago Constanza (Bodensee), en Alemania, a finales del año pasado. La esfera de concreto de diámetro de 3 m funcionó durante cuatro semanas y fue un éxito, según Puchta. El siguiente paso es probar una esfera de 10 a 12 m de diámetro antes de pasar a un sistema completo de 30 m de diámetro. Se espera que este proceso tome entre tres y cinco años.

El sistema en sí no es complejo, y las materias primas para la esfera de almacenamiento de información y su equipo son relativamente baratas. "Como la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la esfera permanece casi constante, las cargas alternas a la esfera son pequeñas", dijo Puchta. "Por lo tanto el concreto puede utilizarse como material del tanque de presión. "El concreto es lo suficientemente pesado como para que puedan instalarse con seguridad en el fondo del mar sin anclajes, explicó.

En la actualidad que el límite de profundidad práctica del sistema está entre 700 y 800 m, pero esto es sólo porque es el límite en que otros proyectos de turbinas han funcionado, según Energiespeicher (http://forschung-energiespeicher.info/en/), un sitio web que detalla las iniciativas de investigación en materia de energía del gobierno federal alemán; StEnSEA es una de ellas.

Schmidt Böcking es muy optimista. El sol y el viento son los mayores recursos energéticos del planeta, señala. Este sistema maximiza la utilidad de este último mediante el uso de exceso de energía para complementar la salida durante las horas pico. Combinado con la generación de energía eólica, "Es una manera de producir energía y almacenarla, con mecanismos no peligrosos, extremadamente limpia y natural", dijo.

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