Aerogeneradores con forma de cometa captarán la energía eólica de la atmósfera

Científicos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, planean crear un aerogenerador que, suspendido en el cielo, capture energía eólica a través de rotores giratorios, enviando después la electricidad obtenida al suelo, a través de un cable que sujete dicho aerogenerador.

El aspecto de este dispositivo aéreo sería similar al de una cometa. Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento (o turbina eólica). Sus precedentes directos son los conocidos molinos de viento.

En cualquier momento del día, las corrientes de viento a alta altitud contienen cerca de 100 veces más energía que toda la electricidad que se consume en la Tierra, según se desprende de los estudios realizados por los especialistas en clima de la Universidad de Stanford, Cristina Archer y Ken Caldeira.

Fuente inagotable de electricidad

En un comunicado emitido por dicha universidad, se explica que para capturar esa energía, los investigadores tratan de idear modelos de aerogeneradores con forma de cometa que vuelen a tanta altura como los aviones.

Estas cometas, sujetadas por cables, flotarían lo suficientemente alto como para que las corrientes de aire a presión – que a esas alturas son 10 veces más rápidas que cerca del suelo de nuestro planeta- puedan fluir a través de sus turbinas.

Los rotores giratorios de las turbinas de dichas cometas convertirían la energía cinética (la energía del movimiento) del viento en electricidad, para enviarla después a través de un cable de unos 9.000 metros de longitud hasta una red de distribución eléctrica situada en el suelo.

Conseguir aprovechar las corrientes de aire de las alturas podría suponer el encontrar una fuente inagotable de electricidad, afirman los científicos.

Por otro lado, las cometas son potencialmente competitivas en cuanto a su coste, y los estudios realizados apuntan a que el viento a alta altitud es un recurso energético muy amplio y relativamente fiable.

Máxima densidad de potencia

A todas estas conclusiones llegaron los investigadores tras analizar 27 años de datos del National Center for Environmental Prediction (CEP), de Estados Unidos, y del European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF).

Estudiando la distribución de la energía eólica en la atmósfera, por localización y tiempo, los científicos descubrieron que los vientos a altitudes de alrededor de 9.700 metros presentan la mayor densidad de potencia.

La densidad de potencia del viento es lo que permite conocer cuánta energía eólica fluiría a través de una turbina eólica, explican los investigadores.

Archer y Caldeira usaron todos estos datos para componer la primera prospección global de la energía eólica a alta altitud. Esta prospección ha sido detallada recientemente en el artículo “Global Assessment of High-Altitude Wind Power” publicado por la revista especializada Energies.

Según los científicos, los vientos a alta altitud suponen un enorme potencial energético que está esperando a ser utilizado. Caldeira asegura que “si se aprovecha sólo el 1% de la energía eólica de alta altitud, esto sería ya suficiente para abastecer de energía continuamente a toda la civilización”.

Para que las células fotoeléctricas (dispositivos que permiten transformar la energía luminosa en energía eléctrica) pudieran igualar esta capacidad de abastecimiento energético, deberían cubrir un área 100 veces mayor que la que ocuparía una turbina eólica situada a alta altitud, afirma el científico.

Zonas de mayor densidad

El estudio de los datos del CEP y del ECMWF reveló asimismo que las zonas con mayor densidad de potencia eólica se encuentran sobre Japón, la China oriental, la costa oriental de Estados Unidos, Australia meridional y el noreste de África.

En el análisis se incluyeron evaluaciones de la energía eólica que hay sobre cinco de las principales ciudades del mundo: Tokio, Nueva York, Sao Paulo, Seúl, y Ciudad de Méjico. Según Archer, Nueva York es la ciudad con una mayor densidad de potencia eólica media a alta altitud de Estados Unidos.

Tokyo y Seúl también tienen una densidad de potencia eólica alta, porque ambas áreas se ven afectadas por las corrientes del este asiático.

Ciudad de Méjico y Sao Paulo están localizadas en latitudes tropicales, por lo que se ven afectadas raramente por las corrientes polar y subtropical. Como consecuencia, tienen más bajas densidades de potencia eólica que las otras tres ciudades.

Modelos desarrollados

Para poder capturar la energía de estas corrientes, los fabricantes están desarrollando diversas turbinas-cometa que convertirían la energía cinética del viento en electricidad.

Por ejemplo, la compañía Sky WindPower ha diseñado un modelo que consiste en una cometa individual de cuatro turbinas, cada una de ellas con rotores giratorios. La cometa transferiría la electricidad a un centro situado en tierra a través de su cable de sujeción.

Otro modelo, desarrollado por la empresa Kite Gen parece un tiovivo o carrusel rotatorio, con base en la tierra, y con varias cometas sujetas a él. El patrón de vuelo de cada una de estas cometas sería controlado desde el suelo para conseguir capturar la mayor cantidad de viento.

El principal desafío al que se enfrentan las “cometas de viento” sería a la fluctuación de las corrientes de alta altitud. Aunque estas corrientes tienen una densidad de potencia mayor que el viento de altitudes más bajas, lo cierto es que a veces dejan de fluir, lo que puede producir cortes en el suministro eléctrico.

Archer y Caldeira sugieren que, para superar este escollo, se cree una red eléctrica a gran escala que transfiera los excesos de energía a áreas donde haya más demanda que producción. Según ellos, el viento siempre está soplando en alguna parte, por lo que se debe aprovechar lo que sobre para llegar allí donde falte.

Caldeira explica que ésta sería la única solución, puesto que hacer baterías lo suficientemente grandes para completar las fluctuaciones del viento resultaría demasiado caro.

Otro problema a afrontar es el de la posible interferencia de las cometas eólicas con los aviones. Para Sky WindPower y Kite Gen, esta interferencia se solucionaría estableciendo restricciones de vuelo en aquéllas áreas en que las cometas hayan sido colocadas.