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Energía> Energía Eólica 19 abr 2022

Una cometa gigante para producir energía eólica: otra alternativa sostenible

Una cometa gigante para producir energía eólica: otra alternativa sostenible

Aunque la idea de usar alas blandas para producir energía verde no es reciente, cada vez más empresas y científicos están investigando sus beneficios. En Mauricio, el vuelo de una cometa gigante unida al suelo a través de un cable es capaz de generar electricidad para alimentar a unos 50 hogares de la isla.

La mente humana no parece tener límites a la hora de crear y poner en marcha alternativas a las fuentes de energía contaminantes y de emprender nuevos caminos hacia la transición ecológica. La última es realmente sorprendente y pone en evidencia que ser sostenible y cuidar el planeta es más sencillo que no hacerlo.

El viento de gran altura es una enorme reserva de energía. Como todos los conceptos para aprovecharla implican un dispositivo volador unido al suelo por una línea, la energía que proporciona se denomina energía eólica aerotransportada o AWE. Mientras que la fricción de la superficie reduce la velocidad del viento cerca del suelo, el aire puede moverse sin obstáculos a mayor altura. Dependiendo de la ubicación y la hora del día, las velocidades pueden ser dos o incluso tres veces más rápidas.

Teniendo en cuenta esos datos, imaginemos una playa de Cádiz (España), de esas que están llenas de cometas para hacer kitesurf (en Tarifa, por ejemplo, hay cientos de ellas). Tomar una de estas cometas como ejemplo puede servir para entender cómo funciona el poder de la energía eólica, una idea que ya ha puesto en marcha la empresa alemana SkySails Power.

Una cometa gigante para producir energía eólica: otra alternativa sostenible

Una cometa haciendo ochos

Impulsada por el viento, una gran cometa (similar a esas que vemos en la playa) controlada automáticamente se eleva en forma de ocho. A medida que gana altura, desenrolla un cable de un cabrestante situado en el suelo. La fuerza de tracción impulsa un generador dentro del cabrestante que produce electricidad. Esto se denomina “fase de trabajo”. Una vez que el cable ha alcanzado su máxima extensión, el piloto automático dirige la cometa hacia una posición neutral con una resistencia y una sustentación mínimas. Al mismo tiempo que consume solo una fracción de la energía generada durante la fase de trabajo, el generador actúa ahora como motor y enrolla el cable. El sistema repite continuamente este proceso, haciendo volar la cometa a una altura de entre 200 y 400 metros. El concepto en el que se basa el ciclo de energía de la cometa es muy similar a la manera de funcionar de un yoyó.

La energía generada por el sistema de energía eólica aerotransportada puede inyectarse en la red, almacenarse en baterías o consumirse directamente. La cometa eléctrica puede aterrizar para realizar tareas de mantenimiento o ante la previsión de condiciones meteorológicas extremas. Una vez que se acopla al mástil de lanzamiento y aterrizaje, se baja al suelo, donde puede desmontarse y guardarse en un lugar seguro.

Lanzada en diciembre de 2021 por la empresa alemana, la enorme vela –con una extensión de 400 m2– es el primer sistema comercial de energía eólica aerotransportada totalmente autónomo del mundo. La empresa ha confirmado que en los últimos meses ha estado entregando un poco menos de su objetivo de 100 kilovatios, lo que suele ser suficiente para alimentar hasta 50 hogares allí donde se ha puesto en marcha: Isla Mauricio, país africano ubicado en el océano Índico.

Un equipo de ingenieros de la Universidad Carlos III de Madrid ha desarrollado un simulador de vuelo muy similar que permite estudiar el comportamiento de los sistemas AWES. Junto con el simulador, los investigadores han puesto en marcha un banco de ensayos en vuelo para sistemas AWES. Para ello han equipado con diferentes instrumentos dos cometas de kitesur' y han registrado durante numerosos vuelos datos como la posición y velocidad de la cometa, ángulos de ataque y resbalamiento y tensiones en las líneas. A partir de ellos, se han podido desarrollar y validar diferentes herramientas de ‘software’, como el mencionado simulador o un estimador de los distintos parámetros que caracterizan en cada instante el vuelo de la cometa.

Alternativa a las turbinas

A medida que el mundo avanza hacia las emisiones netas cero, casi todas las vías de producción de electricidad del futuro sitúan al viento como uno de sus protagonistas. La Asociación Internacional de la Energía prevé que la energía eólica se multiplique por 11 de aquí al año 2050, y que la eólica y la solar representen juntas el 70% de la demanda de electricidad del planeta. Gracias al creciente número de aerogeneradores que salpican los campos y adornan las cordilleras de todo el mundo, el coste de la energía eólica se ha desplomado un 40 % en la última década.

Se calcula que el límite global teórico de la energía eólica a gran altura es unas 4,5 veces mayor que la que se podría cosechar a nivel del suelo. Sin embargo, hay quienes opinan también que las turbinas son costosas y no son fáciles de instalar en cualquier sitio, por lo que la opción de la cometa se convierte en algo cada vez más cercano.

A veces estas turbinas son imposibles de colocar en lugares remotos o aguas profundas y simplemente no pueden alcanzar las alturas donde el viento sopla con más fuerza. Para aprovechar estos lugares, la clave puede ser volar estas cometas. Decenas de empresas e instituciones académicas investigan ahora todo tipo de mejoras en las opciones aéreas. Desde alas blandas que convierten el tirón del hilo de la cometa en energía útil, hasta complejas naves rígidas con turbinas y generadores a bordo que transportan la electricidad a través de un cable.

Los parques eólicos suelen necesitar 29 hectáreas para generar un megavatio, frente a las 5 hectáreas de una planta de combustibles fósiles, y las ubicaciones ideales acabarán agotándose.

Una cometa gigante para producir energía eólica: otra alternativa sostenible

Es relativamente barato y fácil llevar un ala de cometa a un lugar remoto, aunque las cometas no van a sustituir a la energía eólica convencional de momento. Sin embargo, sí pueden ser muy útiles si se sitúan en barcazas lejos de la costa para abastecer a islas remotas o instalaciones militares.

Estas ideas existen desde hace décadas, pero el camino hacia el uso de cometas, alas o drones para captar energía eólica ha sido accidentado. El sector marítimo muestra interés por el uso de cometas para ayudar a reducir el consumo de combustible en los grandes barcos.

Ahora, con los requisitos más estrictos de la Organización Marítima Internacional de la ONU para que los buques reduzcan sus emisiones, otras empresas, incluida una empresa derivada de Airbus, están fabricando alas para ayudar a remolcar a los grandes buques.

Sin embargo, las leyes del espacio aún no están preparadas en todo el mundo para acoger a estas cometas y parece que aún habrá que esperar para conseguir obtener de ellas todo el potencial que tienen.