Producción de energía innovadora cuando “un río lo atraviesa”

La energía hidroeléctrica es una alternativa a los combustibles fósiles, pero no todos los métodos de generación son igualmente limpios o económicamente viables.

La solución “clásica” es construir una presa de hormigón y ubicarla hidroeléctrica está ahí, pero viene con todo tipo de problemas “, dice Keith Moored, profesor asociado de ingeniería mecánica y mecánica en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Rossin PC de Lehigh.” El costo de la construcción de la presa es alto, pero también hay una enorme impacto medioambiental. Limita la migración de peces, cambia la topología del río local e influye en todo el sistema ecológico que lo rodea “.

Moored es parte de un equipo multicultural que explora un enfoque diferente para energía renovable: aprovechar el poder de los flujos naturales de los ríos y convertirlos en electricidad mediante el uso de la tecnología de hidroala de inspiración biológica. El innovador enfoque centrado en el río del equipo podría aumentar el acceso a fuentes de energía más limpias y rentables, especialmente para las comunidades rurales, dice Moored.

Los hidroalas son palas submarinas que se mueven hacia arriba y hacia abajo con la corriente del agua. El movimiento imita la acción de la aleta caudal de peces y cetáceos (ballenas, delfines, etc.) o las aletas de la aleta de un buceador. El equipo está diseñando un sistema que convierte mecánicamente estas oscilaciones en un movimiento de rotación que impulsa el generador; en efecto, convirtiendo el caudal del río en electricidad.

“Hay una enorme cantidad de recursos disponibles debido al flujo constante del río”, dice Moored. “Los ríos están cerca de casi todas las ciudades de nuestro país y del mundo. Queremos un sistema con una huella ecológica mucho más pequeña y una huella financiera mucho más pequeña que estas tecnologías más antiguas “.

El proyecto está dirigido por Hilary Bart-Smith, profesora de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Virginia, junto con investigadores adicionales de Virginia Tech y Sandia National Laboratories. El trabajo es apoyado por el Departamento de Energía y es uno de los 11 proyectos de $ 35 millones otorgados por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) Submarine Hydrokinetic y Riverine Kilo-megawat Systems (SHARKS) en noviembre de 2020. Una subvención de Se seleccionaron $ 3.5 millones para participar en Technology Showcase Cumbre de innovación energética ARPA-E teniendo lugar prácticamente del 24 al 27 de mayo de 2021

“Hidrocinético energía es un recurso renovable abundante que puede aumentar la resistencia de la red y reducir la vulnerabilidad de la infraestructura, pero actualmente es una opción rentable en comparación con otras fuentes de energía “, argumenta Lane Genatowski, director de ARPA-E”. Los equipos de SHARKS abordarán esta barrera diseñando sistemas HKT nuevos y eficientes que utilizan los recursos de las mareas, los ríos y los océanos de Estados Unidos para crear oportunidades de generación de energía económicamente atractivas “.

En el transcurso de tres años, cinco sub-equipos diseñarán componentes individuales que, si tienen éxito, se unirán para formar una turbina fluvial oscilante económica y respetuosa con el medio ambiente. Amarrado, gestiona la logística hidrodinámica y utiliza simulaciones para optimizar los hidroalas y maximizar su producción de energía.

El desafío será asegurarse de que todos los componentes estén integrados correctamente, dice.

“Este tipo de dispositivo se ha construido antes, por lo que ciertamente no somos los primeros”, dice Moored, “pero si tenemos éxito, seremos el primer equipo en construir uno de estos dispositivos que sea realmente económico. “.

El equipo espera minimizar la perturbación del ecosistema del río mediante la creación de una turbina de río oscilante que se mueve verticalmente más lentamente que las turbinas de río rotativas existentes. Los sensores del sistema le permitirán adaptarse a los cambios naturales en la profundidad del río y mantener una producción de energía estable.

Anclado indica las ventajas de la energía hidrocinética sobre otros tipos de fuentes de energía renovable como el viento y el sol en términos de confiabilidad y disponibilidad.

“Hay días en los que el sol no brilla o el viento no sopla”, dice Moored. “Los ríos siempre fluyen. Esta tecnología lo mantendrá con energía durante más comunidades rurales que de otra manera no pueden utilizar otras energías solar y eólica por falta de infraestructura o por diferentes condiciones climáticas ”.