Un recurso de energía renovable completamente nuevo acecha debajo de la superficie

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La energía renovable ha estado soportando su parte de hondas y flechas aquí en los EE. UU., Pero parece que se avecinan cielos soleados una vez que el presidente electo Joe Biden asuma el cargo el 20 de enero. Tampoco tendrá que comenzar desde cero. Por razones que solo él mismo conoce, el Departamento de Energía de EE. UU. Ha estado lanzando una serie de proyectos y programas de energía limpia en los últimos tiempos, y entre ellos se encuentra una nueva ronda de financiación de 35 millones de dólares para tecnología hidrocinética.

Los sistemas submarinos de energía renovable están listos para su lugar bajo el sol, gracias a $ 35 millones en subvenciones para energía hidrocinética I + D.

¿Qué es esta tecnología hidrocinética de la que habla?

Si no ha escuchado mucho sobre la energía hidrocinética, es porque no hay mucho que destacar, al menos no en comparación con los titulares como la turbina eólica más grande del mundo o el último avance de las células solares. Aquí, hagamos que el Departamento de Energía explique:

“Las tecnologías de energía marina se encuentran en una etapa temprana de desarrollo debido a la desafíos fundamentales de la generación de energía de un recurso dinámico, de baja velocidad y alta densidad mientras resiste ambientes marinos corrosivos. Estos desafíos se ven intensificados por los altos costos y los largos procesos de obtención de permisos asociados con las pruebas en el agua “.

¡Ay!

Lo que quieren decir es que los sistemas hidrocinéticos son similares a la energía hidroeléctrica, pero diferentes.

Los sistemas hidroeléctricos se basan en presas que acumulan presión de agua para hacer funcionar una turbina. Por el contrario, los sistemas hidrocinéticos dependen del flujo de agua ambiental. Piense en ello como una turbina eólica, solo que bajo el agua.

Eso podría incluir el flujo natural de ríos o corrientes de marea, así como canales y otra infraestructura construida.

Como recurso de energía renovable nacional sin explotar, la tecnología hidrocinética tiene mucho que ofrecer. Además de producir electricidad para comunidades remotas, el Departamento de Energía señala que los sistemas hidrocinéticos podrían implementarse para varios usos relacionados con el mar, incluida la vigilancia ambiental, la acuicultura, la desalinización, la minería y la respuesta a emergencias, y para impulsar embarcaciones.

¿Entonces, cuál es el problema? Entre otros problemas relacionados con la construcción de cosas en el agua (especialmente el agua salada), lo de la dinámica significa que su estación generadora está a merced de los cambios en los niveles del agua y las mareas. El estado actual de la tecnología también tiene un costo prohibitivo.

En el lado positivo, las mareas son predecibles, y también lo son los flujos de los ríos hasta cierto punto. Eso significa que se podría implementar un sistema hidrocinético para complementar otras formas de energía renovable, o podría activarse en ciclos diarios o estacionales. Agregue un elemento de almacenamiento de energía a la mezcla y Bob será su tío.

Más energía renovable a partir de un recurso dinámico, de baja velocidad y alta densidad

El Departamento de Energía comenzó a analizar seriamente la tecnología hidrocinética en abril de 2010, cuando invirtió $ 3 millones para establecer el centro de investigación y desarrollo Riversphere en la Universidad de Tulane en Louisiana. Sin embargo, el enfoque en la generación de energía pasó casi instantáneamente a un segundo plano después del desastre del derrame de petróleo en aguas profundas, y la escuela cambió a restauración y protección costera.

Las cosas simplemente fueron a la deriva hasta la primavera pasada, cuando el DOE reorganizó sus esfuerzos hidrocinéticos bajo un programa completamente nuevo de I + D, a través de su oficina de financiamiento de alto riesgo y alta recompensa ARPA-E.

El programa se llama TIBURONES, para sistemas hidrocinéticos submarinos y de kilo-megavatios fluviales. La idea es llevar la tecnología a un nivel superior, adoptando un enfoque holístico en lugar de hacer las cosas poco a poco.

Eso significa tener en cuenta tanto el coste como la eficiencia. Con ese fin, el equipo de SHARKS ha identificado el uso remoto como un área principal de enfoque y el desarrollo a escala de servicios públicos como otra.

11 sistemas de energía renovable más para aprovechar las aguas de los EE. UU.

SHARKS comenzó con $ 38 millones en fondos, y la nueva ronda agrega otros $ 35 millones al pozo para 11 proyectos hidrocinéticos.

En el lado del uso remoto, un proyecto de particular interés es el sistema hidrocinético “Bladerunner” de la Universidad de Alaska Fairbanks para ríos, que consiste en una turbina flotante atada a un generador en tierra.

Alaska está salpicada de comunidades remotas, lejanas y a menudo inaccesibles, lo que la hace madura para el desarrollo de energía renovable fuera de la red. La energía solar ya se está convirtiendo en una gran cosa en Alaska, y si todo sale según el plan, la energía hidrocinética podría ser la siguiente porque Bladerunner tiene un diseño modular.

Más concretamente, ARPA-E está entusiasmado con tres elementos innovadores que reducen los costos:

  1. La arquitectura BladeRunner de alta eficiencia de materiales aumenta el área de barrido por masa equivalente en un 130% sobre la carcasa base
  2. La implementación del novedoso generador electrostático de C-Motive para convertir eficientemente la rotación mecánica de baja velocidad en electricidad de voltaje de red.
  3. El método de implementación y recuperación en tierra habilitado por el diseño modular BladeRunner

ARPA-E también destaca el sistema hidrocinético RivGen de uso remoto desarrollado por Compañía de energía renovable oceánica. Ese proyecto apareció por primera vez en el Electronia radar como un “molino de agua futurista” en 2015, y parece que mucha agua ha pasado por debajo del puente desde entonces. ARPA-E espera que ORPC desarrolle un sistema que implemente conjuntos de turbinas interactivas para optimizar el rendimiento.

La idea de la turbina “social” es paralela a una tendencia en la industria eólica, donde la investigación ha demostrado que el rendimiento en un parque eólico se puede mejorar si las turbinas se comunican entre sí.

Otro galardonado de ARPA-E que aprovecha la interacción de la turbina es la Universidad de Washington en Seattle. El proyecto de la escuela “Array de turbinas de flujo cruzado de explotación del confinamiento” se basa en la idea de que aumento de la potencia y la eficiencia cuando se colocan cerca uno del otro.

Eso suena bastante simple, pero el diablo está en los detalles. “La Universidad de Washington propone un proceso de codiseño de control que combina avances en estrategias de control de turbinas, configuraciones hidrodinámicas y optimización de la geometría de la matriz para capitalizar la dinámica de fluidos no lineal inestable”, explica ARPA-E, y agrega que “El equipo se concentrará en turbinas de corriente de flujo cruzado, que son adecuadas para lograr un alto confinamiento en canales fluviales y de marea ”.

Nuevas formas extrañas para la energía submarina

Hasta ahora, el proyecto más grande en el agua es un sistema de tres turbinas llamado proyecto RITE ubicado en el East River de la ciudad de Nueva York, que para el registro no es realmente un río, es parte de un sistema de mareas.

El proyecto RITE es competencia de una empresa llamada Verdant Power, que ha desarrollado turbinas submarinas que se parecen mucho a las turbinas eólicas.

El proyecto se puso en marcha en 2012, lo que solo demuestra cuánto tiempo puede llevar un nuevo avance tecnológico.

Ahora que las compuertas están abiertas, por así decirlo, espere lo inesperado. Además del riff de Verdant Power sobre turbinas eólicas, están tomando forma algunas formas nuevas e inusuales.

La Universidad de Virginia, por ejemplo, ha creado un sistema basado en pares de hidroalas oscilantes bioinspirados, y el instituto de investigación sin fines de lucro SRI Internacional está trabajando en un sistema similar a una cometa que aprovecha la acción de bombeo que ocurre cuando una cometa se enrolla y se suelta.

Las corrientes ambientales no son el único recurso recolectable que ofrecen las aguas de la Tierra, y el Departamento de Energía también ha estado invirtiendo en la investigación de la energía de las olas.

El área principal de enfoque en esa puntuación es el noroeste del Pacífico, debido a la densidad de energía superior de sus olas. En 2018, el Departamento de Energía se relanzó y renombró instalaciones de energía undimotriz existentes en el Pacífico para incluir un enfoque en las mareas y las aguas continentales. Han estado trabajando con martillo y tenazas desde entonces, así que estad atentos para más sobre eso.

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Imagen: TIBURONES investigación hidrocinética vía ARPA-E.

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Y, sin más enrollarme, volvemos a vernos una nueva noticia. ¡Nos vemos!

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