ANN ARBOR, Michigan.— Las corrientes lentas de ríos y océanos podrían ser una nueva fuente de energía alternativa confiable y asequible. Un ingeniero de la Universidad de Michigan ha construido una máquina que funciona como un pez y que podría convertir las vibraciones, potencialmente destructivas, de los flujos de fluidos en energía limpia y renovable.

A la máquina se le ha puesto el nombre de VIVACE y se publica un artículo sobre ella en la edición de noviembre de la revista trimestral Journal of Offshore Mechanics and Artic Engineering.

VIVACE es el primer artefacto que podría obtener energía de la mayoría de las corrientes acuáticas del mundo porque funciona en flujos que se mueven a menos de 2 nudos (aproximadamente 2 millas, o 3,2 kilómetros, por hora). La mayoría de las corrientes de agua en la Tierra se mueven a menos de 3 nudos. Las turbinas y los molinos de agua necesitan un movimiento promedio de 5 a 6 nudos para una operación eficiente.

VIVACE corresponde a Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy, o vibraciones inducidas por remolino para energía acuática limpia. No depende de las olas, las mareas, turbinas o represas. Es un sistema único de energía hidroquinética que utiliza “vibraciones inducidas por remolino”.

Las vibraciones inducidas por remolinos son ondulaciones que causa un objeto redondeado o con forma de cilindro en un flujo de fluidos que pueden ser aire o agua. La presencia del objeto causa desviaciones y trastornos en la velocidad de la corriente a medida que pasa en torno al objeto. Esto causa remolinos, o vórtices, que se forman de acuerdo a pautas en los lados opuestos del objeto. Estos vórtices empujan al objeto hacia arriba y hacia abajo, o a izquierda y derecha, de manera perpendicular a la corriente.

Estas vibraciones derribaron el puente Tacoma Narros en Washington en 1940 y las torres de refrigeración de la planta de energía Ferrybridge, en Inglaterra, en 1965. En el agua, las vibraciones regularmente dañan muelles, plataformas petroleras y edificios costeros.

“En los últimos 25 años los ingenieros, incluido yo, hemos tratado de suprimir las vibraciones inducidas por vórtices. Pero ahora en Michigan hacemos exactamente lo opuesto. Realzamos las vibraciones y le ponemos riendas a esta fuerza poderosa y destructiva en la naturaleza”, dijo el creador de VIVACE, Michael Bernitsas, profesor en el Departamento de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina.

Desde hace mucho tiempo se ha sabido que los peces aprovechan muy bien los vórtices que causan estas vibraciones.

“VIVACE copia aspectos de la tecnología del pez”, dijo Bernitsas. “Los peces curvan sus cuerpos para deslizase entre los vórtices creados por los cuerpos de los peces que se mueven delante de ellos. Su fuerza muscular, por sí misma, no podría propulsarlos a través del agua a la velocidad que se mueven, de modo que los peces navegan cada uno en la estela del otro”.

Esta generación de la máquina de Bernitsas en nada se parece a un pez, aunque él dice que las versiones futuras tendrán el equivalente de una cola y una aspereza de superficie parecida a la de escamas. El prototipo de trabajo en su laboratorio es simplemente un cilindro delgado sujeto con resortes. El cilindro pende horizontalmente a través del flujo de agua en un tanque del tamaño de un remolque de tractor en su laboratorio de energía marina renovable. El agua en el tanque fluye a 1,5 nudos.

Así es como funciona VIVACE: la mera presencia del cilindro en la corriente causa la formación alternada de vórtices arriba y abajo del cilindro. Estos remolinos empujan y jalan el cilindro pasivo hacia arriba y hacia abajo sobre sus resortes, y esto crea una energía mecánica. Luego la máquina convierte la energía mecánica en electricidad.

Unos pocos cilindros podrían ser suficientes para dar energía a un buque anclado, o a un faro, dice Bernitsas. Estos cilindros podrían sujetarse en una escalera corta. El profesor calcula que un conjunto de conversores VIVACE del tamaño de una pista de atletismo y de unos dos pisos de alto podría alimentar de energía a unas 100.000 casas. Un conjunto tal podría depositarse sobre el lecho de un río o podría pender, suspendido en el agua, pero todo estaría debajo de la superficie.

Dado que las oscilaciones de VIVACE serían lentas, la teoría es que el sistema no causaría daños a la fauna acuática como los que pueden causar las represas y las turbinas de agua.

Bernitsas dice que la energía de VIVACE costaría apenas unos 5,5 centavos de dólar por kilovatio/hora. La energía del viento cuesta 6,9 centavos por kilovatio/hora. La energía nuclear cuesta 4,6 centavos y la energía solar cuesta entre 16 y 48 centavos por kilovatio/hora, dependiendo de la ubicación.

“No habrá una solución única para las necesidades de energía en el mundo”, dijo Bernitsas. “Pero si pudiéramos dominar el 0,1 por ciento de la energía en los océanos, podríamos sustentar las necesidades energéticas de 15.000 millones de personas”.

Los investigadores completaron recientemente un estudio de factibilidad que determinó que este artefacto podría obtener energía del Río Detroit. Ahora trabajan en la instalación de un proyecto piloto allí dentro de los próximos 18 meses.

Este trabajo ha tenido el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos, la Oficina de Investigación Naval, la Fundación Nacional de Ciencias, la Autoridad Portuaria de Detroit y el Condado Wayne, la Fundación DTE Energy, la Iniciativa de Comercialización de las Universidades de Michigan, y la Fundación Link. La tecnología la comercializa la compañía de Bernitsas, Vortex Hydro Energy.

El artículo se titula VIVACE (Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy): A New Concept in Generation of Clean and Renewable Energy from Fluid Flow. Otros autores son los estudiantes graduados de Arquitectura Naval e Ingeniería Marina, Kamaldev Raghavan, Yaron Ben-Simon y Elizabeth M.H. García.

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