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La energía eólica es una fuente importante de energía renovable, pero a algunas personas les preocupa que las turbinas eólicas convencionales sean demasiado ruidosos y demasiado peligrosos para los pájaros y murciélagos. Hemos querido crear un nuevo tipo de energía eólica basada en el movimiento de las hojas de los álamos en el viento, lo que sería más silencioso y más segura para la fauna.

Después de construir y probar hojas artificiales de álamo que se movían y generado electricidad a partir del viendo, hemos descubierto que no producía energía suficientemente para la producción eléctrica. Hemos intentado construir un dispositivo similar a una espadaña para generar electricidad cuando el viento lo movía, pero tampoco producía suficiente energía para que sea razonable de usar.

Aunque nuestra investigación muestra que las plantas artificiales que se agitan o balancean no sea una forma efectiva de producir electricidad, creemos que podría ser interesante buscar otros diseños inspirados en plantas para cosechar energía eólica. Incluso hemos probado un nuevo conocido material biológico para convertir la energía mecánica en una eléctrica de forma más efectiva que las que se usan hoy en día. Incluso hemos probado un material biológico no-explotado para convertir la energía mecánica a una eléctrica de una forma mucho más eficaz que los utilizados hoy.

Introducción

La energía eólica tiene un buen potencial como energía renovable y el departamento de Energía de los Estados Unidos tiene el objetivo de que el 20% de la energía eléctrica del país provenga del viento para 2023. Para aprovechar la energía eólica y convertirlo a electricidad, las tecnologías actuales usan un tipo de turbina, es decir, tienen una hélice de empuje eólico, del cual su movimiento es usado para generar electricidad.

A partir del 2015, había más de 300 000 turbinas eólicas produciendo electricidad alrededor del mundo, produciendo alrededor de 433 gigavatios de energía. En los Estados Unidos, las turbinas proveyeron suficiente electricidad para aproximadamente 17.5 de casas.

Si bien las turbinas eólicas son efectivas en la producción de energía, a veces tienen una mala reputación: algunas personas se han preocupado de que las «cuchillas giratorias» maten pájaros y murciélagos, muchas los encuentran feas, y los vecinos se quejan sobre el sonido de las turbinas girando en el viento.

Pero las turbinas no son la única forma de «capturar» la energía eólica. Las hojas de las plantas y las ramas en el viento pueden producir: en una brisa de 10 millas por hora (Aprox. 16,09 Km/h), un álamo con 500 000 hojas puede generar alrededor de 80 vatios de energía a través del movimiento de sus hojas. A pesar de que «captura» mucha menos energía que una turbina eólica cubriendo el mismo área, puede ser suficiente para cargar baterías para electrodomésticos.

Nosotros nos preguntamos: ¿Podríamos diseñar una planta artificial que generase electricidad cuando sus hojas vibraran o sus ramas se balancease con el viento?

Es probable que las plantas artificiales que generan electricidad sean menos peligrosas para los pájaros y murciélagos, y serían capaces de producir electricidad a una velocidad menor del viendo que las turbinas. Adicionalmente, podrían ser usadas en ciudades, donde las antenas de telefonía móvil han sido ocultados como árboles durante décadas.

¿Y no serían útiles si las hojas artificiales en esas «arbolantena» (esta palabra creo que no existe) generasen suficiente electricidad para nosotros para cargar las baterías de nuestros electrodomésticos?

Métodos

Hemos construido un álamo artificial, en el cual sus hojas son diseñadas para generar electricidad cuando estas ondeen en el viento. Elegimos el diseño del álamo porque la forma de las hojas es tal que revolotean de una manera relativamente ordenada (de ida y vuelta en un eje, en lugar de balancearse y rebotar en todas direcciones), lo cual es más eficiente para la generación de electricidad. Hemos intentado hacer grandes y pequeñas hojas para que tamaño trabajaría mejor para producir electricidad, y hemos usado un tallo de la hoja aplanado como los álamos reales tienen, para producir un movimiento ordenado. Luego hemos probado nuestro «árbol» en un túnel de viento controlado para asegurarnos de que el movimiento de las hojas imitaba exactamente el de las hojas de álamo real en el viento al aire libre.

También intentamos hacer totoras artificiales y también probarlas en el túnel de viento para ver si generaban electricidad cuando se balanceaban con el viento.

Por si no sabes lo que es una totora, esto es:

De Hugo.arg – Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2914110

Resultados

Aunque tanto las hojas de álamo artificial como las totoras artificiales producían algo de electricidad cuando se movían con el viento, ninguno de ellos produjo suficiente energía para hacerlos factibles de usar para la producción de energía. Hemos descubierto que para que los álamos artificiales produzcan 80 vatios de electricidad en 12 millas por hora (velocidad del viento), se necesitarían entre 10 millones y 125 millones de hojas sintéticas. Estas hojas artificiales no son baratas de hacer, a sí que esto no es una forma rentable de producir energía.

Del mismo modo, necesitaríamos hectáreas de estos dispositivos generadores de electricidad similares a los de la totora que probamos para producir suficiente energía, para hacer funcionar los electrodomésticos, lo que tampoco es una forma rentable de generar electricidad.

Discusión

Mientras que nuestra investigación muestra que las plantas basadas en diseños de biométrica que hemos probado para la cosecha de energía eólica. En la actualidad no es factible utilizarlo a escala comercial, vale la pena investigar otros diseños basados en plantas para convertir la energía eólica en electricidad. Las plantas artificiales que generan electricidad al aprovechar la energía de la fricción o al contraer plásticos flexibles podrían proporcionar una forma más rentable de generar electricidad a partir del viento. Adicionalmente, el desarrollo de nuevos y diferentes materiales que podrían ser usados para construir plantas sintéticas para aprovechar la energía eólica podrían mejorar su potencial como mini plantas eléctricas. En general, hemos pensado que las nuevas tecnologías que imitan las plantas serían un útil complemento a las turbinas eólicas convencionales.

Conclusión

Solo porque las turbinas eólicas sean la principal tecnología actualmente usada para producir energía eólica no significa necesariamente de que es la única manera de conseguir electricidad de la energía eólica. Como científicos, siempre estamos probando nuevas ideas – y a veces esas ideas no funcionan como pensamos que lo harían.

En este proyecto de investigación, hemos probado dispositivos de recolección de energía eólica (con inspiración botánica), pero estos no generaron suficiente electricidad para que sea rentable de usar. Pero la idea de que las cosas podrían ser diferentes, crear nuevos diseños y probarlos rigurosamente, es una parte importante de la ciencia.

Articulo traducido del inglés a español. Artículo original: Will artificial trees be the next power plants?

Se está esperando la revisión de la traducción.

Categorías: TIC

Alexandru Theodor Muntenas

Estudiante de la ESO en el IES Montevives. Miembro del Área de Altas Capacidades del IES Montevives y percusionista en la Banda Municipal Las Gabias. Aprender es una pasión : 9

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