Cuando la NASA construía aerogeneradores

Estamos a principios de los años 70 y los Estados Unidos están siendo desangrados, económica y físicamente, por la guerra de Vietnam. La NASA empieza a darse cuenta que el programa Apolo se acaba mientras su presupuesto se reduce espectacularmente. En ese momento, el Secretario de Interior del estado de Puerto Rico preguntó en el centro John H. Glenn (entonces centro Lewis) si la NASA estaría dispuesta a diseñar un aerogenerador para una pequeña y aislada isla.

Turbina gigante de Charles Brush | Imagen

El viento es una energía abundante pero controlarlo de forma eficiente no es un problema fácil. El aerogenerador de esta primera imagen es la turbina construida por Charles F. Brush en 1888. Tenía 144 palas de madera de 17 metros de longitud y tan sólo 12 kW de producción máxima. Y se trataba del diseño mas avanzado a finales del siglo XIX. Para mejorar estos resultados se necesitaba mucha ciencia, especialmente aerodinámica, y el arranque de la aviación parecía una oportunidad en ese sentido.

Un pionero olvidado, el danés Poul la Cour, fue el primero en utilizar túneles de viento para demostrar los molinos tenia mucho mas rendimiento utilizando menos palas y haciéndolas girar más rápido. Sin embargo, durante más de medio siglo, apenas se vieron avances en este campo. Por eso, en la década de los 70, los molinos eólicos eran una tecnológica que parecía destinada al olvido. El petróleo costaba 1,8 dólares por un barril de 200 litros. Si algún día escaseaba, la energía nuclear prometía un relevo muy barato y seguro.

Eran los años anteriores al accidente de Three Miles Island, y el movimiento ecologista apenas estaba naciendo. A pesar de algunos intentos voluntariosos, como el diseño Smith-Putnam, los aerogeneradores eléctricos parecían una curiosidad mas que una alternativa energética.

Ese era el estado de la tecnología cuando la NASA entró en juego. NASA es el acrónimo en inglés de Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. Es la parte espacial la que se lleva los grandes titulares pero su origen puede rastrearse a una olvidada agencia, la NACA, creada para promover el estudio en el campo de la aeronáutica. Y la aeronáutica es y ha sido una parte importante de su trabajo.

Lo que la NASA aportó fue el primer programa de desarrollo sistemático que buscaba responder a multitud de detalles necesarios para convertir una idea interesante en una máquina rentable. ¿Cuál era el mejor diseño, eje vertical u horizontal? ¿Qué altura debida tener la torre? ¿y a que distancia de sus compañeras? ¿Cuál era el perfil aerodinámico mas adecuado para una pala?

Aunque la pregunta mas simple pero mas importante era, ¿cuantas palas debía tener un aerogenerador para dar el mejor rendimiento? Después de todo, una pala es uno de los elementos más caros de un molino. ¿No sería suficiente con dos? ¿O incluso con una pala y un contrapeso adecuado? Para resolver estas preguntas, la NASA construyó 13 pequeños diseños experimentales, varios diseños de eje vertical y 5 grandes modelos de eje horizontal. Fue en estos últimos, donde se probaron configuraciones de 1, 2 y 3 palas para comparar su rendimiento.

Imagen | Prototipo del Mod-0 dotado de una pala y contrapeso.

Una de las conclusiones fue que, al reducirse el número de palas, bajaba poco el rendimiento. A cambio aparecían otros problemas. Menos palas obligaban al aerogenerador a girar más rápido y eso implicaba mas ruido. Por otro lado, aumentaban mucho las vibraciones cuando una pala pasaba junto a la torre y quedaba fuera del flujo del viento. Un diseño de tres palas resulto ser la solución mas barata y que menos problemas causaba. Otro problema era la irregularidad del viento. El propio La Cour había sugerido que los molinos se utilizasen para producir hidrogeno y así disponer de energía cuando el viento no soplase. Las células de combustible, como desarrolladas para el programa Apolo, podían utilizar ese hidrogeno para generar electricidad.

Las piezas empezaban a encajar mientras la preocupación por el suministro de energía seguía aumentando y los países de la OPEP aumentaban su control. En 1977 se fundó el departamento de Energía (DOE) que heredó la mayor parte de las investigaciones desarrolladas por la NASA. Parecía un buen momento, tras unos pocos años de explosivo desarrollo, se disponía de diseños y tecnología capaces de revolucionar la producción de energía. Es cierto que se trataba de modelos experimentales, aún caros y frágiles, pero estaban llenos de posibilidades. Desgraciadamente, igual que había sucedido 10 años antes con el programa Apolo, el sueño terminó cuando parecía al alcance de la mano. El precio del petróleo volvió a bajar y los molinos perdieron el interés económico inmediato. Y, sin él, terminaron las investigaciones a gran escala.

Imagen | Comparativa de los aerogeneradores de la NASA. Adviértase el error en el Mod-5A. El diámetro previsto era de mas 121 metros (400 pies)

Durante 20 años, el WST-4 mantuvo el record como la turbina más potente jamás construida. Sin embargo, su potencia palidece frente al Mod-5A, un monstruo de 7,3 MW de potencia capaz de igualar a los diseños mas recientes de la empresa Enercon. Desgraciadamente General Electric se retiro del proyecto tras diseñarlo y nunca llego a construirse. Al igual que sus parientes lejanos, el Saturno V y el aún más potente cohete Nova, fueron diseños por delante de su tiempo y que fueron abandonados antes de demostrar todo su potencial.


15 Comentarios

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kozlovkozlov

Muy interesante. Una cosa que no acabo de entender es por qué hoy en día no se usan los aerogeneradores para producir hidrógeno y superar así sus conocidos problemas de dependencia del viento y gestión del excedente de energía.

AraelArael

Creo que era por el problema de que la producción de hidrógeno no es muy eficiente y necesita una grandísima cantidad de electricidad pra crear mas bien poco hidrógeno. Esto hace que el precio de ese hidrógeno sea especialmente caro y, por lo tanto, el precio de la electricidad que produciría.

OsvaldoOsvaldo

En Gran Canaria hay un proyecto (si no me equivoco, a corto plazo), para utilizar la energia aerogenerada para desalar agua de mar, y ese agua subirla a una presa, almacenando así la energia como energia potencial gravitatoria.

placeresplaceres

…No es en gran Canaria sino en la isla del Hierro, y ya no es un proyecto esta en fase de construccion desde hace 1 año mas o menos.

Veremos que tal queda aunque la tegnologia empleada es harto conocida la gracia es la combinacion de ellas.

OsvaldoOsvaldo

Si, la construccion de El Hierro, la conocía, pero van a hacer lo mismo en Gran Canaria.

placeresplaceres

Ups sorry, No conocia nada del de Gran Canaria . Solo alguna cosa sin concretar esperemos que salga adelante ..y que meresca la pena

OscarOscar

Un pequeño matiz: las unidades de medida se expresan con letras mayúsculas cuando derivan de nombres propios, como Watt, y el prefijo “kilo” debe escribirse con minúsculas, por lo que la expresión de unidades debería ser 12 kW y no12 Kw como has puesto en el artículo.

hx3000hx3000

Usar energía electrica para generar hidrógeno y almacenar el excedente en esa forma presenta varios inconvenientes. El rendimiento en ambos procesos es bajo, inferior al 50% por lo que en conjunto se pierde mas del 75% de la energía, eso sin contar las dificultades para almacenar el hidrógeno.

Ahora bién entre desperdiciar el 100% de la energía en los momentos en que esta disponible o recuperar un 25% me quedo con esto último.

El el Hierro el sistema no solo se utilizará para desalar agua marina, también se usa para almacenar agua para generar electricidad cuando hay mucha demanda o poco viento. Aqui también el rendimiento es bajo, pero como la fuente de energía es gratuita merece la pena.

GbenGben

Hay un sistema de unos ingleses que usan una especie de compresor de aire y calculos termodinámicos (no podría ser de otra forma), no recuerdo el link pero los tipos llegaban a alcanzar sobre el 95% de eficiencia en recuperación de energía, los contrastaban con almacenamiento de agua en altura, la instalación era muy muy pequeña en comparación a un gran embalse en altura.

Ambros

Me parece un rendimiento muy alto en la recuperación de energía. Lo que es seguro es que mucha gente esta trabajando en este tema. Un buen sistema de acumulación de energía mejoraría mucho la gestión de la red eléctrica, incluso sin tener en cuenta las energías renovables.

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