Un equipo de ingenieros eléctricos de la Universidad a Distancia de Madrid, en colaboración con un colega de Mision Crítica-Data Center, ZFB Technology Services en Colombia, ha desarrollado una metodología innovadora para generar electricidad utilizando pequeñas turbinas que capturan el viento generado por fuentes artificiales.
En su estudio, publicado en la revista Scientific Reports, Isabel Gil-García, Ana Fernández-Guillamón y Álvaro Montes-Torres detallan cómo aplicaron esta metodología para aprovechar la energía del viento producido por las máquinas de enfriamiento en un centro de datos en Colombia.
Contexto y potencial de las fuentes de viento artificiales
Investigaciones previas han sugerido que existen múltiples maneras de capturar parte de la energía eólica desperdiciada por diversas tecnologías. Ejemplos incluyen el aire en movimiento a lo largo de un barco o tren, o el viento generado por los ventiladores en sistemas de climatización (HVAC). Estos flujos de aire, que a menudo no se aprovechan, representan una fuente potencial de energía renovable que puede ser explotada para reducir el consumo energético y las emisiones de carbono.
El enfoque desarrollado por los investigadores consiste en una metodología general para capturar la energía que típicamente se pierde con estas tecnologías. Esta metodología puede aplicarse a diferentes contextos, tales como la industria del transporte, la refrigeración industrial o cualquier otra aplicación donde se produzca viento artificial. La implementación de estas tecnologías puede resultar en un impacto significativo en la reducción del consumo de electricidad en infraestructuras grandes, como centros de datos, fábricas, o incluso en el transporte público.
Metodología
La nueva metodología propuesta consta de cuatro pasos principales:
- Identificación de una fuente potencial de viento artificial: La primera fase implica localizar un recurso donde el viento artificial sea generado, ya sea por la circulación de aire en un barco, camión, tren o el uso de ventiladores en sistemas de enfriamiento.
- Evaluación de la energía eólica desperdiciada: El siguiente paso es determinar cuánto del recurso está siendo desaprovechado. Para aplicaciones que implican viento, se puede utilizar un anemómetro para medir la velocidad del viento, lo cual permite estimar la cantidad de viento que se genera y que puede ser aprovechada.
- Estimación de la energía eléctrica potencialmente aprovechable: En este paso, se evalúa cuánta energía eléctrica se puede capturar para determinar si el esfuerzo de instalación de turbinas será rentable.
- Selección de la tecnología de captura adecuada: El último paso implica escoger la tecnología que se utilizará para capturar el viento desperdiciado. En la mayoría de los casos, la opción más adecuada es el uso de pequeñas turbinas eólicas.
Una vez que se han seguido estos pasos, se puede proceder a realizar una prueba inicial para comprobar la viabilidad del proyecto.
Caso de estudio: Centro de datos en Colombia
Para demostrar la viabilidad de su metodología, el equipo de investigación seleccionó como fuente de energía el viento generado por los dispositivos de enfriamiento empleados en un centro de datos en Colombia. Este centro contaba con tres enfriadores, cada uno con ocho ventiladores que funcionaban a 480 V y operaban a 900 rpm. La instalación de equipos de refrigeración en centros de datos es fundamental para evitar el sobrecalentamiento de los servidores, pero también representa un gasto significativo de energía.
Los investigadores eligieron turbinas eólicas Tesup V7 debido a sus características de tamaño reducido y peso liviano, lo que facilitaba su instalación sobre los ventiladores. Se colocaron seis turbinas por encima de los ventiladores y se logró generar un total de 513,82 MWh al año. Después de descontar la energía consumida por los ventiladores, se observó que la instalación de las turbinas permitió una reducción neta del consumo de electricidad de 467,6 MWh anuales.
Implicaciones para la sostenibilidad y el futuro de la energía
La aplicación de esta metodología tiene un impacto significativo en el ámbito de la sostenibilidad y las energías renovables. Al aprovechar fuentes de viento artificiales, es posible reducir la dependencia de fuentes de energía no renovables, lo que se traduce en una disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. Además, el uso de pequeñas turbinas en entornos urbanos o industriales representa una opción viable para maximizar la eficiencia energética y minimizar el desperdicio.
- Reducción del consumo energético: La implementación de estas turbinas en instalaciones industriales y comerciales podría contribuir a una disminución sustancial en el uso de electricidad, especialmente en lugares donde se utilizan sistemas de ventilación y enfriamiento de gran escala.
- Optimización de recursos: Aprovechar el viento generado por equipos de refrigeración o sistemas de transporte representa una forma eficiente de reutilizar recursos ya existentes, sin la necesidad de grandes inversiones en nuevas infraestructuras.
- Adaptabilidad a diferentes sectores: Esta tecnología no solo es aplicable a centros de datos, sino también en sectores como la aviación, la marina mercante y el transporte ferroviario, donde se generan corrientes de aire que pueden ser convertidas en energía.
Consideraciones Técnicas
A pesar de sus beneficios, la implementación de estas tecnologías también enfrenta ciertos desafíos. La variabilidad del viento generado y la eficiencia de las turbinas en condiciones específicas son factores que deben ser considerados cuidadosamente. Asimismo, la viabilidad económica depende de la cantidad de energía que realmente se pueda capturar y del costo de instalación y mantenimiento de las turbinas.
La propuesta desarrollada por los ingenieros de la Universidad a Distancia de Madrid y sus colegas en Colombia representa un avance prometedor en la generación de energía renovable a partir de fuentes artificiales. La metodología tiene el potencial de transformar la forma en que se gestionan los recursos energéticos en diversos sectores, promoviendo un futuro más sostenible y eficiente.
Más información: www.nature.com
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