Desde su desarrollo a principios de la década de los ochenta, el mercado mundial de la energía eólica ha crecido de modo exponencial. En el período comprendido entre 1990-2007 la capacidad mundial total de electricidad eólica ha crecido 50 veces y se prevé que aumente por encima del nivel de 2008 diez veces más hasta 2030; y veinte veces hasta 2050.
La potencia eléctrica generada por los parques eólicos se podría multiplicar por muchos enteros si se lograra dar con un material lo suficientemente ligero, y a la vez lo suficientemente resistente, para aumentar el tamaño de las aspas de las turbinas.
Cuanto mayor sea el área a través de la cual la turbina puede extraer la energía del viento, más potencia puede ser capturada. Pero también unas palas de turbina más grandes y pesadas, necesitarían mayor cantidad de viento para moverlas y provocarían mayor vibración, lo que a la postre disminuye la eficiencia.
Es la pescadilla que se muerde la cola y que está devanando los sesos a los ingenieros, que no ven como la eólica termina de reinar en el mundo por una simple cuestión, como siempre, de tamaño.
Para intentar dar con aspas más largas, más ligeras y más fuertes que las actuales, un investigador post-doctoral de la Case Western Reserve University en Cleveland, Ohio (EE.UU.) ha creado la primera pala de turbina del mundo de resina de poliuretano reforzada con nanotubos de carbono.
Es sólo de 75 centímetros de largo, pero las pruebas preliminares muestran que es mucho más ligera, más rígida y más fuerte que las hojas de resinas epoxi convencionales.
Marcio Loos, investigador en Ciencia Macromolecular por esta universidad americana, muestra en los ensayos de fatiga realizados al compuesto de poliuretano reforzado que resiste alrededor de ocho veces más que los compuestos epoxi reforzado con fibra de vidrio. El nuevo material también fue ocho veces más duradero en las pruebas de delaminación por fractura.
Comparándolo con otros materiales de refuerzo, los investigadores descubrieron que los nanotubos de carbono son más ligeros por unidad de volumen que las matrices de fibra de carbono y aluminio: pero tienen más de 5 veces la resistencia a la tracción de la fibra de carbono y más de 60 veces mayor que la de aluminio.
Uno de los objetivos de la industria eólica para el año 2020 es la creación de palas de turbina que lleguen a los 250 metros de largo. En la actualidad, es posible alcanzar un máximo de unos 150 metros, aunque parece que los materiales han llegado a su límite de resistencia. Pero con este nuevo compuesto se lograría alcanzar el objetivo en sólo unos pocos años.
Como todo, el tamaño también influirá en el precio. Porque será el coste de su fabricación el que, a la postre, marcará su viabilidad. Para hacerlo el investigador ha utilizado una técnica de bolsa de vacío con la que se reforzaron las hojas de poliuretano con seis esteras de fibra de vidrio, para luego embutirla con una suspensión de nanotubos de carbono.
La técnica supone ir colocando capas de materiales, para luego fusionarlos en uno aumentando la presión, como el que saca el aire de una bolsa de esas con mantas de invierno que anuncian en la teletienda. Así ha logrado fabricar un prototipo de la turbina de 400 w que ha plantado para su prueba, con el correspondiente permiso rectoral, en el tejado de un edificio de la Universidad de Case Western.
Es pronto, pero quizá este poliuretano reforzado pueda convertirse en una buena grieta en las palas de turbina por donde se pueda acceder al nuevo mundo dimensional que necesita la energía eólica. La respuesta, como diría Dylan, por ahora sigue flotando en el aire.
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Vía Eureka Alert
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