Movimiento: Una valiosa fuente de energía
Aprovechar el peso vehicular y peatonal para generar energía es una alternativa viable y sostenible. Israel muestra avances concretos en esta materia con la utilización de aplicaciones piezoeléctricas, mientras que en México se están delineando soluciones basadas en leyes de energía gravitacional.
Las soluciones piezoeléctricas no contaminan, la energía obtenida es renovable y sostenible, y su aplicación es adaptable a cualquier lugar, independientemente del clima y de la región geográfica.
Por Antonia Tapia.
Utilizar la energía mecánica que generan los ferrocarriles durante su funcionamiento, o el paso de vehículos por carreteras y de paseantes por sendas peatonales, y aprovecharla para convertirla en electricidad es una opción que muchos países ya están adoptando.
En algunos lugares del mundo, se emplean soluciones basadas en el fenómeno físico de la piezoelectricidad, descrito por primera vez por los hermanos Pierre y Jacques Curie, a finales del siglo XIX. Otros investigadores se valen de las leyes de la energía gravitacional, como es el caso del investigador mexicano Héctor Ricardo Macías Hernández, para generar energía eléctrica.
Soluciones piezoeléctricas
Alrededor del mundo existe una gran cantidad de empresas que se especializan en el desarrollo de placas piezoeléctricas personalizadas para aprovechar la energía mecánica que generan las vías férreas, las pistas de aterrizaje y el tránsito vehicular o peatonal. Dichas placas funcionan mediante tensiones mecánicas que se obtienen al someter determinados cristales a cierta presión, con la que adquieren una polarización eléctrica en su masa y da origen a una diferencia de potencial que genera cargas eléctricas en su superficie. De tal modo, las placas aprovechan la presión ejercida naturalmente por determinadas actividades humanas para transformarla en energía eléctrica que se puede almacenar y utilizar para diferentes usos.
En ese sentido, la empresa Innowattech es pionera en esta materia. La compañía de origen israelí, con el paso de los años, ha desarrollado un sistema de almacenamiento que permite suministrar energía para sistemas de señalización e iluminación local. Por medio de generadores piezoeléctricos, Innowattech logra captar la energía que se produce por el peso, el movimiento, las vibraciones y los cambios de temperatura, ya sea en caminos, carreteras, ferrocarriles o aeropuertos. Las placas absorben esa energía, la almacenan y la reutilizan.
Este tipo de soluciones ofrece grandes ventajas. Las soluciones piezoeléctricas no contaminan y la energía que se obtiene a través de ellas es renovable y sostenible. Los costos de construcción y el rendimiento esperado mucho menor si se los compara con otro tipo de energía, como la solar. La solución es aplicable a cualquier lugar, independientemente del clima y de las áreas geográficas. La captación de energía es pura, existe mayor proximidad a los consumidores, no ocupa ningún espacio público, funciona en todas las condiciones climáticas, requiere bajo mantenimiento, permite la recolección de datos y tiene la capacidad de suministrar electricidad a zonas alejadas de las principales líneas de electricidad.
Carreteras, fuente potencial de energía
En los automóviles, sólo una parte de la energía procedente de la combustión se utiliza para moverlo por la carretera o poner en funcionamiento algunos accesorios útiles, como el aire acondicionado. El resto de la energía, debido a la ineficiencia de los motores, se pierde.
Los generadores de Innowattech, que comenzaron a comercializarse en 2009, se incrustan a una profundidad de alrededor de 5 centímetros y logran captar la energía de los vehículos cuando pasan por encima de ellos para reutilizarla. Este sistema, que es aplicable en asfalto, hormigón o cemento compuesto, no daña la carretera y no aumenta el consumo de combustible de los vehículos.
De acuerdo con estudios de Innowattech, el paso de 600 vehículos viajando a un promedio de 72 kilómetros por hora sobre una carretera con generadores piezoeléctricos instalados a lo largo de 1 kilómetro permitiría producir 200 kilowatts por hora.
Por otro lado, otra alternativa para generar energía eléctrica es valerse de la fuerza de la gravedad. El mexicano Héctor Ricardo Macías Hernández, en el marco de la Expo Ingenio 2013, presentó el proyecto “Sistema para generar energía aprovechando el peso del flujo vehicular y peatonal”. La iniciativa consiste en colocar una rampa-escalón a 5 centímetros bajo el nivel del concreto. Esta rampa se construye con material polimérico similar al de las llantas y, cuando el vehículo pasa sobre ella, se ejerce presión sobre un fuelle, el cual expele el aire que contiene a cierta presión por medio de una manguera. El aire generado se comprime en un tanque y lo reenvía a una turbina generadora de electricidad.
En entrevista, Macías Hernández expresó que este tipo de dispositivos podría emplearse en lugares con gran cantidad de flujo vehicular y peatonal, dado que su implementación es de bajo costo y sostenible.
Baldosas que generan electricidad con las pisadas
Este producto ha sido desarrollado para emplearse en lugares con gran flujo de peatones (estaciones de autobús, metro, tren, parques, centros comerciales). La solución capta la energía cinética que produce el movimiento (por ejemplo, caminar, correr, bailar). Aunque su costo suele ser algo elevado, en la actualidad existe gran cantidad de proyectos alrededor del mundo que se encuentran aplicando y desarrollando este tipo de tecnología.
Uno de los más conocidos es el impulsado por la compañía inglesa Pavegen Systems en las inmediaciones del acceso al Parque Olímpico de Londres, donde, según cifras de la compañía, se capturaron 12 millones de pisadas que produjeron 72 millones de joules, energía suficiente para cargar 10 mil teléfonos móviles durante una hora.
En la actualizad, Pavegen se ha asociado con Siemens para instalar sus baldosas en la Federation Square de Melbourne, Australia, y en el futuro, tiene planes para una estación de tren en Londres y un centro comercial en Atenas.
Otro caso pionero fue la colocación de baldosas piezoeléctricas en algunas estaciones del metro de Tokio, que generan hasta 10 watts por segundo. Esta iniciativa comenzó a implementarse en 2008 con resultados significativos. Asimismo, en el estadio Santiago Bernabéu de Madrid, se instaló una gran cantidad de sistemas piezoeléctricos para generar 8 mil 400 watts/segundo. Finalmente, una novedosa propuesta la lidera la compañía holandesa Energy Floors, la cual ha desarrollado pistas de baile sostenibles, donde los sistemas instalados generan electricidad por medio de energía cinética.
Solución piezoeléctrica en los ferrocarriles
Este sistema es aplicable en hormigón, acero o durmientes de madera. Con este tipo de dispositivos, además de proporcionar la electricidad para las necesidades del ferrocarril (unos 120 kilowatts por hora), es posible obtener datos relevantes, como la velocidad del tren, su longitud a cualquier velocidad o la distancia entre dos trenes consecutivos, sin importar su velocidad. Esta solución, desde 2011, está siendo aplicada en la empresa estatal Israel Railways.
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Gerardo Minchaca
Vicepresidente de la Unidad de Negocios Buildings de Schneider Electric.
