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10 innovaciones en hidroelectricidad

10 innovaciones en hidroelectricidad
Contenido
  1. escaleras para peces
  2. conductos helicoidales
  3. Hidrosfera
  4. Generador de gravedad aire-agua
  5. fuerza de onda
  6. Energía de las mareas
  7. poder del río
  8. poder de vórtice
  9. potencia del tubo
  10. darse un chapuzón

10: escaleras para peces

Febrero de 2011: Vista de Fish Ladder en Longview, Washington, donde nadan truchas arco iris.

Imagen cortesía de Tess McBride / USFWS (licencia CC para 2.0)

Si eres un pez de agua dulce como la trucha, lo último que quieres ver es una presa. Las represas impiden el movimiento de los juveniles río arriba hacia las aguas, donde se reproducirán y vivirán el resto de sus vidas. Los ecologistas han lamentado durante mucho tiempo la devastación que pueden causar las represas. Introduzca las escamas de pescado.

Una de las escaleras para peces más tecnológicamente avanzadas se encuentra en Montana en la planta de energía hidroeléctrica de Thompson Falls en el río Clark Fork. Esta es la primera escalera para peces de longitud completa en los Estados Unidos continentales diseñada específicamente para truchas en peligro de extinción. La escalera de $ 8 millones y 72 pies (22 metros) de altura tiene 48 escalones para que los peces suban. [sources: Holyoak, PPL Montana].

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Los peces que nadan río arriba son atraídos por la pequeña abertura en la base de la escalera por el agua derramada. Empiezan a subir por la escalera para peces de acero y hormigón, luchando contra el agua turbulenta a cada paso. Cada uno de los 48 escalones, o piscinas, tiene aproximadamente 5 pies (1,5 metros) de ancho y 6 a 10 pies (1,8 a 3 metros) de largo y tiene aberturas en la parte superior e inferior. Los peces finalmente llegan a una cuenca de captura de 5 metros y luego a un tanque de captura. Una vez dentro del embalse, los científicos examinan y marcan los peces, que luego se liberan en la presa. [sources: Holyoak, PPL Montana].

Las escaleras para peces no siempre funcionan tan bien como fueron diseñadas. Un estudio separado de la Universidad de Massachusetts en Amherst encontró que solo un pequeño porcentaje de las poblaciones de peces cruzan con seguridad las presas observadas por los investigadores. [source: Adams].

9: puertas helicoidales

En esta ilustración puede ver todas las partes de una central hidroeléctrica típica, incluidas las compuertas.

En esta ilustración puede ver todas las partes de una central hidroeléctrica típica, incluidas las compuertas.

© HowStuffWorks

La naturaleza sabe una o dos cosas. Todo lo que tienes que hacer es mirar. Cuando un ingeniero hidroeléctrico y un científico médico se unieron a fines del siglo XX, encontraron una nueva forma de aumentar la potencia de las centrales hidroeléctricas existentes en casi un 10%. [source: Piesold and Caro]. Todo lo que hicieron fue aplicar el diseño en forma de espiral de los vasos sanguíneos humanos para crear una forma similar. conducción forzada.

La puerta helicoidal es similar al cañón de una escopeta, que tiene ranuras en espiral grabadas en el interior. El agua viva fluye a través de la compuerta helicoidal y, como una bala en un cañón estriado, comienza a girar. Los tubos concentran el flujo de agua directamente en la turbina eléctrica, mejorando así el rendimiento de la turbina. [source: Piesold and Caro].

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8: Hidrosfera

El inventor Rick Dickson se inspiró para crear su propia hidrosfera después de leer sobre el naturalista y explorador Charles William Beebe (en la foto), quien sondeó las profundidades del océano en una batisfera en la década de 1930.

El inventor Rick Dickson se inspiró para crear su propia hidrosfera después de leer sobre el naturalista y explorador Charles William Beebe (en la foto), quien sondeó las profundidades del océano en una batisfera en la década de 1930.

Imágenes Keystone / Getty

Se ve bien en papel, pero el inventor Rick Dickson dice que su idea podría funcionar si se prueba. Dickson habla de un generador hidroeléctrico que aprovecha los inmensos diferenciales de presión en las aguas profundas de los lagos u océanos. el lo llama hidrosfera y estima que puede generar hasta 500 megavatios de energía renovable continuamente [source: Scoop].

Aunque aún no ha construido un prototipo ni ha obtenido una patente, la hidrosfera de Dickson es un tipo de represa hidroeléctrica cilíndrica cerrada que opera a partir de la presión variable del agua del océano o del lago. [source: Scoop].

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7: Generador de gravedad aire-agua

El otro invento de Dickson no se parece exactamente a ese ícono de la energía hidroeléctrica: la presa Hoover.

El otro invento de Dickson no se parece exactamente a ese ícono de la energía hidroeléctrica: la presa Hoover.

iStockphoto / Thinkstock

La hidrosfera llevó a Dickson a otro invento, el Generador de gravedad aire-agua, que considera la hidroeléctrica del futuro. El AWG es un gran cilindro hueco lleno de aire y anclado al fondo marino a diferentes profundidades. Dentro del cilindro hay un generador eléctrico. Para generar electricidad, una válvula permite que el agua ingrese al dispositivo a alta presión. El agua corriente entra en una cámara de vacío y obliga a un pistón a elevarse estator, la parte fija del generador sobre la que gira el rotor. A medida que el pistón sube en el estator, genera electricidad. [source: Free Press Release].

Cuando el pistón golpea un tapón de metal en la parte superior del estator, libera una válvula conectada a un tubo hueco en la base del cilindro. El tubo se abre, permitiendo que el aire se descomprima. Esto fuerza al rotor hacia el estator, generando electricidad nuevamente. El agua también sale del cilindro con gran fuerza y ​​sale de la manguera hacia la superficie del océano. El agua fluye desde la parte superior del tubo como un géiser. Luego, la válvula de seguridad se cierra, la entrada de agua se vuelve a abrir y el ciclo se repite. Dependiendo de su tamaño y de la profundidad del océano, el AWG puede producir hasta medio gigavatio de energía continua. [sources: Free Press Release, Beyond Fossil Fuels]. El dispositivo no fue prototipo ni patentado en el momento de la publicación.

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6: fuerza de las olas

En 2008 se encontró un generador de electricidad basado en energía de las olas frente a la costa portuguesa. Un problema técnico obligó al parque de olas a desconectarse después de dos meses.  Utilizaba mangueras flotantes cuyo movimiento flotante bombeaba fluido hidráulico para impulsar los generadores.

En 2008 se encontró un generador de electricidad basado en energía de las olas frente a la costa portuguesa. Un problema técnico obligó al parque de olas a desconectarse después de dos meses. Utilizaba mangueras flotantes cuyo movimiento flotante bombeaba fluido hidráulico para impulsar los generadores.

João Abreu Miranda / AFP / Getty Images

El eco de las olas rompiendo contra una costa rocosa o una playa de arena es un sonido relajante. ¿Sabías que también es un sonido enérgico? La energía cinética es la energía del movimiento y el agua viva está llena de ella. Esto se debe a que el movimiento de las olas es impulsado por el viento y la geología del océano. [source: Union of Concerned Scientists].

ingenieros y científicos desarrolló varios dispositivos para aprovechar la energía hidrocinética generada por las olas. De hecho, dicen los científicos, si solo pudiéramos extraer el 15 por ciento de la energía a lo largo de la costa de Estados Unidos (especialmente en la costa oeste), Estados Unidos podría generar tanta electricidad como todas las represas hidroeléctricas del país. [source: Union of Concerned Scientists].

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5: energía de las mareas

Generador de turbina Ocean Renewable Power TidGen listo para su instalación en el sitio del proyecto de energía mareomotriz de Cobscook Bay

Generador de turbina Ocean Renewable Power TidGen listo para su instalación en el sitio del proyecto de energía mareomotriz de Cobscook Bay

Imagen cortesía de Ocean Renewable Power

Hablando de energía hidrocinética, ¿alguna vez has estado nadando en el océano? ¿La marea baja te arrastró mar adentro? Las mareas son fuertes y podemos utilizarlas para generar electricidad.

En 2012, uno de los primeros proyectos de energía mareomotriz en los Estados Unidos comenzó a proporcionar electricidad a la red. El proyecto, una turbina submarina frente a la costa de Maine, fue construido por Ocean Renewable Power Co. La turbina parece una cortadora de césped antigua pero es esencialmente una especie de molino de viento submarino. Las palas de la turbina eólica giran a medida que sube y baja la marea en Cobscook Bay, cerca de Eastport. Las mareas de la región se encuentran entre las más altas de Maine, alcanzando los 20 pies. El generador de 21 millones de dólares puede alimentar de 25 a 30 hogares [sources: Sharp, Woodard].

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4: Fuerza del río

Un sistema RiverStar implicaría colocar módulos a lo largo de un curso de agua (como el majestuoso río Colorado que se muestra aquí) en lugar de represarlos en una ubicación específica.

Un sistema RiverStar implicaría colocar módulos a lo largo de un curso de agua (como el majestuoso río Colorado que se muestra aquí) en lugar de represarlos en una ubicación específica.

iStockphoto / Thinkstock

Bucear un río para producir electricidad es tanto del siglo XX. Las represas no solo cambian el paisaje, también pueden afectar la vida silvestre (¿recuerdas las escamas de pescado de las que hablamos?). ¿Y si pudiéramos aprovechar la energía del río sin construir presas y embalses? La empresa de California Bourne Energy cree haber encontrado la respuesta [source: Bourne Energy].

El sistema RiverStar de la compañía recolecta energía cinética a través de un río, en lugar de en un solo lugar, como lo hacen las presas. Así es como funciona: los ingenieros colocan varios “módulos” en un río. Cada módulo consta de una turbina, un estabilizador, un sistema de amarre y un sistema de conversión de energía. Los cables de acero de alto voltaje mantienen cada unidad en su lugar y se conectan entre sí en una red. El agua corriente pasa a través de las turbinas y, a medida que giran, recolectan energía del río, que impulsa un generador. Los funcionarios de Bourne dicen que el RiverStar puede generar 50 kilovatios en un río a una velocidad de 4 nudos. La compañía agrega que RiverStar no afecta los patrones de migración de peces ni interrumpe el tráfico fluvial.

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3: Poder de vórtice

LIVELY puede encontrar su primer hogar en el río Detroit.

LIVELY puede encontrar su primer hogar en el río Detroit.

iStockphoto / Thinkstock

En 2007, el profesor Michael Bernitsas de la Universidad de Michigan descubrió una forma de aprovechar la energía cinética de un río que fluye examinando cómo se mueven los peces en el agua. Creó un dispositivo que llama LA VIDA, abreviatura de Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy [sources: Vortex Energy, Lafay].

Como puede decirle cualquier pescador de truchas, cuando un banco de peces se mueve por el agua, los peces doblan sus cuerpos y crean pequeños remolinos. Los peces empujan sus cuerpos fuera de los vórtices para impulsarse hacia adelante. VIVACE funciona de la misma manera. Los ingenieros colocan una serie de cilindros en el fondo del río o del océano. La corriente que fluye a través de los cilindros crea vórtices que mueven los cilindros hacia arriba y hacia abajo. Dentro de cada cilindro hay un imán que se mueve en una bobina de metal, generando una corriente eléctrica continua. Luego, VIVACE toma corriente continua y la convierte en corriente alterna. A diferencia de otras tecnologías hidrocinéticas, la invención de Bernitsas puede aprovechar la energía de los ríos de bajo caudal. [sources: Vortex Energy, Lafay].

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2: energía de la manguera

Las turbinas están en todas partes donde se enciende la energía hidroeléctrica.  En el océano.  En Rio. En las tuberías.  Esta, una de las turbinas submarinas más grandes del mundo, fue fotografiada el 19 de octubre de 2011 en la bahía de Brehec en Plouezec en el oeste de Francia.

Las turbinas están en todas partes donde se enciende la energía hidroeléctrica. En el océano. En Rio. En las tuberías. Esta, una de las turbinas submarinas más grandes del mundo, fue fotografiada el 19 de octubre de 2011 en la bahía de Brehec en Plouezec en el oeste de Francia.

Fred Tannea / AFP / Getty Images

Tuberías de alcantarillado, tuberías de agua potable, tuberías y tuberías de alcantarillado: casi todas las ciudades tienen algún tipo de tubería de agua que las atraviesa. ¿Y si hubiera una forma de aprovechar la energía del agua que fluye rápidamente a través de las tuberías municipales? Un nuevo invento hizo precisamente eso.

Una empresa israelí llamada Leviathan ha creado una turbina hidráulica que se puede encerrar en un tubo. Cuando el agua entra en la turbina, genera electricidad. El dispositivo, llamado turbina Benkatina, funciona con agua que fluye a través de conductos de agua cerrados, aguas residuales, canales y conductos que extraen aguas residuales de las fábricas. [source: Leviathan Energy].

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1: Date un chapuzón

Puede crear una planta de energía hidroeléctrica en su hogar con un grifo y algunas otras partes.

Puede crear una planta de energía hidroeléctrica en su hogar con un grifo y algunas otras partes.

iStockphoto / Thinkstock

Imagina transformar tu casa en una mini central hidroeléctrica. Esto es exactamente lo que Fulton Innovation tiene en mente. La empresa con sede en Michigan ha creado tecnologías hidroeléctricas liliputienses que pueden alimentar radios, altavoces, relojes y televisores eléctricos utilizando agua que sale del grifo del baño.

En el corazón de la tecnología Splashpower de Fulton se encuentra un dispositivo llamado generador hidroeléctrico en miniatura. Estos generadores producen electricidad usando el flujo de agua en una casa o edificio. Siempre que haga correr el agua con un mini generador Splashpower, puede alimentar aspersores, iluminación de emergencia, ablandador de agua e incluso luces para acampar al aire libre. [source: Splashpower].

El sistema de turbinas de quinta generación de Verdant Power fue probado con agua en el East River en la ciudad de Nueva York en 2012.

El sistema de turbinas de quinta generación de Verdant Power fue probado con agua en el East River en la ciudad de Nueva York en 2012.

Imagen cortesía de Verdant Power, Inc.

Cuando piensa en el East River en Nueva York, la energía renovable probablemente no sea lo primero que le venga a la mente. Sin embargo, el río, que alguna vez fue un pozo y un vertedero para una agencia ocasional, se encontró a la vanguardia del movimiento de energía verde. En septiembre de 2012, Trey Taylor, propietario de Verdant Power, hundió una turbina eléctrico especial de tres palas en la vía fluvial que corre a lo largo del lado este de Manhattan. Taylor diseñó la turbina, que se asemeja a un ventilador moderno unido a un cuerpo en forma de torpedo, para generar electricidad a partir del empuje y la fuerza de las corrientes del río. [source: McGeehan].

Para 2017, 30 de estas turbinas podrían salpicar el río, y cada unidad produciría 35 kilovatios de electricidad. Si tiene éxito, el proyecto podría proporcionar suficiente electricidad para abastecer a cientos de hogares. Fabricadas con plástico y fibra de vidrio laminada, las turbinas mareomotrices del East River son una de las muchas innovaciones tecnológicas que están sacudiendo el mundo de la energía hidroeléctrica. [source: McGeehan].

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En todo el mundo, científicos e ingenieros están trabajando en una variedad de conceptos, algunos reales, otros imaginarios, que ayudarán a transformar esta antigua fuente de energía en una fuente de energía aún más moderna. Hoy, el 6% de la electricidad en los Estados Unidos proviene de la hidroelectricidad (es decir, el 70% de la electricidad renovable producida en los Estados Unidos) [source: U.S. DOE]. El suministro es ilimitado, aunque no todas las regiones son aptas para realizar un proyecto hidroeléctrico.