Artificios Hidráulicos: Energías Renovables y almacenamiento por flotabilidad

04-01-2021

Aunque este blog temático va de artificios hidráulicos antiguos, como su nombre indica, tiene mucho que ver con las energías renovables que la humanidad busca en la actualidad con tanto ahínco. Ya sea por no dañar tanto el medio ambiente y frenar así en la medida de lo posible el cambio climático, ya sea por los crecientes e innumerables nichos de negocio que el desarrollo de estas tecnologías ofrece, el hombre está poniendo un gran empeño en la búsqueda de toda clase de energías renovables -más o menos limpias-, que poco a poco vayan tomando la alternativa a las energías fósiles, que además, por ser finitas, algún día habría que sustituirlas.

Estaba yo leyendo algo sobre el tema, cuando me enteré de que solamente en el apartado de Energía Undimotriz -o de las olas-, se habían solicitado más de 4.000 patentes en el mundo en cada uno de los últimos años y de que a pesar de los grandes esfuerzos que se estaban haciendo en inversión y en investigación y desarrollo, no lograban el gran despegue que en los últimos años estaban teniendo la Energía Solar y la Energía Eólica. Al parecer era debido a que la inversión requerida para la instalación en el medio marino es muy grande y los costes de producción y de mantenimiento también son cuantiosos. Si no fuera por esos inconvenientes, ese tipo de energía ganaría a la solar y a la eólica por poseer mayor potencial el agua y por tener un flujo más constante que no la hace tan dependiente de ser almacenada.

La solar y la eólica adolecen de inestabilidad en la producción y por eso es necesario almacenarlas de algún modo para solventar ese problema. Se utilizan principalmente para este propósito baterías basadas en distintas tecnologías y también se está utilizando la energía excedente en horas valle para bombear agua desde embalses de cota baja a embalses de cota más elevada, con el objeto de almacenarla en forma de energía potencial para ser utilizada en horas punta. Y también se piensa ya en sistemas más novedosos, como el almacenamiento de aire comprimido en depósitos de hormigón sumergidos a gran profundidad en el mar, a fin de aprovechar la gran presión existente en las profundidades y utilizarla para dejar entrar el agua en esos depósitos de aire almacenado en horas de escasa demanda y enviarlo hacia arriba en horas punta para mover unas turbinas y convertirlo así en electricidad. Pese a los inconvenientes, el crecimiento del sector no para de aumentar y tiene una gran expansión.

Las Energías Renovables fueron utilizadas por el hombre desde tiempo inmemorial. Primero los antiguos molinos que aprovechaban cualquier curso de agua y más tarde los molinos de marea, son solo dos exponentes del aprovechamiento de la energía hidráulica para realizar un trabajo en beneficio del hombre y marcando hitos para el progreso de la humanidad.
Es por ello que ciertos contenidos de este blog, volvieron a mi memoria en medio de este contexto y sirvieron para inspirarme y de acicate para decidirme a intentar “yo también”, -como por otra parte no podía ser de otra manera- la búsqueda de una forma original de aprovechamiento de algún tipo de energía renovable. De ahí la relación de algo tan moderno con algo tan antiguo como son los contenidos que se muestran en este blog y que su mismo nombre define. Por eso, por ese vínculo que tiene lo antiguo con lo actual en este campo, voy a utilizar este blog de artilugios del pasado, como escaparate para mostrar dos artilugios del presente a los que se podrán aplicar las tecnologías más punteras y actuales, tanto para su construcción como para su control. Sea pues y solamente como excepción.

Inspirado una vez más en mi admirado Juanelo Turriano y en un tubo oscilante que había ideado yo como una de las posibles alternativas que se podían haber utilizado en aquellos tiempos para simplificar su complicado artificio hidráulico, tubo oscilante que se muestra en otra parte del blog y aquí debajo a continuación,

Me surgió la idea de utilizarlo en estos tiempos que corren para elevar agua a un nivel superior -aprovechando la energía undimotriz- y almacenar su energía potencial para su posterior utilización bajo demanda de consumo, y con esa premisa, este proyecto de Energía Renovable parece cumplir con tal propósito.

Pero mejor lo muestro a continuación en forma de imágenes y de simulación animada para facilitar su mejor conocimiento y su mejor comprensión.

ENERGÍA UNDIMOTRIZ POR PANEL CON TUBO OSCILANTE

Proyecto de aprovechamiento de Energía Undimotriz, mediante paneles de tubos oscilantes, para subir agua a un nivel superior con el objeto de ser almacenada para su uso posterior en forma de energía potencial produciendo electricidad bajo demanda de consumo.

Para simplificar la exposición del proyecto y de la simulación animada, se muestra solamente un tubo cuando en realidad se utilizarían 2 por panel, montados en sentido oscilante invertido, es decir, el delantero expulsaría agua al depósito elevado en la oscilación hacia la derecha y el trasero los haría en la oscilación hacia la izquierda, lo cual duplicaría el caudal y al mismo tiempo serviría para equilibrar la oscilación pendular

Opciones de montaje para mover el panel oscilante mediante el movimiento ondulatorio de las olas.

Simulación del movimiento del Panel Oscilante y elevación del agua mediante péndulo

Opciones de aprovechamiento de Energía Undimotriz

Utilizando canales, naturales o construidos con tal propósito, se podría evitar la instalación de los paneles en el medio marino y con ello se evitarían sus inconvenientes.

ENERGÍAS RENOVABLES II

Como, a veces, las ideas suelen venir acompañadas, se me ocurrió una más sobre este tema, que se inspira en la flotabilidad de los cuerpos sumergidos en el agua, que según el principio de Arquímedes experimentan un empuje hacia arriba igual al peso del volumen del agua desalojada, lo cual les hace subir a buena velocidad, llevando con ellos dentro de sus entrañas, el cargamento que se le haya confiado transportar hasta la superficie. Valga citar como ejemplo al submarino que emergió desde una profundidad de 300 metros hasta la superficie en tan solo 4 minutos (1,25 m segundo) y aún se puede ir fácilmente más rápido.
Ese principio también se puede ver en este blog, como otra de las posibles alternativas al Artificio de Juanelo, aplicado con la tecnología que había entonces allá por el año 1500, y para ello me había inspirado en ese momento, en la idea de Chris Massey de cómo se podían haber subido los pesados bloques de piedra para construir las pirámides de Egipto.

En fin, que ya tengo aquí otro proyecto de Energías Renovables, una propuesta distinta que cumple también con el propósito de producir energía limpia y almacenarla como energía potencial para ser utilizada, posteriormente y bajo demanda, en forma de electricidad.

Pero al igual que la anterior, mejor la muestro también a continuación en forma de imágenes y de simulación animada para facilitar su mejor conocimiento y su mejor comprensión.

ENERGÍA RENOVABLE POR FLOTABILIDAD

Proyecto de aprovechamiento individual o colectivo de Energía por Flotabilidad, para elevar agua a un nivel superior con el objeto de ser almacenada para su uso posterior en forma de energía potencial para generar electricidad bajo demanda de uso.

En el proyecto mostrado a continuación, se utiliza una manga de evacuación de incendios para frenar la caída del bidón vació. De igual modo podría utilizarse una plataforma a modo de montacargas que mediante cable y polea absorbiese la fuerza de la caída transmitiendo la energía cinética a un generador que produciría electricidad y evitaría esa pérdida de energía, haciendo el sistema más eficiente.

También cabría la posibilidad de subir bloques de hormigón, o mejor aún de hierro, que al ser casi 8 veces más pesado que el agua, al dejarlo caer liberaría mucha más energía que esta para trasmitir a un generador. Pero bueno, esto sería más bien otra idea con el mismo principio de subida. Quedémonos de momento con el agua que es más fácil de almacenar y de usar.

Pensando en una capacidad de agua de subida del bidón de 1 metro cúbico y en que cada 10 minutos elevaríamos una carga, en el peor de los casos, cada 5 minutos o incluso en cada 3, según la altura a elevar, tendríamos las siguientes cantidades de agua elevada en contra de la gravedad cada 24 horas y sin coste por ese esfuerzo: Serían 144 m3, 288 m3 o 480 m3. ¿Poco? Ahora habría que instalar los módulos que se necesitasen para tener la cantidad deseada o hacerlos más grandes. Lo que sí habría que pagar sería la inversión y la energía gastada en el control y en el cierre de compuertas. El balance que resulte del estudio de viabilidad deberá, sin duda, ser muy positivo.

Este sistema y el principio que lo sustenta no depende de nada más que de la existencia de agua, también agua salada del mar, por lo que su uso sería de aplicación en cualquier lugar y bajo cualquier circunstancia, siempre que el agua esté presente. No le afecta ni el día, ni la noche, ni el viento ni el sol, ni las mareas, ni las olas. Está aquí entre nosotros en todo tiempo y lugar. La gravedad tira por todo hacia abajo, pero la flotabilidad está también ahí y en muchos casos nos salva.

Úsenlo. Se lo regalo en tal día como hoy, para los Reyes del año 2021. Ya que contra el jodido coronavirus no puedo hacer nada, al menos les dejo esta patente que cedo al dominio público para mejorar la obtención de las también muy necesarias energías limpias para que no agredan al planeta e impidan la progresión del cambio climático, por lo menos, en la parte que pueda ser provocada por las actividades que el hombre viene desarrollando con su intenso quehacer diario.

13-07-2021

PISCIBATERÍA O POZO DOMÉSTICO PARA EL ALMACENAMIENTO POR FLOTABILIDAD DE DISTINTAS ENERGÍAS RENOVABLES.

Esta nueva entrada en el blog, es para abundar algo más en la problemática del almacenamiento de las energías renovables, las cuales siguen avanzando en la carrera para desbancar a los combustibles fósiles y para hacernos la vida más agradable y más verde.

Todo el planeta está volcado en investigar sobre el asunto y por doquier surgen ideas de toda índole que seguramente quedarán en el olvido en una gran mayoría, ya sea por inviables técnicamente algunas o por inviabilidad financiera gran parte de ellas, y en este mundo ya se sabe, lo que no es rentable no va a ninguna parte.

Sin embargo, lo bonito de las ideas, es que si son interesantes, pueden servir de estimulo y de inspiración a otras personas para intentar desarrollar las suyas propias. Además una idea que hoy no sea rentable, en un futuro más o menos cercano puede dejar de serlo y convertirse en algo fácilmente realizable.

Con esa premisa quise yo también darle unas vueltas al coco para dejar mi particular granito de arena sobre esta cuestión, y lo hago en este blog de artificios hidráulicos antiguos, porque el proyecto que propongo a continuación, tiene quizás más de antiguo que de moderno, pues no en vano se basa en un principio tan antiguo como el de Arquímedes.