Fabrican un sistema para convertir energía eólica en electricidad e hidrógeno
Por Israel Pérez Valencia
Santiago de Querétaro, Qro. 3 de agosto de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Sin duda, uno de los temas más importantes en las agendas de todos los países del mundo es el desarrollar tecnologías que a futuro, garanticen a la humanidad la energía que requiere para su desarrollo. Las tendencias indican que la utilización de combustibles fósiles para la generación de energía está llegando a su fin, por lo que el pensar en fuentes alternas, que además sean amigables con el medio ambiente, resulta una obligación para todas las naciones en la actualidad.
En ese sentido, México no es la excepción. De acuerdo a la Revista Eólica y del Vehículo Electrónico (REVE), en un artículo publicado el pasado 26 de julio titulado “México avanza hacia las energías renovables”, nuestro país tiene metas muy claras conforme a la Ley para el Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de la Transición Energética, que señala que, para el 2024, México debe generar el 35% de su energía a partir de fuentes no fósiles. Gran parte de este reto, depende del trabajo de centros de investigación e instituciones educativas, como la Universidad Autónoma de Querétaro (UAQ).
En su convocatoria 2012-01, el Fondo Mixto de Fomento a la Investigación Científica y Tecnológica (Fomix) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) junto con el gobierno del estado de Querétaro, plantearon la iniciativa de abordar el tema de las energías renovables. Se presentaron varios proyectos, pero el que fue aprobado fue el de la UAQ titulado: Sistema para convertir energía eólica en hidrógeno aprovechando las corrientes de aire de los desniveles topográficos de Querétaro.
El Dr. Juan Carlos Jáuregui Correa, coordinador de Doctorado, docente investigador de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro y responsable del proyecto explicó los detalles más importantes de esta iniciativa:
“Tiene una perspectiva académica y de investigación. La universidad planteó una iniciativa de abordar el tema de las energías renovables y se hicieron varios proyectos, tanto patrocinados por la industria como el Fomix. A nosotros se nos hizo importante plantear una solución de generación de energía eólica en una región donde no hay viento. Entonces dijimos: ‘Vamos a construir una máquina que pueda operar estas condiciones’, y curiosamente, el viento que podemos obtener en zonas como Querétaro es donde hay cambios bruscos por la topografía”.
El sistema para convertir energía eólica en hidrógeno y electricidad de la UAQ
Lo que hace este equipo es que transforma la velocidad del viento en rotación, la cual se incrementa para convertirse en energía eléctrica que se divide en dos partes, una se va a una planta de electrólisis de alta tecnología desarrollada en la UAQ, que permite de una manera más eficiente producir hidrógeno y la otra se enfoca a generar energía eléctrica para iluminación del edificio de la rectoría en el campus Centro Universitario.
Tiene capacidad de producción de hasta 12 kilowatts, (el consumo de la rectoría fluctúa en 20) por lo que se puede alimentar más de la mitad. El hidrógeno que se produce se está utilizando en la mejora de la combustión de los autobuses que ya habían sido adaptados para utilizarlo y que son parte del sistema de transporte de la universidad.
Uno de los objetivos plateados en este proyecto fue el no fabricar un generador pequeño, sino un sistema que tuviera todos los elementos de alta producción, y para eso tenía que ser una máquina de más 10 metros de diámetro (esta es de 12, lo que la hace una de las más grandes del país), un eje horizontal con acrecentador de velocidad y un generador de nueva generación.
El siguiente reto, de acuerdo al Dr. Jáuregui, fue el qué hacer con la energía. “No podíamos diseñar un sistema para resolver el problema de energía ya conocido, porque el objetivo era obtener conocimientos de vanguardia. Entonces la idea fue almacenar la energía convirtiéndola en hidrógeno y aprovecharlo como carburante de nueva generación. El utilizar fuentes tradicionales de combustible para generar hidrógeno consume mucha energía, por lo que la mejor alternativa para producirlo de manera eficiente es con energías alternas; entonces ahí se juntaban muy bien lo eólico con la producción de hidrógeno”.
Señaló que, para ya tener un sistema completo, falta decidir si se requerirán baterías para almacenar la energía y que se pueda utilizar en los horarios en los que más lo requiere el edificio de rectoría, que este caso es por las mañanas: “Estamos en el proceso de diseño. Ahorita solo tenemos el voltaje en corriente directa saliendo del generador. Entonces nos falta eso para tener el sistema completo”.
El presupuesto aportado por el Conacyt, a través del Fondo Mixto fue de un millón 500 mil pesos y 300 mil más de los fondos concurrentes de la Facultad de Ingeniería. El proyecto se terminó en dos años y medio, fue un trabajo conjunto entre el Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica (Cideteq) y las áreas de Nanotecnología y Diseño Mecánico de la Facultad de Ingeniería de la UAQ.
El proyecto, un reto constante
Al momento de tener los recursos, el primer reto que se tuvo fue cómo hacer el aspa. El Dr. Jáuregui explicó que para su fabricación se revisaron las técnicas más modernas y se aprovechó la industria local. Con excepción del generador, toda la máquina se hizo en Querétaro:
“Nosotros hicimos los moldes, aquí se fabricaron las aspas y con proveedores hicimos todos los elementos mecánicos, la estructura, etcétera. Se basó en un software público que desarrolló la Universidad Tecnológica de Berlín, donde se incorporó un estudiante de doctorado de la UAQ, y que tuvo la oportunidad de hacer una estancia ahí; todo lo que está desarrollando a partir de esa aspa, será utilizado en futuros proyectos porque ya existe un acuerdo con la universidad alemana para que parte de esos proyectos se incorporen en el software que ellos han hecho. Eso da una proyección no solamente local sino internacional muy importante a la Universidad Autónoma de Querétaro”.
Por su parte, el Mtro. Jorge Arturo García Pitol, coordinador de la maestría en Diseño e Innovación y del departamento de Diseño Mecánico de la UAQ explicó: “La fabricación del rotor, la caja de engranajes, las flechas, etcétera, nos llevó alrededor de un año. Incluimos a tres estudiantes con el fin de que pusieran en práctica lo aprendido en las aulas. La principal motivación de ellos fue el interés hacia un proyecto de estas dimensiones, que no se habían desarrollado antes en la universidad. Yo tampoco había trabajado un proyecto de este tamaño, en lo que se refiere al diseño y fabricación, significó un reto muy interesante y quedó la satisfacción de que generamos soluciones para sacarlo adelante”.
El Ing. José Luis Rodríguez, colaborador del proyecto y experto en materiales compuestos, explicó que la parte más complicada en la fabricación del sistema fue la alineación de los moldes con los que se hicieron las aspas, que por sus dimensiones, se tuvieron que fabricar en tres piezas:
“Estuvimos trabajando en base a los conocimientos que yo tengo respecto a materiales de plástico y fibra reforzada. Las aspas están hechas de fibra de vidrio, colchoneta, petatillo y resina poliéster. La parte exterior es gelcoat, que también es una resina, pero en otra presentación. El proceso para elaborar las aspas fue tardado, porque se hicieron por partes, fue un proceso de casi dos meses por pieza”.
El sistema, generador de nuevos retos
Las expectativas generadas por este sistema han traído frutos importantes. Este año el Fomix aprobó a la UAQ un proyecto mucho más ambicioso, que es la creación de un parque de energías renovables dentro de la universidad, que consiste en un campo de heliostatos, un laboratorio más grande para la producción de hidrógeno a partir de energías alternas, otros dos aerogeneradores y una planta de biodiesel.
El objetivo de difusión de este proyecto es que la comunidad universitaria se dé cuenta de que se pueden hacer las cosas en su institución y en Querétaro, así como producir egresados y equipos con la calidad que demanda el sector industrial.
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