El agua sigue siendo la fuente más importante de energía renovable en Baviera, Alemania, representando alrededor del 33 por ciento de toda la energía renovable producida en la región, como lo muestra el Mapa de Energía de Baviera. Pero las plantas hidroeléctricas convencionales, especialmente los microhidrogeneradores, sonUn tema de controversia debido a sus bajos volúmenes de producción y su interferencia con el ecosistema.Los investigadores de Fraunhofer están trabajando en una alternativa ecológica: en el futuro, los materiales innovadores de elastómero se convertirán en energía mecánica producida por el flujo de agua en pequeños ríos directamente enenergía eléctrica.
Bajo su política energética, el gobierno del estado bávaro ha definido nuevos objetivos para la transición hacia una economía energética más ecológica: para 2025, alrededor del 40 por ciento de la electricidad requerida en Baviera debería ser suministrada por fuentes locales de energía renovable. En el proyecto DEGREEN verel cuadro "El proyecto DEGREEN de un vistazo", el Instituto Fraunhofer para la Investigación del Silicato ISC está buscando un enfoque innovador para la generación de energía renovable utilizando energía hidroeléctrica. Para este fin, los investigadores con sede en Würzburg están utilizando películas de elastómero ultradelgadas y muy flexiblesque funcionan como condensadores. Las películas de silicona están recubiertas en ambos lados con una capa elástica conductora y provistas de una capa protectora de aislamiento. Se instalan en pequeños ríos y corrientes donde la constante deformación y relajación de los elastómeros convierte la energía cinética mecánica deel agua directamente en energía eléctrica. El agua que fluye deforma la película blanda, cuyas características son similares a las deun globo.Cuando se deforman, las películas llevan una alta carga eléctrica generada por el proceso de estiramiento.La película de elastómero se relaja mecánicamente a su estado original.
"En este punto, se ha generado un alto volumen de energía eléctrica y carga un dispositivo de almacenamiento temporal en un circuito integrado. Es a partir de aquí que extraemos la energía. Este ciclo de deformación y relajación se repite una vez por segundo", explicaDr. Bernhard Brunner, director de proyecto y científico de Fraunhofer ISC. "Si aplicamos un potencial de 4000 voltios, por cada deformación podemos generar 100 milivatios de energía eléctrica por película".
¿Pero cómo se logra esta deformación cíclica de las películas? Brunner y su equipo han implementado un concepto inteligente de excitación mecánica. El agua fluye a través de un tubo constreñido que genera presión de aire negativa, un concepto también conocido como efecto Venturi que causala película de elastómero se deforma vea la sección transversal del tubo Venturi. Luego se abre una válvula de aire para igualar la presión de aire negativa y la película de elastómero vuelve a un estado no deformado. Lo que hace que el diseño sea tan ingenioso es que el aireEl respiradero es autocontrolado: se abre y se cierra por sí solo sin necesidad de componentes electrónicos o de energía.
Ubicación ideal: arroyos y ríos pequeños
Cambiar el diámetro de la película permite a los investigadores ajustar la presión. En consecuencia, el generador se puede adaptar al caudal. Compuesto por películas, tubo, ventilación, bomba, conducto de aire, electrónica y rectificador, el sistema general tiene un sistema modularestructura. Los tubos, que también tienen un diámetro flexible, se ajustan de acuerdo con la profundidad y el ancho del agua y se colocan en la parte superior, detrás o uno al lado del otro. Si un río es ancho pero poco profundo, se recomiendamonte los tubos uno al lado del otro ". Una de las principales ventajas de nuestro concepto es su flexibilidad: puede usarse en aguas de cualquier profundidad. Aprovechamos la energía del fluido del agua. Nuestros generadores de elastómeros son ideales para ríos pequeños y pueden funcionar a flujovelocidades desde 0.5 metros por segundo y profundidades de 0.5 metros. En Baviera, hay algunos ríos excepcionalmente pequeños que juntos cubren una longitud de unos 30,000 kilómetros. Nuestro sistema, que no está influenciado por el viento o el sol, es el perfectosolución. Siinstalados 1000 de nuestros generadores, podríamos ayudar a que Bavaria esté un paso más cerca de lograr su transición hacia una energía más ecológica ", dice Brunner.En total, dicho sistema podría suministrar a la red 876 MWh de energía anualmente.Austria y Suiza, con su abundancia de arroyos de montaña, así como los países en desarrollo también se beneficiarían de este innovador concepto de excitación mecánica.
suministro de energía descentralizada
Los generadores de elastómero están diseñados para funcionar silenciosamente en aguas poco profundas y pequeñas sin una presa de retención. Son adecuados, por ejemplo, para su uso como fuente de alimentación descentralizada para campamentos o asentamientos remotos ubicados en las inmediaciones del agua.
En el laboratorio, Brunner y su equipo están desarrollando dos tipos de generadores: uno que flota y otro que está fijado a la orilla del río. Actualmente están trabajando en miniaturizar el tamaño del generador. Al final del proyecto, esperansalga con un sistema a prueba de agua e inundaciones del tamaño de una caja de control de interruptor. Junto con las pruebas en el laboratorio, los científicos de Fraunhofer están trabajando en estrecha colaboración con las autoridades locales, la junta de agua y las autoridades ambientales para llevar a cabo el campopruebas con prototipos en los ríos Wern y Tauber, que proporcionan condiciones experimentales realistas. Su objetivo es generar 100 vatios de energía eléctrica por generador de forma continua.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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