Un giroscopio giratorio podría desbloquear la energía de las olas del océano

Las olas del océano representan una de las fuentes de energía renovable más grandes y constantes del planeta. Sin embargo, a pesar de su potencial, la conversión del movimiento de las olas en electricidad utilizable ha resultado ser un desafío. La mayoría de los dispositivos actuales para capturar energía de las olas funcionan eficientemente solo en condiciones específicas, lo que limita su efectividad en el entorno cambiante del mar abierto. Este problema ha impulsado a los investigadores a buscar tecnologías más adaptables y eficientes.

Un equipo de investigación de la Universidad de Osaka ha analizado un nuevo enfoque conocido como conversor de energía de olas giroscópico (GWEC). Este estudio evaluó si este diseño podría ser viable para la generación de electricidad a gran escala. Los resultados fueron publicados recientemente en el Journal of Fluid Mechanics.

A diferencia de los sistemas tradicionales, el GWEC utiliza un volante giratorio alojado dentro de una plataforma flotante. A medida que la estructura se mueve con las olas, el volante en rotación convierte ese movimiento en energía eléctrica. Debido a que el volante funciona como un giroscopio, su comportamiento puede ajustarse para capturar energía de manera eficiente a través de una amplia gama de frecuencias de olas, en lugar de estar limitado a un rango estrecho.

Cómo la precesión giroscópica genera electricidad

El sistema aprovecha la precesión giroscópica, que ocurre cuando un objeto giratorio reacciona a una fuerza externa. Cuando las olas hacen que la plataforma flotante se incline, el volante giratorio cambia su orientación a través de la precesión, lo que permite que el movimiento se conecte a un generador y produzca electricidad.

"Los dispositivos de energía de olas a menudo enfrentan dificultades debido a que las condiciones oceánicas cambian constantemente", comentó Takahito Iida, autor del estudio. "Sin embargo, un sistema giroscópico puede controlarse de manera que mantenga una alta absorción de energía, incluso cuando las frecuencias de las olas varían".

Modelando la máxima eficiencia de energía de las olas

Para comprender mejor el comportamiento del sistema, el investigador utilizó la teoría de ondas lineales para modelar la interacción entre las olas del océano, la estructura flotante y el giroscopio. Al analizar estas dinámicas interconectadas, el equipo identificó los ajustes ideales para la velocidad de rotación del volante y los controles del generador. El análisis mostró que, cuando se ajusta correctamente, el GWEC puede alcanzar la máxima eficiencia teórica de absorción de energía de la mitad en cualquier frecuencia de ola.

"Este límite de eficiencia es una restricción fundamental en la teoría de la energía de las olas", explicó Iida. "Lo emocionante es que ahora sabemos que se puede alcanzar a través de frecuencias amplias, no solo en una sola condición resonante".

Simulaciones confirman el rendimiento en el mundo real

Los hallazgos fueron probados además mediante simulaciones numéricas en dominios de frecuencia y tiempo. Simulaciones adicionales en el dominio del tiempo también incorporaron el comportamiento giroscópico no lineal para explorar los límites de rendimiento posibles. Estos resultados confirmaron que el dispositivo mantiene una fuerte eficiencia cerca de su frecuencia de resonancia, lo que significa que funciona mejor cuando su movimiento se alinea con el ritmo natural de las olas.

Al aclarar cómo ajustar los parámetros operativos del giroscopio, la investigación ofrece orientación práctica para construir sistemas de energía de olas más flexibles y eficientes. A medida que el mundo busca soluciones de energía renovable confiables para abordar los objetivos climáticos, innovaciones como esta podrían ayudar a aprovechar la enorme y en gran medida no utilizada energía almacenada en los océanos.

Temas