Dicen que la necesidad es la madre de la invención, y el mejor ejemplo de ello es una novedosa turbina eólica diseñada para generar electricidad en casas y edificios creada por el físico Carlos Acosta Nassar, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Costa Rica.
Esta tecnología tiene la ventaja de que puede generar energía de día y de noche las 24 horas del día.
La crisis económica mundial que afectó a nuestro país el año pasado llevó al físico Acosta a buscar una forma de reducir los costos de operación de una pequeña empresa de alta tecnología de la que es socio y que se dedica al mantenimiento, diseño y producción de maquinaria industrial.
Como una alternativa para reducir el consumo eléctrico de la empresa Balances Dinámicos, el físico ideó una turbina multi-álabe que aprovecha mejor la energía del viento y genera más fuerza rotativa que las turbinas con álabes de perfil de avión pequeñas.
La turbina, denominada SkyTwister®, está diseñada para colocarse en edificios relativamente pequeños (dos y tres pisos en adelante), casas de habitación, pequeños cerros o lugares donde haya corrientes de aire importantes (Santa Ana, Escazú, Tilarán, zonas costeras, etc.), sin embargo si se instalan a mayor altura pueden generar mayor cantidad de energía.
Hasta la fecha se han diseñado tres modelos de acuerdo con su tamaño y potencia, todas ellas requieren una velocidad del viento mínima de entre dos a tres metros por segundo y son la R1.0, de un kilovatio, la R1.4, de dos kilovatios y la R2.0, de cuatro kilovatios. Para la generación máxima de diseño se requieren vientos con velocidades de 11 m/s.
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Las turbinas SkyTwister están especialmente diseñadas para colocarse en edificios pequeños.
Para tener una idea de la electricidad que pueden generar, la R1.0 por ejemplo tiene un metro de radio y puede suplir las necesidades de electricidad de un hogar promedio (cualquier aparato eléctrico), y la R2.0 puede alimentar 40 bombillos de 100 vatios de una pequeña empresa u oficina.
Esta tecnología tiene la ventaja de que puede generar energía de día y de noche las 24 horas del día, siempre y cuando corra el viento a la velocidad requerida, lo que según Acosta podría reducir la facturación eléctrica hasta en un 70%.
De acuerdo con el investigador, algunos cambios en la legislación permitirían que el exceso de energía generada se transfiera a la red eléctrica nacional por medio de un medidor de doble vía.
Una ventaja más es que actualmente el ICE y otros proveedores de energía abrieron planes de generación distribuida que consiste en aceptar los excedentes de generación de cada usuario que instale un generador eólico. Otra opción es que se almacene en bancos de baterías que pueden adquirirse en el mercado.
Explicó que hasta ahora se han construido e instalado tres turbinas eólicas de este tipo, una está ubicada en la empresa Balances Dinámicos en San Rafael de Alajuela y las dos restantes en los edificios de la Facultad de Ingeniería en la Ciudad Universitaria Rodrigo Facio.
El novedoso diseño hace que la turbina gire en dirección al viento, lo que le permite aprovechar mejor las corrientes de aire leves.
Sobre el precio de la turbina dijo que todavía están calculando los costos porque hasta ahora solo se han producido prototipos, sin embargo estima que el precio podría rondar los U.S.$7,500.00 para un sistema completo de 2 kW., listo para interconectarse con la red local (ICE, CNFL, ESPH, etc.).
La nueva tecnología ha generado mucha expectativa en el mercado nacional. Actualmente se realizan negociaciones para gestionar la instalación de las turbinas en edificios clave del Gran Área Metropolitana. Incluso ya realizan gestiones para exportarlas a otros países.
Indicó también que este tipo de turbina no se consigue actualmente en Costa Rica, aunque sí es posible adquirir modelos parecidos en el mercado internacional, pero con otra tecnología y a precios muy superiores. Por ejemplo en Europa un sistema equivalente cuesta cerca de €40 mil euros.
Explicó que este tipo de sistemas para generación de energía a pequeña escala son muy exitosos en países como Holanda, Dinamarca, Inglaterra y España, en donde la producción eólica es significativa en comparación con nuestro país.
En Costa Rica es factible colocarlos en centros educativos, municipalidades, pequeñas y medianas empresas, edificios gubernamentales e instituciones autónomas, entre otros.
“La UCR pueden instalar turbinas en muchos de sus edificios porque aquí sopla buen viento. Esto permitiría entregar a la red eléctrica nacional la energía que se produzca en la noche y utilizar la que necesite de la red durante el día, sería una especie de intercambio beneficioso para la Institución y para el país”, explicó Acosta.
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La empresa Balances Dinámicos S.A., liderada por Carlos Acosta, ha diseñado tres modelos de turbina
El académico considera que este tipo de tecnología ofrece muchas ventajas para el país debido a que beneficia no solo a los proveedores de electricidad, sino que representa un ahorro para el usuario y sobre todo es energía renovable que no contamina el medio ambiente.
Para desarrollar la turbina el físico Acosta buscó apoyo y opciones de financiamiento en varias instituciones, bancos y fundaciones públicas y privadas, pero se lo negaron aduciendo que no financiaban el desarrollo de este tipo de proyectos.
Fue a raíz de un curso sobre propiedad intelectual impartido por PROINNOVA que decidió aliarse con la UCR por su experiencia en procesos de patentamiento.
A mediados del año pasado la UCR gestionó ante el Registro Nacional de la Propiedad la patente No. 11090 de la turbina SkyTwister®. Entre tanto, la Institución y la Balances Dinámicos firmaron un acuerdo de licencia exclusiva para la explotación. Esta permitirá a la empresa fabricar y vender la turbina por un período de diez años.
De conformidad con dicho acuerdo, Balances Dinámicos pagará regalías a la UCR por el 2% sobre el precio de venta en el mercado nacional y 5% sobre el precio final de las turbinas que exporte.
También establece que dado que esta tecnología busca favorecer el medio ambiente y promover el ahorro de energía, ambas partes se comprometen a comercializar el producto a un precio 25% menor del establecido para otros países. Además, la UCR se reserva el derecho a usar la turbina eólica para fines experimentales, académicos o de investigación.
Carlos Acosta Nassar es bachiller en física por la Universidad de Costa Rica. Master of Science en Vibraciones y Sonido de la University of Southampton en Inglaterra. Es co-fundador y director de la empresa Balances Dinámicos de Costa Rica, en donde se fabrican las turbinas actualmente.
Es pionero en el balanceo dinámico de rotores industriales, análisis de vibraciones mecánicas en maquinaria rotativa y en la implementación de programas de mantenimiento predictivo en la industria centroamericana.
Ha sido profesor en varias instituciones de educación superior públicas y privadas y desde hace tres años labora como docente en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la UCR en los cursos de Termodinámica 1, Análisis de Vibraciones Mecánicas y Mantenimiento Industrial.
Es autor del "Manual de Estrategias Modernas de Mantenimiento", publicado en el año 2000 y ha diseñado y fabricado maquinaria industrial como abanicos industriales, molinos de vidrio, molinos de abono y últimamente diseñador del álabe y de las turbinas eólicas instaladas en el edificio de la Facultad de Ingeniería.
Las primeras investigaciones sobre producción de energía eólica en Costa Rica se realizaron en la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la UCR en la década de los 70 cuando se diseñó un aerotransductor para producir energía del viento en la Estación Experimental Fabio Baudrit Moreno en Alajuela.
A finales de esa misma década se iniciaron los primeros proyectos sobre energía eólica. Los estudios previos establecieron condiciones adecuadas en Guanacaste, zona del lago Arenal y Valle Central. Pero era en la localidad de Tejona en Tilarán donde había mejores condiciones.
Los primeros generadores eólicos entraron en funcionamiento en el segundo lustro de 1990 y en el 2002 inició operaciones la planta eólica estatal de Tejona en Tilarán.
Según los últimos datos del Ministerio del Ambiente, Energía y Telecomunicaciones (MINAET, 2008), el país produce un 2.1% de la electricidad a través de parques eólicos. El 93% de la energía proviene de energías renovables.
César A. Parral. http://girasol.vinv.ucr.ac.cr
