El petróleo tiene los días contados: Japón desafía las leyes naturales generando energía limpia con las olas del mar

Takahito Iida, investigador de la Universidad de Osaka, en Japón, ha presentado un convertidor giroscópico flotante, un dispositivo que incorpora en su interior un volante giratorio conectado a un generador, cuyo funcionamiento se basa en la energía de las olas utilizando la teoría lineal del oleaje y modelos acoplados. Aunque este tipo de tecnología no es completamente nueva, esta propuesta introduce una idea clave: puede alcanzar el límite teórico del 50% de absorción de la energía de las olas y mantener ese rendimiento cuando cambian las condiciones del oleaje.

Para lograrlo, el convertidor giroscópico flotante se basa en dos factores fundamentales: la velocidad de giro del volante y la carga del generador.  Su funcionamiento se basa en la precesión giroscópica, que convierte movimientos que podrían parecer «caóticos» en energía aprovechable. Al inclinarse la plataforma con las olas, el volante responde de manera controlada, generando un movimiento que se transmite al generador y permite extraer energía independientemente del estado del mar.

El nuevo proyecto de Japón para generar energía limpia

La energía undimotriz, también llamada energía de las olas, es la energía mecánica que se obtiene del movimiento del agua en mares y océanos. Se genera gracias a un fenómeno natural vinculado al tamaño de las olas y a la velocidad del viento. Además, los sistemas utilizados para captarla y transformarla en electricidad son respetuosos con el medioambiente, lo que convierte a esta fuente en una opción renovable muy prometedora. Para entender mejor su funcionamiento, es importante conocer cómo se origina la energía undimotriz y los distintos métodos que existen para aprovecharla.

En este contexto, un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka liderado por Takahito Iida, ha presentado una propuesta revolucionaria: aprovechar la fuerza del océano. El estudio, titulado «Linear analysis of a gyroscopic wave energy converter: absorbing half of the wave energy over broadband frequencies, publicado en la revista Journal of Fluid Mechanics», Propone un convertidor giroscópico flotante capaz de transformar el movimiento de las olas en electricidad, con un rendimiento que, teóricamente, alcanza el límite físico del 50 % de absorción.

A diferencia de otros sistemas que sólo funcionan de manera eficiente en condiciones específicas, este convertidor giroscópico flotante se adapta a diferentes frecuencias de onda. Para ello, ajusta en tiempo real la velocidad del volante y la carga del generador. De toda la energía que contiene una ola, este sistema podría aprovechar hasta el 50%, el máximo teórico posible en el campo de la física. Sin embargo, a pesar de los resultados prometedores,  el informe se basa en modelos teóricos y simulaciones bajo condiciones ideales, como la hipótesis lineal de oleaje. En escenarios reales, la eficiencia observada en laboratorio podría reducirse.

El siguiente paso consistirá en validar el modelo mediante prototipos físicos en condiciones reales del océano. El desafío es considerable: superar problemas históricos como la corrosión, la fatiga estructural y el propio consumo energético del dispositivo. Si logra superar estos obstáculos, esta tecnología podría convertirse en un hito para el avance de las energías limpias.

«Presentamos un análisis teórico de un convertidor de energía undimotriz giroscópico (GWEC, por sus siglas en inglés), que genera electricidad mediante la precesión inducida por la rotación del volante y el movimiento de cabeceo de un cuerpo flotante. El problema acoplado de interacción ola–cuerpo–giroscopio se formula bajo las suposiciones de ondas lineales y movimientos lineales resultantes tanto del cuerpo flotante como del giroscopio. Dentro de este marco, se identifican los parámetros de control óptimos que maximizan la eficiencia de absorción de energía.

El análisis revela que, teóricamente, el GWEC puede alcanzar una eficiencia máxima de absorción de energía de 1/2 a cualquier frecuencia de ola mediante un ajuste adecuado de la velocidad de rotación del volante y de los parámetros del generador. La teoría derivada se verifica mediante simulaciones numéricas en los dominios de frecuencia y tiempo. Además, se realizan simulaciones en el dominio temporal que incorporan la respuesta giroscópica no lineal para evaluar las limitaciones del modelo giroscópico lineal. Estos hallazgos proporcionan información valiosa para el diseño futuro de tecnologías de aprovechamiento de la energía undimotriz en Japón y otras regiones», concluyen los investigadores.

La energía de las olas

En España, en la localidad de Motrico (Guipúzcoa) hay una central undimotriz que se inauguró en julio de 2011. Desde entonces, ha logrado récords de producción que, hasta la fecha, no había alcanzado ninguna otra instalación de energía marina renovable. Cada año genera alrededor de 300.000 kWh. La tecnología empleada para la conversión de energía es la Columna de Agua Oscilante (OWC – Oscillating Water Column).

Es la primera planta de olas en Europa que comercializa la energía que genera y cuenta con 16 turbinas de aire comprimido que generan una potencia de 296 KW. Las turbinas funcionan con una tecnología de «columna de agua oscilante», basada en la creación de corrientes de aire mediante el cambio de nivel del agua en una cámara.