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LA ENERGÍA LIMPIA

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LA ENERGÍA LIMPIA

Náutica nº 231

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1. Introducción2. Generadores eólicos para escoger3. Los paneles solares

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La Tierra es similar a una máquina térmica, con una parte caliente iluminada por el Sol y una parte fría en la oscuridad. La diferencia de temperatura genera una energía mecánica denominada viento. Esta diferencia suele ser de unos 10 grados centígrados, lo que no es mucho, pero dada la importante masa de la Tierra, se obtiene el consiguiente rendimiento calórico.

Aerogeneradores para todas las esloras y presupuestosEl Sol irradia una muy importante cantidad de energía, estimada en más de 1,6 millardos de kilovatios/hora. Parte de dicha energía es reflejada por las capas altas de la atmósfera, a pesar de que todavía recibimos una cantidad de energía muy superior a nuestras necesidades. Se estima que el consumo mundial equivale a la energía solar que alcanza la Tierra en menos de una hora.
Estas dos clases de energía, gratuitas y constantemente renovadas, un verdadero sueño para los navegantes de recreo, deberían poder satisfacer las necesidades a bordo si instalamos en el barco generadores eólicos o panales solares. Pero, tal como veremos más adelante, estos dos elementos tienen también sus límites.



GENERADORES EÓLICOS
El gran abanico de modelos de generadores eólicos se divide en dos grupos principales: los de eje vertical y los de eje horizontal. El modelo de eje vertical está constituido por un alternador o una dinamo donde va montada la parte móvil. Su principal ventaja es que puede girar y, por tanto, generar electricidad sin necesidad de orientarlo cualquiera que sea la dirección del viento. Desgraciadamente, tan solo sirve para potencias reducidas. A bordo de una embarcación, los únicos modelos a considerar son los tienen el eje horizontal, con dos o más palas.

ALGUNOS GENERADORES EÓLICOS DEL MERCADO
MarcaModeloPotencia (en W)Diámetro palas (en mm)Número de palasPeso (en kg)
Air MarineAir X 40040011536
EclecticD400400110515
EclecticDuoGen LT250110525
LVMAerogen 43008768.5
LVMAerogen 6670122611.5
Superwind350350120311.5
Rutland91320091610.5


RENDIMIENTO EFICAZ
El principio de funcionamiento de un generador eólico es simple. El viento hace girar una hélice que mueve un generador de corriente. Esta hélice incorpora una veleta que se ocupa de que siempre quede orientada al viento. Es un sistema sencillo, pero que, especialmente cuando se destina a un barco, exige una técnica compleja para conseguir un equilibrio entre volumen, peso y rendimiento.
Eficacia determinada por la elección del emplazamientoEl rendimiento de un generador eólico depende de tres factores: la superficie de barrido de las palas, el número de dichas palas y la velocidad del viento. El mejor rendimiento se consigue con una generador de dos palas, siendo del orden del 45%; con tres palas se alcanza un 30% y con cinco palas baja al 25%. A la vista de estas cifras uno podría preguntarse, ¿por qué fabricar grupos de varias palas (3 a 5) si los bipalas ofrecen los mejores resultados? De hecho, es una cuestión de equilibrio mecánico (una hélice de tres o más palas vibra menos que una bipala) y su rendimiento, a baja velocidad, es superior. Esto explica el motivo por el cual los grandes parques eólicos terrestres, que son fijos y pueden equilibrarse, suelen mostrar generadores de dos palas.
En cuanto a los modelos que ofrece el mercado de la náutica de recreo, generalmente tienen de tres a seis palas, con diámetros que van de 60 a 120 centímetros. En la práctica, podemos considerar que con viento de 15 nudos, un grupo eólico de 60 centímetros proporciona una potencia de 7 vatios (0,6 amperios); uno de 90 centímetros, 40 vatios (3,3 amperios), y uno de 120 centímetros, 80 vatios (6,6 amperios). En función de la fuerza del viento y su potencia, estos generadores pueden compensar parte de la energía consumida, pero no permiten satisfacer todas las necesidades.

LA INSTALACIÓN MECÁNICA
A bordo de una embarcación no resulta fácil encontrar el emplazamiento adecuado para instalar un generador eólico. Ante todo hay que tener en cuenta el flujo de aire, que debe ser laminar y sin sufrir perturbaciones causadas por el estay de popa, el palo, etcétera. El grupo eólico debe estar situado suficientemente alto para evitar accidentes, pero no demasiado elevado por si hay que ponerse en posición inactiva. El mástil de soporte y su fijación mecánica han de ser lo bastante rígidos para mantenerlo en posición, incluso cuando sopla fuerte viento. Por ejemplo, un generador eólico Aerogen 6 pesa 11 kilogramos, pero genera una fuerza de 22 kilogramos cuando el viento sopla a 50 nudos.
Por último, hay que prever un sistema que evite que las vibraciones producidas por la rotación sean transmitidas al barco. Esto es especialmente sensible en las embarcaciones con casco metálico. En esos casos, la mejor solución es aislar el mástil de soporte del grupo, fijándolo al barco mediante amortiguadores. Por ejemplo, pueden emplearse silentblocs, como el sistema de diábolo empleado en el palo de una plancha de surf.
Lo más realista es visitar un puerto un día que sople viento para observar y escuchar los generadores eólicos allí presentes. A menudo, nos quedaremos sorprendidos al ver que hay modelos idénticos que tienen un comportamiento completamente diferente. Uno gira sin ruido, estando perfectamente orientado al viento, mientras otro es ruidoso y no deja de girar sobre su eje. Basta inspirarse en el primero para instalar nuestro generador. La experiencia demuestra que las soluciones más eficaces son el montaje en un mástil fijado con obenques a popa del barco, o bien la instalación en un arco o pórtico. Hay empresas especializadas en la fabricación de mástiles, como MPI (red de Accastillage Diffusion), que ofrecen modelos estudiados en función de la potencia y tipo de generador eólico.

EL CABLEADO ELÉCTRICO
Del generador eólico salen dos hilos, uno positivo y otro negativo, que hay que conectar a las baterías. Para no dañar las baterías es recomendable instalar un regulador entre la salida del generador y las baterías para eliminar sobrecargarlas. A menudo, el regulador se ofrece como un complemento opcional, pero es indispensable si el generador eólico funciona de manera permanente. Algunos reguladores permiten colocar el grupo eólico en posición de fuera de servicio mediante un simple interruptor, algo muy práctico cuando el viento aumenta de intensidad. Para evitar caídas de tensión en el cable de conexión entre generador y baterías, dicho cable debe tener una sección de 8 a 10 milímetros cuadrados, por lo menos.

LVM Aerogen 4LVM Aerogen 4. El Aerogen 4 es uno de los modelos de mayor difusión en el mercado. Tiene la ventaja que genera corriente a baja velocidad (2 A a 13 nudos), ocupa poco espacio (870 mm de diámetro) y su peso es razonable (8 kg).
A favor: Volumen reducido, bajo nivel sonoro y puede usarse tanto como generador eólico, como generador hidráulico o de arrastre.
En contra: La producción no supera los 8 amperios con un viento aparente de 25 nudos. Para poder usarlo como generador de arrastre se suministra una simple fijación para montarlo al balcón de popa.







LMV Aerogen 6LVM Aerogen 6. Este modelo resulta especialmente adecuado para largas travesías, donde se confía mucho en el generador eólico para conseguir corriente. El diámetro de sus palas (1.220 mm) le permite suministrar 10 amperios de corriente con viento de 20 nudos y de 17 amperios cuando el viento sopla a 25 nudos. Por el contrario, su producción es reducida en cuanto baja la intensidad del viento (sólo 2 A con viento de 10 nudos). Teniendo en cuenta su peso (11 kg) y el diámetro de las palas, hay que cuidar mucho su instalación a bordo.
A favor: Una producción eléctrica relativamente importante, con un nivel acústico razonable.
En contra: Cuando sopla poco viento la producción es baja. El diámetro del generador eólico.


Eclectic Energie D400


Eclectic Energie D400. Este nuevo generador eólico aprovecha las últimas tecnologías. Para reducir el mínimo el ruido y las vibraciones, trabaja a una velocidad de rotación relativamente baja. Las palas, moldeadas por inyección, son de nailon reforzado con fibra de vidrio. El perfil de las palas (tipo Low-Reynold) permite que se deformen en función de las revoluciones con el objeto de adaptar su paso a la velocidad del viento. El rendimiento (16 A a 20 nudos) se obtiene gracias a un alternador trifásico de 12 polos. Sin embargo, no todos son aspectos positivos. Tiene un peso notable (15,5 kg), por lo que es necesario montarlo en un mástil de 42 milímetros de diámetro, perfectamente sostenido con obenques fijados en puntos rígidos y resistentes (balcón, cubierta).
A favor: Una nueva tecnología que garantiza un buen rendimiento. La velocidad de rotación de las palas en función de la fuerza del viento.
En contra: El peso y la sensibilidad a la orientación del viento.

DuoGenEclectic Energy DuoGen LT. Tal como indica su nombre, el DuoGen es un grupo formado por generador eólico y de arrastre. Su montaje a bordo no siempre es fácil puesto que afecta la parte de popa de la embarcación. Las popas tipo jupete pueden comportar un problema para la instalación. Aunque es cierto que una vez montado es posible pasar de funcionar aprovechando el viento al arrastre por el agua (y viceversa) de forma inmediata, también hemos de tener presente que ocupa bastante espacio (4,07 m entre el nivel inferior del espejo y la parte superior de las palas). La producción, trabajando como generador eólico, es de 10 amperios cuando soplan 20 nudos de viento, mientras que funcionando como generador hidráulico proporciona 7 amperios al navegar a 7 nudos.
A favor: Rápida conversión de generador eólico a generador hidráulico o de arrastre.
En contra: El volumen y peso del conjunto (25 kg). Su instalación únicamente es recomendable a bordo de un barco que realice largas navegaciones.

Rutland 913Rutland 913. Se trata de un generador eólico que ya lleva varios años en el mercado y, por tanto, que ha sido perfectamente probado. Lo encontramos a menudo en aquellos barcos cuyos propietarios optan por un modelo poco voluminoso (diámetro de palas 91 cm) y de peso razonable (10,5 kg). En cuanto a producción de energía, empieza a generar corriente significativa a partir de unos 10 nudos de viento (1 A). Con viento de 20 nudos, produce hasta 6 amperios.
A favor: Buena relación calidad/precio, pues, para una determinada potencia, es uno de los modelos más económicos del mercado, incluidos sus accesorios. Empieza a producir corriente con un viento relativamente suave.
En contra: Un diseño algo anticuado, puesto que su aspecto externo no ha evolucionado desde la fecha de su salida al mercado, hace por lo menos 15 años.

Air X 400Air X 400. Este generador eólico está considerado para muchos como el modelo más elegante que existe. Su pega es el ruido, al nivel del antiguo modelo (Air 403), especialmente ruidoso, sobre todo, por el sistema de equilibrado que hacía fluctuar la rotación, pero para tenerlo en cuenta. En el modelo 400 se han revisado muchos puntos, en especial el perfil de las palas de carbono y el equilibrio de la veleta. Este generador incorpora un regulador electrónico integrado (entre 13,6 y 17 V) que detiene la carga cuando las baterías han alcanzado una tensión de 14,1 voltios y vuelve a activarla tan pronto llega a 12,75 voltios. También sirve para frenar el giro de la hélice cuando sopla viento fuerte, lo que evita vibraciones.
A favor: Una producción eléctrica relativamente importante (13 amperios con viento de 20 nudos). El regulador integrado y los sistemas de protección.
En contra: Aunque es menos sensible que el antiguo modelo, si queremos evitar el ruido es preciso instalarlo en un lugar libre de perturbaciones.

Superwind 350Superwind 350. Este modelo utiliza un sistema aerodinámico (patentado) de control del rotor que permite modificar el ángulo de las palas en función de la velocidad del viento. Pero, cuidado, en caso de viento fuerte se reduce la distancia entre el mástil y las palas. Por tanto, hay que asegurarse de que no existe ningún obstáculo entre palas y mástil. Las tres palas salen de fábrica ajustadas y equilibradas, así que si una de ellas sufre daños es preciso cambiarlas todas.
A favor: Un logrado diseño y una producción relativamente importante (15 A con viento de 20 nudos). Con viento de más de 24 nudos la producción de corriente se estabiliza a 30 amperios. Puede detenerse el giro eléctricamente.
En contra: Si se estropea una pala hay que cambiarlas todas, que son tres.

Hay que ver el panel solar como una aportación adicional de energía. Salvo que economicemos mucha energía y renunciemos a muchas comodidades, el panel no basta para cubrir el consumo eléctrico del barco. Para conseguir un rendimiento energético aceptable hay que tener en cuenta varios factores. En la práctica, los resultados obtenidos están bastante alejados de los valores anunciados por los fabricantes.

Paneles solares












LAS TECNOLOGÍAS TIENDEN A UNIFICARSE
Versatilidad de los paneles blandosLas nuevas tecnologías de fabricación han conseguido que los paneles monocristalinos y policristalinos tengan sensiblemente el mismo rendimiento. En los catálogos, hay paneles monocristalinos que tienen un rendimiento algo superior a los policristalinos. Pero, en la práctica, teniendo en cuenta otros factores (instalación, orientación, etc.), la diferencia es muy pequeña y el precio es más elevado. Respecto a las otras dos tecnologías, los paneles amorfos tienen un rendimiento un 10% inferior, aproximadamente. En contrapartida, son ligeros y flexibles, un par de ventajas a tener en cuenta para su instalación sobre superficies combadas o como paneles movibles. Basta un simple examen visual para saber la clase de tecnología empleada en un panel. Un panel monocristalino presenta una superficie brillante y uniforme, de color azulado; en un policristalino se observan cristales que forman reflejos, mientras que el amorfo tiene una superficie mate de color marrón.

SIGNIFICADO DE LOS NÚMEROS
Los constructores han establecido una serie de normas que, en principio, permiten comparar las potencias entre los diferentes paneles. Los valores indicados siempre son los obtenidos en condiciones óptimas de iluminación (cara al sol) y orientación (latitud del lugar), y para una tensión de 13,4 voltios. Si bien es cierto que estas condiciones, difícilmente, pueden conseguirse a bordo de una embarcación, por lo menos sirven para comparar los paneles. En la práctica no hay que esperar rendimientos superiores al 60%. Conviene saber que no es necesario que el sol brille con su máxima intensidad para que el panel proporcione corriente, pues también un cielo encapotado deja pasar radiaciones solares. Por ejemplo, teóricamente un panel para 100 vatios suministra: 100/13,5 = 7,4 amperios. En la práctica, aceptando un rendimiento del 60%, proporcionará 4,44 amperios, y si consideramos seis horas de insolación, obtenemos una producción diaria de 26,6 amperios, lo que no es nada despreciable.

INSTALACIÓN DE UN PANEL A BORDO
Un panel solar proporciona su máximo rendimiento cuando está orientado al sur (en el hemisferio norte) e inclinado según la latitud de lugar más 10º. Estas condiciones, perfectamente posibles en una instalación terrestre, no resultan factibles a bordo de una embarcación. En un barco podemos optar por cinco soluciones: colocar el panel plano sobre la cubierta, instalarlo en un mástil, ponerlo en un pórtico, situarlo en el estay de popa o de manera amovible.
En la cubierta. Es una solución adoptada frecuentemente en los multicascos, pues las grandes superficies de cubierta disponibles permiten la instalación de varios paneles. En un monocasco pueden colocarse sobre las escotillas o directamente sobre la cubierta, siempre y cuando optemos por paneles que puedan curvarse algo.
En un mástil. Es una elegante solución, pero que no permite instalar grandes superficies de paneles. Presenta varias ventajas, como la posibilidad de orientar los paneles en inclinación y dirección, así como minimizar las sombras que los afectan.
En un pórtico. Permite instalar varios paneles con posibilidad de orientarlos. Sirve, también, para montar antenas e incluso un generador eólico. Un arco metálico bien pensado puede servir, además, de pescante para el anexo y de aparejo para el fueraborda.
En el estay de popa. Esta solución únicamente es factible si el estay de popa es doble. Entonces no hay sombras y molesta poco.
Amovible. El cambio de lugar de un panel para aprovechar la orientación del sol en cada momento tan solo es posible cuando se trata de un modelo ligero. La instalación no comporta dificultades y siempre podemos desplazarlo en función del sol.

Panel en un mástilPanel estay de popaPanel amovible












Panel en un pórtico

ALGUNOS PANELES SOLARES DEL MERCADO
MarcaPotencia (en W)TecnologíaDiámetro(en mm)Peso (en kg)
Plastimo55policristalina757x516x255,8
Sunslick27amorfa642x122x1,21,5
Kyocera130policristalina1425x652x3611,9
CSI65policristalina810x720x366,8
Iowa20amorfa flexible305x1858x51,2
eSun6,5amorfa flexible750x230x80,3
Photowatt70policristalina1237x556x247,8
Unisolar64amorfa1336x741x316,3
Solarex50policristalina938x501x235,7
ICP Solar18policristalina1000x350x304,3
Nauticom55amorfa flexible1400x810x0,80,8

1. Introducción2. Generadores eólicos para escoger3. Los paneles solares

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