La posibilidad de abaratar el coste de la energía y frenar el cambio climático no es cosa de un día y, para conseguirlo, es imprescindible seguir mejorando las prestaciones de los sistemas de captación de las renovables disponibles actualmente. Casi cada día llegan a España nuevas iniciativas y productos que buscan mejorar la eficiencia de la energía solar y la eólica, como las placas solares verticales que no se anclan al suelo y generan 7 veces más electricidad o el aerogenerador que produce energía sin necesidad de viento. 

Con ese mismo objetivo empezaron a trabajar los tres jóvenes ingenieros aeroespaciales de la Universidad de Pisa (Italia) que el año pasado fundaron Gevi, acrónimo de Generador Eólico Vertical Inteligente. Soufiane Essakhi, Emanuele Luzzati y Edoardo Simonelli se centraron en diseñar y construir turbinas eólicas verticales (VAWT, por sus siglas en inglés) con sensores inteligentes incorporados y un software con inteligencia artificial, que le permite adaptarse a diversas ubicaciones y condiciones de viento con un sólo objetivo: maximizar la producción de energía limpia.

Tras lograr el primer premio en el concurso Human Knowledge Lab que organiza Eni, la multinacional energética italiana, y varios meses de investigación y desarrollo, el equipo consiguió fabricar con una impresora 3D y probar el primer prototipo de aerogenerador vertical de 30 W en enero de 2022. Gracias a varias iniciativas públicas de captación de fondos y rondas de inversión privada, han construido otros dos prototipos más grandes, unos prometedores primeros pasos para proporcionar energía más barata tanto en casas particulares como a nivel industrial. 

Cómo funciona

Las turbinas verticales ya existían en el mercado, pero hasta la fecha ninguna utilizaba sensores y tecnología de inteligencia artificial para potenciar su eficacia. En el caso de las turbinas desarrolladas por Gevi, sus palas pueden moverse independientemente unas de otras. Su ángulo de inclinación se controla de forma remota y automática en tiempo real, para adaptar su posición según la dirección e intensidad del viento entrante.

De este modo, gracias al software desarrollado por sus responsables, la turbina puede 'predecir' el viento para maximizar la potencia eléctrica extraída. "Se instalan sensores de presión en las turbinas que recogen información sobre el aire, sobre las turbulencias, sobre los patrones recurrentes del viento. La inteligencia artificial, a través de un algoritmo desarrollado en base a otros datos previamente procesados, está equipada para comprender cómo producir la máxima energía y poner en movimiento la pala más expuesta a las turbulencias", señala Edoardo Simonelli en una entrevista publicada en el medio italiano Centodieci. 

Los tres ingenieros responsables del aerogenerador Gevi Wind Gevi Wind Omicrono

El rendimiento resultante de la turbina, asegura, es superior en un 45% al que podría obtener una turbina de palas verticales convencional. Y eso se debe también a que, según Simonelli, pueden "optimizar la fase de arranque, porque las palas arrancan antes y pueden así aprovechar las rachas de viento. Finalmente, cuando los vientos son muy fuertes, las palas se pueden desconectar y alinear con el viento, reduciendo el esfuerzo que realiza la estructura. Esto, en el futuro, nos permitirá hacerlos totalmente reciclables porque podríamos utilizar diferentes materiales para construirlos".

Además, el sistema automatizado de control de las palas aporta de manera continua datos sobre la integridad y la fatiga estructural de las distintas partes del aerogenerador, para reducir activamente las vibraciones y las cargas dinámicas sobre las palas y la pequeña torre. Esto sirve para prolongar la vida útil de las palas, las hace más ligeras y simplifica la instalación.

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Otra de las ventajas del sistema de Gevi Wind y sus sensores incorporados es que la turbina se puede integrar fácilmente en ecosistemas de Internet de las Cosas (IoT). Ese intercambio constante de datos permitiría, por ejemplo, optimizar la sinergia con otras turbinas cercanas en un parque eólico, disponer de mantenimiento predictivo, supervisar el rendimiento y tener sistemas de alerta ante cualquier fallo o mal funcionamiento.

El primer dispositivo construido y probado por los responsables de Gevi Wind es un prototipo a escala, de apenas 50 cm de diámetro y 60 cm de altura que, pese a sus reducidas dimensiones, puede generar 30 W de potencia. Esta turbina experimental demostró sobre el terreno que la potencia extraída se multiplicaba por dos cuando se activaba el sistema asistido por inteligencia artificial.

El aerogenerador vertical de 600 W de Gevi Wind Gevi Wind Omicrono

Luego se lanzaron a por un aerogenerador de 600 W, ya adecuado para uso doméstico, con unas medidas de 1,7 x 1,8 metros. Instalado en el Departamento de Economía y Gestión de la Universidad de Pisa, sus pruebas han servido para confirmar que puede producir 1 MWh de energía limpia al año (con una velocidad media del viento de 5,5 m/s). Según los cálculos de los responsables de Gevi, es el equivalente a un tercio de las necesidades energéticas anuales de un hogar medio. 

Ahora han construido el primer piloto de 2 kW, que tiene 2,5 metros de diámetro y 1,8 metros de altura y con el que están realizando pruebas desde enero de este año. "Este tamaño sería perfecto para instalar en un tejado, ya que no necesita tener un poste muy alto debajo", afirma Simonelli. "En un futuro próximo nos gustaría llegar a un aerogenerador de 5 kilovatios, que tendría un diámetro de unos 3,5 metros, y más adelante también estamos pensando en 10-20 kilovatios de potencia, pero necesitaremos turbinas de 5-6 metros de diámetro y más altura de torre".

Materiales y ubicaciones

Las turbinas de Gevi tienen un marco estructural de tubos de aluminio, mientras que las palas se fabricarán con un material compuesto utilizando una resina termoplástica fácilmente reciclable y elementos tan resistentes como la fibra de vidrio, para ofrecer las máximas prestaciones y durabilidad. "La adaptabilidad, fiabilidad y eficiencia de las turbinas de Gevi resuelven los problemas de saturación de los emplazamientos terrestres por razones medioambientales (como el ruido y el impacto visual), logísticas (como la escasa presencia de red en zonas remotas) y de condiciones de viento intermitente o muy variable (como en zonas urbanas)", indican desde su página web.

Para ello, además de su aplicación doméstica proponen distintas ubicaciones potenciales donde se pueden aprovechar mejor las características de estos aerogeneradores. Por ejemplo, proponen situarlos en la parte superior de las torres de telecomunicaciones, el lugar ideal para aprovechar los fuertes vientos en todas direcciones. Aseguran que no se producirían interferencias con la señal y tendrían una fácil integración con la estructura de la torre.

El prototipo más pequeño de aerogenerador Gevi Gevi Wind Omicrono

También se refieren a las grandes áreas disponibles en las cubiertas planas de los edificios, tanto de oficinas como de vivienda colectiva, en los que pueden instalarse múltiples turbinas y aprovechar las sinergias generadas por su estrecha interacción. Además, pueden compartir espacios y subsistemas con paneles fotovoltaicos y baterías para suministrar grandes cantidades de energía limpia. 

Sin embargo, la visión de futuro más ambiciosa de Gevi está en construir islas de múltiples turbinas eólicas en plataformas flotantes frente a la costa, ya que su ligereza permitiría solventar muchos de los problemas y altos costes a los que se enfrenta actualmente la eólica marina.

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