Las carreteras que generan energía con los coches: electricidad a 120 kilómetros por hora

La historia es ese tiempo en que alguien dice «esto no puede ser mejorado», equivocándose estrepitosamente. Y no deja de suceder: cuando se pensó que la brea sería el futuro de las autopistas, o cuando esta se eliminó de las carreteras. E incluso cuando hace unos años incluimos materiales reciclados en ellas.

Pensamos que lo establecido será eterno e inmutable. Que los métodos constructivos existentes seguirán así durante décadas o siglos. Pero las tecnologías no llegan a tocar su máxima eficacia antes de que otra las desbanque. Estamos a punto de vivir una sinergia increíble: el momento en que las autopistas generen energía eléctrica.

¿Qué necesidad hay de generar electricidad con las carreteras y autopistas?

Vivimos en un momento histórico. Aunque cargar un dispositivo de alta tecnología como lo es nuestro teléfono apenas sí supone unos pocos céntimos anuales, no dejamos de incluir procesadores en todos nuestros objetos, en una clara tendencia a su inclusión en la red de redes.

No se limitan a los smartphones. Están en la nevera, en el termostato, en los auriculares y altavoces, los cargadores e incluso en las lámparas (los famosos drivers de los led llevan chips que consumen algo de energía).

Todo lo que conectamos y conectaremos a Internet requerirá energía de manera permanente. Fuente: Pixabay/jeferrb

Es decir, hemos fragmentado grandes consumos localizados (como podía ser una bombilla del siglo pasado) en miles de microconsumos deslocalizados. Y es aquí donde las carreteras que generan energía entran en juego: en la supresión del coste del transporte de electricidad.

Para encender una bombilla a 15 km del pueblo más cercano es necesario un tendido de 15 km desde este hasta la bombilla. Es decir, una línea continua de cables con sus postes cada diez, doce o veinte metros, con todos los costes que supone este tendido: los costes iniciales de obra, los de explotación y mantenimiento, y el de falta de rendimiento.

Y es que cuando más largo es un tendido, más energía hace falta bombear para que llegue al extremo, más grueso ha de ser el cobre para soportar esta tensión, y más aislante necesita. Es decir, más gasto e intrusión con el medio ambiente. Eso sin contar los centros de transformación intermedios que se requieran, y que bajan el rendimiento del sistema al completo.

Alumbrado de carreteras. Fuente: Sergey Zolkin

Que cada farola, semáforo, señal o puesto de SOS disponga de su propio generador en la autopista, y que además este esté activado y alimentado de los propios vehículos al circular, elimina gran parte del coste, facilita su reparación (casi podemos hablar de un plug&play), reduce los costes de instalación y mantenimiento y avanza a favor del medio ambiente.

¿Cómo se puede generar electricidad con ellas?

Ahora que hemos visto que es necesario, ¿cómo lo hacemos? ¿De dónde obtenemos la energía y cómo la almacenamos y llevamos a donde tiene que ir? ¿Mediante qué mecanismo la transformamos en corriente eléctrica? Aunque se están investigando muchas áreas distintas (carreteras solares o parques eólicos cercanos) me centraré en dos tecnologías relativamente nuevas:

Bombeo piezoeléctrico

Aunque suene como algo extraño, todos hemos tenido en la mano un generador piezoeléctrico: el altavoz de una tarjeta de felicitación. Se trata de un objeto que emite un sonido determinado cuando se le aplica una corriente y voltaje precisos, deformándose. Es la deformación lo que produce una vibración y un sonido en el aire.

Cómo funciona un generador piezoeléctrico. Fuente: Wikipedia

Pero invirtiendo el proceso, y deformando el piezoeléctrico de un modo específico, podemos generar una corriente y voltaje. Por ejemplo, para cargar una batería. El bombeo piezoeléctrico es un tipo de generación de energía por pulsos que consiste en deformar o apretar un material piezoeléctrico una serie de veces por minuto para cargar una batería.

Debido a que cuanta más fuerza (peso) apliquemos sobre el piezoeléctrico más energía generamos, resulta conveniente usarlo en las carreteras, donde es pisado decenas de veces por minuto. La Asociación de Transporte Medioambiental de Inglaterra propuso un mecanismo que genera 400 kW por kilómetro y este fue diseñado y testado en Israel con muy buenos resultados

El mecanismo aprovecha y convierte la energía del peso, del movimiento, de la vibración y de las variaciones de temperatura. Y esto significa que también puede capturar parte del viento.

Una mina de viento en cada carretera

Si bien los generadores piezoeléctricos capturan microvariaciones de presión en el aire, hay mucha más energía en forma de vientos de mayor velocidad. Es la que generan los vehículos al moverse por una carretera, de un modo muy similar a las olas que crea una lancha al desplazarse en el agua.

Oleaje que genera un perfil alar (como el ala de un avión) al moverse en línea recta hacia la izquierda. Toda forma, al avanzar en el aire, deja tras de sí olas de presión de diferente forma y velocidad. Fuente: Wikipedia.

La Universidad Estatal de Pensilvania realizó en 2009 una aproximación sobre cómo debería ser el diseño de las turbinas verticales junto a las carreteras para capturar esta ola que dejan los vehículos a su paso, y cuya energía estamos perdiendo actualmente. Este invento, que simula ser la barrera de hormigón que hace de mediana, reaprovecha esa energía.

Turbina Darrieus-Savonius (Taiwan, 2009). Fuente: Wikipedia

Ese mismo año, en Taiwan hacían las primeras pruebas combinando en el mismo mástil turbinas Darrieus (las tres aspas exteriores) y Savonius (las palas aparentemente macizas del centro). Este mecanismo, cuyo coste ronda las 1.000 libras esterlinas, recupera unas 300 al año, produciendo 5kW la unidad de media anual, y amortizándose en menos de cuatro años con una vida estimada de diez. Es decir, el 60% de su vida útil es un generador de energía limpia y a costo cero.

Estos molinos, por supuesto, no solo captan el viento generado por los coches al circular a altas velocidades, sino cualquier ráfaga. Se pueden instalar a lo largo de la mediana de una autopista (donde el acceso es muy sencillo y económico).

Por ejemplo, separados a una distancia prudencial de diez metros, y cubriendo la autopista de Madrid a Barcelona, el proyecto costaría 76 millones de euros tan solo en aerogeneradores, pero amortizables en menos de cinco años y entregando 325 MW a la red eléctrica. Tras ese tiempo, un segundo parque Madrid-La Coruña podría empezar a desplegarse, costeado con el ahorro generado por el primero.

Mediana de una autopista, un espacio hoy sin uso. Fuente: Wikipedia.

Este tipo de parques eólicos distribuidos podrían ser el futuro debido a sus ventajas frente a los grandes molinos (de 5 a 10 MW). Especialmente en lo económico por transporte o mantenimiento. Un gran molino averiado implica un gran desembolso, y su reparación requiere tiempo y recambios de elevado coste. Mientras que un molino pequeño puede ser cambiado por otro en cuestión de horas.

Además, no es necesario que los 65.000 molinos Madrid-Barcelona, por seguir con el ejemplo, sean de la misma marca o modelo. La industria ha demostrado que la fabricación de pocas unidades de pocas marcas no favorece la competitividad ni el avance técnico. Un parque con un centenar de molinos diferentes es un laboratorio espléndido de mejora continua.

A nivel medioambiental su impacto es muy bajo:

• usan un espacio ya inutilizado, por lo que no requieren invadir grandes extensiones de campo;
• su ruido es prácticamente nulo, sobre todo comparado con el del tráfico;
• el peligro de herir a la fauna, especialmente a las aves, es mucho menor debido a la baja velocidad del giro de las aspas;
• las sinergias que crea con líneas de tensión de media tensión de localidades cercanas podrían incluso retirar el tendido eléctrico actual.

España disponía en 2010 de 11.432 km de autopistas y autovías en los que tan solo este método de recolección eléctrica recabaría cerca de 5.700 MW, una décima parte del récord que España tuvo en 2007 con 45.450 MW, y que sigue constituyendo el pico más alto de consumo de nuestro país.

Eso sin contar con sistemas mixtos de paneles solares cubriendo parte de la mediana bajo los molinos (entre decenas de posibles alternativas a los combustibles fósiles). No cabe duda de que en la generación de energía y su reaprovechamiento no está todo dicho, y casi cada año surge un nuevo modo de obtener energía del ambiente reduciendo nuestro impacto sobre este.

El Deutsche Bank presentó en 2014 un informe en el que dejaba claro que en España se había alcanzado la paridad de red en paneles fotovoltaicos, así como en 18 países más. Apenas llevamos unos años trabajando con la energía verde y la energía solar lleva dos años siendo más económica que la nuclear o la fósil. Sigue abaratándose mes a mes, y las carreteras tienen mucho que decir en el futuro de nuestra energía.

Fotografía de portada | Martin Ezequiel S.