El NREL mejora la tecnología para la energía marina con impresión 3D
A medida que se intensifica la demanda mundial para reducir la dependencia de los combustibles fósiles, el aprovechamiento de fuentes de energía limpias y renovables se ha convertido en una cuestión cada vez más crucial. Entre estas soluciones emergentes, la energía marina, que captura la energía de las olas, las mareas y corrientes, tiene un inmenso potencial en la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles. Recientemente, investigadores han comenzado a explorar un enfoque revolucionario para desarrollar la tecnología de este campo mediante la fabricación aditiva. Una colaboración única entre el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL, por sus siglas en inglés) y el Pacific Northwest National Laboratory, pone de relieve el potencial al combinar energía marina y la innovadora tecnología de impresión 3D.
Durante más de dos años, los científicos del NREL han estado explorando las aplicaciones prácticas de la fabricación aditiva para mejorar las tecnologías de la energía marina, con especial atención a la impresión 3D de metales. A diferencia de la impresión tradicional de plástico, que se ha demostrado ser inadecuada para aplicaciones oceánicas, los investigadores recurrieron a los metales por su resistencia y durabilidad. Estas características resultaron ser favorecedoras en componentes esenciales para el buen funcionamiento de los principales productores de energía marina, como los parques eólicos marinos.
Brazo de una turbina mareomotriz de acero inoxidable impreso en 3D.
Paul Murdy, ingeniero mecánico del NREL y director del estudio Marine Energy Additive Manufacturing, subraya la importancia de los materiales robustos para entornos oceánicos: «Desde el principio nos dimos cuenta de que los procesos típicos de fabricación aditiva con plásticos no producirían piezas lo suficientemente sólidas para resistir las fuerzas del océano. Quedó claro que sería imposible conseguir este tipo de estructura sin utilizar metales».
El acero inoxidable, conocido por su resistencia a la corrosión, se ha convertido en una de las principales opciones para fabricar largueros de turbinas mareomotrices, la espina dorsal de las palas utilizadas en los parques eólicos. Mediante la deposición de metal por láser, los investigadores pretenden crear piezas duraderas capaces de resistir las fuertes corrientes de aire y las fuerzas oceánicas.
De vuelta al laboratorio, los componentes de los largueros de turbina mareomotriz se someten a pruebas para validar su diseño y durabilidad. Las pruebas de carga y fatiga garantizan que los largueros impresos puedan soportar las condiciones del mundo real. Llevando los largueros más allá de sus límites, superando las especificaciones de diseño en un 50%, los investigadores comprenden su comportamiento y duración a largo plazo. Con la tecnología de impresión 3D, las piezas se adaptan mejor para soportar esas condiciones extremas. «Hemos abierto un espacio de diseño verdaderamente único gracias a la impresión 3D. Este proyecto ha demostrado que la fabricación aditiva tiene el potencial de producir estructuras muy fuertes y rígidas que serán buenas para la energía marina», agrega Paul Murdy.
Los beneficios de la impresión 3D en esta industria van más allá del diseño. La tecnología ofrece numerosas ventajas, como la reducción de plazos y costes de fabricación. Además, la posibilidad de personalizar componentes con detalles intrincados permite crear prototipos rápidos y eficientes, favoreciendo el prototipado rápido de diseños y modificaciones de componentes de largueros de turbina.
El larguero de turbina para marea de acero inoxidable impreso en 3D se pone a prueba para asegurar que pueda resistir las fuerzas oceánicas.
Con todas estas ventajas, se pretende aumentar el número de prototipos disponibles, una serie de pruebas exhaustivas y procesos de diseño iterativos para ayudar a los investigadores a identificar las tecnologías más prometedoras para los sectores de la economía azul como la acuicultura o las microrredes en las comunidades costeras. «Para algunas comunidades en lugares específicos, la energía marina podría cambiar las reglas del juego», explica Miguel González-Montijo, diseñador de la pieza del larguero de turbina. «Por ejemplo, mi país, Puerto Rico, podría beneficiarse de una red energética mejorada que incorpore tecnologías de energías renovables como la energía hidrocinética marina. Estas tecnologías podrían ayudar a muchas ciudades pequeñas a aumentar su resiliencia e independencia energética a la vez que suministran energía renovable local».
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*Créditos de todas las fotos: NREL
