ENERGÍA INNOVADORA: CARRETERAS ECOLÓGICAS

Trabajo realizado por:

Jesús Romero Charro

GRADO EN INGENIERÍA DE LA TECNOLOGÍA DE MINAS Y ENERGÍA

CENTRALES DE GENERACIÓN DE ENERGÍA Curso 2013/2014

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Jesús Romero Charro

Curso 2013/2014

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1.- INTRODUCCIÓN

En la búsqueda por obtener nuevas fuentes de energía alternativas, limpias y seguras, han

surgido unos interesantes proyectos, que permiten generar electricidad en carreteras.

Podemos obtener energía de estas 3 formas:

+Aprovechamiento del movimiento que genera el vehículo sobre el asfalto.

Han conseguido producir electricidad a partir de unos cristales piezoeléctricos colocados bajo el

asfalto que aprovechan la vibración (presión) que produce el coche contra el asfalto. Han

calculado que se podría generar 500 kilovatios por kilometro en zonas muy transitadas. Un

ejemplo es la autopista que va de Venecia a Trieste que finalizaría sus obras en 2013.

+Aprovechamiento del calor del asfalto.

Las carreteras debido al color oscuro, al roce del vehículo y a la radiación del sol, mantienen una

gran temperatura. El primer caso fue hace años en la ciudad holandesa de Avenhorn que utiliza

tuberías de agua bajo el asfalto. Con un tramo de 180 metros de tuberías, se está abasteciendo a

70 bloques de apartamentos. Existe una empresa española que estudia esta tecnología en el

proyecto Pavener.

+Aprovechamiento del viento en carreteras.

Se aprovecha la velocidad del viento tras el paso de los vehículos en las carreteras. Lo están

investigando en la Universidad de Arizona. Son una especie de aerogeneradores con forma de

tubo horizontal situado por encima de las carreteras. Pueden llegar a generar entre 9 y 10

kilovatios. También se investigó en el proyecto de Mark Oberholzer, instalar aerogeneradores

verticales (similares a los molinos de viento) en las barreras que dividen el tráfico de la

autopista de Nueva

Jersey, en EEUU.

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1.-APROVECHAMIENTO DEL MOVIMIENTO DEL VEHÍCULO

Este proyecto está liderado por la empresa israelí Innowattech, que ha desarrollado un

interesantísimo producto que permite generar electricidad a través del movimiento de los

coches.

La solución diseñada por esta empresa se basa en la instalación debajo del asfalto (a unos 5

centímetros de la capa superior) de unos generadores, de forma que cuando pasan los vehículos

por estas carreteras, convierten la presión ejercida sobre ellos en electricidad, que puede servir

para cubrir las necesidades energéticas de esa zona de la carretera (alumbrado o alertas de

tráfico).

La energía generada por cada coche no es de gran magnitud, pero entendamos que cada coche

circula decenas de kilómetros en promedio por las carreteras y que además el número de

vehículos que transitan es enorme.

De esta forma, los propios vehículos que circulan son los que generan la electricidad necesaria

para iluminar la vía (si no circulan, no hay electricidad, pero tampoco necesitarían que la vía

estuviera iluminada).

Como muestra, podemos indicar que en un kilómetro de longitud se podrían generar hasta 400

Kw de potencia, lo que en un futuro permitiría alimentar ocho vehículos eléctricos, de forma que

una generalización de este proyecto en las principales carreteras permitiría a estos coches

recargarse completamente en los propios desplazamientos.

La primera carretera que va a contar con esta innovación es la autopista que va de Venecia a

Trieste, en la cual se está aprovechando la necesaria remodelación de su pavimento, para

integrar este sistema.

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Su funcionamiento se basa en la conversión de la energía mecánica en energía eléctrica gracias a

unos elementos generadores piezoeléctricos que se instalan bajo el asfalto. De los generadores

parten unos cables que conectan con unas baterías situadas al lado de la carretera. Al pasar, los

vehículos activan los generadores que convierten la energía mecánica de la presión de las ruedas

en energía eléctrica. La energía generada se almacena en las baterías y puede ser vertida a la red

o utilizada en los alrededores, generalmente para iluminar la propia carretera.

Unas imágenes de la empresa donde se instala por primera vez este sistema a pequeña escala,

para

realizar

pruebas.

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2.- APROVECHAMIENTO DEL CALOR DEL ASFALTO

El proyecto Pavener fomenta el aprovechamiento de la energía calorífica que almacena el asfalto tras pasarse muchas horas tomando el sol, alcanzando hasta 70 ºC que hasta la fecha se disipan sin más. Ese calor se transmite gracias a un fluido que circula por unas tuberías instaladas bajo el asfalto, como si de un colector solar se tratara.

A partir de aquí, los usos que se le pueden dar al calor recogido por la carretera son múltiples: desde usarlo para calentar los edificios cercanos, piscinas y demás instalaciones hasta, mantener la temperatura del asfalto por encima de los niveles de congelación, lo que redundaría en un ahorro en la sal que se emplea para combatir el hielo.

Otro ahorro que conviene tener en cuenta viene dado por el mantenimiento del asfalto, que al tener una temperatura más estable a lo largo del tiempo no se ve sometido a bruscos cambios de temperatura que ocasionan grietas en su superficie. Por otra parte, al tratarse de energía solar aprovechada, su uso puede hacer descender el consumo de otras formas de energía.

El proyecto Pavener lleva ya más de un año en ejecución en nuestro país, y de hecho ahora está en fase de evaluación con simulaciones y mediciones experimentales para optimizar el sistema y obtener un prototipo realizable.

Con todo, el sistema no es nuevo. Hay precedentes del aprovechamiento del calor de la carretera que se remontan a una década atrás, cuando el grupo holandés Ooms Avenhorn se propuso sacar partido del calor acumulado por el asfalto con su invento Road Energy System.

De forma similar al Pavener, el Road Energy System viene formado por un entramado de tubos flexibles de plástico y una rejilla rigidizadora que se cubren con asfalto. El líquido que contienen las tuberías se calienta por la radiación solar y se bombea hacia acuíferos naturales que funcionan como almacenes energéticos donde el agua se mantiene a una temperatura de unos 20 ºC. Esa misma agua se puede recuperar incluso meses más tarde para mantener la superficie de la carretera libre de hielo en invierno.

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Algunas mejoras introducidas en el asfalto, incorporando cuarcita en la mezcla del pavimento, han dado como resultado temperaturas más elevadas y mayor conservación de la energía en la carretera, lo que ha redundado en un mayor aprovechamiento energético del sol. Eso sí, la parte negativa se la llevan los neumáticos de los vehículos, cuyo desgaste se acelera por la acción del calor.

En resumen, tenemos un sistema útil e interesante para aprovechar el calor del asfalto que, de

otra manera, se perdería al contacto con el aire, y eso es un ahorro energético vinculado a la

carretera del que se puede beneficiar buena parte de la sociedad.

Sistema Pavener.

Sistema Road Energy System.

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3.- APROVECHAMIENTO DEL VIENTO EN CARRETERAS

Diversos arquitectos y diseñadores proponen una original idea para aprovechar la energía eólica

y colocar aerogeneradores en postes eléctricos y carreteras. De esta manera, se podría ampliar la

producción de energía renovable y aprovechar de paso dichas infraestructuras. Existen varias

tecnologías de este tipo, y propuestas por varias autores, aunque aún sin desarrollar totalmente.

Uno de los finalistas del premio Next Generation de 2006, Mark Oberholzer, presentó un

proyecto para integrar aerogeneradores de eje vertical en las barreras que dividen el tráfico en

la autopista estadounidense de Nueva Jersey. Además del viento natural que pudiera soplar en la

zona, se aprovecharía el generado por el movimiento de los automóviles.

Los estadounidenses TAK Studio sugieren una idea similar, si bien serían unos postes de luz con

aerogeneradores verticales, de manera que sus bombillas se encenderían con la energía

generada. Mientras, el proyecto Green Roadway (Autopista Verde) propone la ubicación de

pequeñas turbinas eólicas a lo largo de la carretera.

Un estudiante de arquitectura de la Universidad de Arizona ha propuesto para la autopista

norteamericana de Phoenix la instalación de estructuras similares a los paneles informativos

situados encima de la carretera, sólo que en este caso se sustituirían por dos turbinas eólicas de

eje vertical. Su responsable calcula que cada turbina podría generar 9.600 kW por hora al año.

Desafíos de estos sistemas.

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Este tipo de propuestas están en fase de diseño o, como máximo, en fase experimental. Por ello,

necesitan un mayor desarrollo para su generalización.

4.- CONCLUSIÓN

Hay que fomentar el uso de nuevas energías, y cualquier innovación como las mencionadas

sobre carreteras. No necesariamente hay que instalarlas inmediatamente, ya que algunas no son

viables económicamente, pero hay que irlas introduciendo en la sociedad y hay que seguir

investigando para aumentar sus rendimientos.

En concreto, el aprovechamiento de aerogeneradores verticales en postes de carreteras y

autovías, es bastante viable. Y además, ya se han establecido en varios países en determinados

puntos.

El aprovechamiento del movimiento de los vehículos por las carreteras parece poco viable por el

coste de las placas piezoeléctricas pero también se están instalando en varios puntos favorables.

El aprovechamiento del calor generado en carreteras puede estar bien, pero al igual que el

anterior, el tener que levantar las carreteras para la instalación de los tubos, hace que

desmerezca la instalación de estos.

Sin embargo, en los dos últimos serían mucho más viables si la instalación de ellos se realiza en

carreteras de nueva construcción. Esto es lo que se ha hecho en los dos últimos tipos, es decir,

estas innovaciones se han construido junto a carreteras de nueva construcción.

En conclusión, hay que aprovechar al máximo las energías renovables y para ellos hay que

investigarlas y estudiarlas mucho para hacerlas viables y rentables.