Históricamente, la energía eólica proporcionó la base para la propulsión de embarcaciones, utilizando velas y, a veces, cometas. Durante la década de 1920, el ingeniero Anton Flettner desarrolló grandes cilindros que giraban sobre un eje vertical para redirigir una corriente de viento y producir propulsión de embarcaciones. Existe margen para combinar desarrollos recientes en múltiples tecnologías con cilindros Flettner para mejorar el rendimiento de los buques comerciales propulsados ​​y asistidos por viento.

Introducción

Los rotores Flettner son grandes cilindros que giran sobre un eje vertical, redirigiendo el flujo de energía eólica para producir una reacción en forma de propulsión en grandes embarcaciones que navegan a través de regiones del océano azotadas por el viento, reduciendo el consumo de combustible.

El funcionamiento del rotor Flettner podría compararse con el de una lata de aerosol, donde una pequeña cantidad de presión aplicada al botón de control libera una gran cantidad de presión del almacenamiento. Se requiere una pequeña cantidad de energía de un motor eléctrico para hacer girar el cilindro Flettner, que redirige el flujo de energía eólica para producir una enorme cantidad de empuje propulsor. Existen métodos alternativos para mantener la rotación del cilindro.

Ubicaciones geográficas

Varias regiones del mundo experimentan vientos fiables y constantes. Los vientos costeros ocurren en muchas regiones después del amanecer, y el viento sopla tierra adentro de mar a tierra y en dirección opuesta después del atardecer. Ambas direcciones del viento proporcionan la base para la propulsión de embarcaciones basada en el viento, siendo la dirección predominante del viento la que determina la elección de la tecnología de propulsión impulsada por el viento. Mientras que algunas embarcaciones propulsadas por viento necesitarían navegar directamente con viento en contra, otras embarcaciones navegarían paralelas al viento, mientras que incluso otras embarcaciones podrían redirigir la energía cinética de los vientos laterales para lograr propulsión. La tecnología ya probada puede convertir la energía de los vientos de cola y de lado.

Algunos capitanes de barco habían registrado el consumo de combustible en sus barcos en determinados viajes, antes y después de la instalación de los rotores Flettner. Informaron de una reducción de hasta un 25% en el consumo de combustible en las secciones del viaje con rotores en funcionamiento. Mientras que las velas de los clípers entregaban hasta 3.500 caballos de fuerza, se estima que los grupos de velas de rotor montadas en cubierta entregan hasta 10.000 caballos de fuerza y ​​más en viajes que pasan por regiones del océano azotadas por el viento.

Tecnologías relacionadas

El concepto de «convergencia de tecnologías» combina características de tecnologías existentes y probadas con grandes cilindros que giran sobre un eje vertical sobre la cubierta de un barco. La rotación del cilindro requiere una pequeña entrada de potencia para redirigir una gran cantidad de energía eólica que daría como resultado la propulsión. Los cilindros deben girar en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario, dependiendo de la dirección del viento. En la industria ferroviaria se encuentran disponibles cajas de cambios mecánicas bidireccionales, y también se encuentran disponibles motores eléctricos bidireccionales. También se encuentran disponibles volantes junto con transmisiones de relación variable y cajas de cambios de varias velocidades.

Los buques marítimos pueden transportar el peso y acomodar el volumen de múltiples baterías a escala de rejilla del tamaño de un contenedor que podrían soportar varios días de rotación de cilindros a bordo de buques comerciales. Ciertas configuraciones de turbinas eólicas montadas en plataforma podrían, a través de mecanismos de engranajes, iniciar y mantener la rotación del cilindro. Las ruedas hidráulicas probablemente podrían sostener la rotación de los cilindros montados en la cubierta después de que un barco haya alcanzado una velocidad de navegación adecuada. Durante las horas del día, la energía eléctrica de los paneles solares fotovoltaicos podría energizar motores eléctricos que sostienen varias horas de rotación del cilindro.

Cilindros impulsores de turbinas eólicas

Inclinar 90 grados una turbina eólica de palas de eje vertical y arranque automático le permite girar sobre un eje horizontal transversal. Instalado a baja altura sobre la plataforma, impulsaría un rotor Flettner de eje vertical a través de una caja de cambios bidireccional. Un deflector guiaría la energía eólica sólo a la sección de trabajo de la turbina de palas de eje transversal. Por encima de cierta velocidad del viento, las pequeñas turbinas eólicas con palas de tamaño suficiente y que giran sobre un eje horizontal podrían sostener la rotación de grandes cilindros sin palas montados en la cubierta, lo que les permitiría redirigir una cantidad masiva de energía eólica para producir propulsión de embarcaciones.

Un enfoque alternativo podría implicar baterías a escala de red de larga duración y bajo costo alojadas dentro de contenedores de envío y transportadas muy por debajo de la cubierta. Los motores eléctricos impulsados ​​por baterías podrían sostener la propulsión impulsada por hélices durante distancias cortas, saliendo de un puerto y navegando hacia un puerto. Las baterías que accionan los cilindros mediante motores eléctricos podrían sostener la propulsión de los buques entre los puertos de origen y destino, ambos ubicados en regiones azotadas por el viento. Los futuros buques propulsados ​​por energía eólica podrían combinar baterías, volantes, ruedas hidráulicas, rotores Flettner, propulsión de velas de succión junto con tecnología de cometas en el mismo buque, para utilizar vientos alisios y vientos laterales para la propulsión.

Conclusiones

Actualmente, la energía eólica ayuda a la propulsión de algunos barcos con motor de pistón. También existe un creciente interés en desarrollar embarcaciones comerciales que naveguen casi exclusivamente con energía eólica, potencialmente navegando por las rutas de clíperes y goletas de una época anterior, tanto en el transporte marítimo de corta distancia como transoceánico. Si bien un pequeño número de cruceros de pasajeros propulsados ​​por energía eólica utilizan velas tipo ala aeronáutica montadas en cubierta y velas tipo cometa para la propulsión, los futuros cruceros propulsados ​​por energía eólica podrían presentar la combinación de rotores Flettner, velas de succión y tecnología de cometas apiladas para proporcionar propulsión.