Michael Idelchik es vicepresidente de tecnologías avanzadas en GE Research, una de las organizaciones de investigación empresarial más grandes del mundo. Su trabajo consiste en supervisar un amplio rango de proyectos, entre los que se incluyen aquellos destinados a la mejora de las fuentes de energía convencionales—por ejemplo, la mejora de las turbinas de gas y carbón—así como proyectos relacionados con la energía renovable, principalmente las turbinas eólicas. En la conferencia EmTech@MIT 2009, Technology Review charló con Idelchik acerca de los proyectos de investigación a largo plazo más audaces de GE.

Technology Review: ¿Cuál es la investigación más arriesgada y en una fase más inicial que se está llevando a cabo hoy día en GE Research?

Michael Idelchik: Somos un laboratorio de investigación industrial, por lo que es relativo que cualquier proyecto se encuentre en una fase inicial. No obstante tenemos una serie de proyectos cuyo desarrollo va a prolongarse durante años. Pondré dos ejemplos. La tecnología de detonación por pulsos y la combustión supersónica. Con esta última, en vez de quemar el combustible a una presión constante, dejas que la presión suba, por lo que básicamente generas una onda de choque; dejas que el calor se libere en la detonación. Las turbinas actuales producen la combustión a una presión constante. Con la detonación, la presión sube, y la energía total disponible para la turbina también aumenta. Creemos que hay potencial para mejorar la eficiencia de combustible en un 30 por ciento. Por supuesto a la hora de llevarlo a la práctica, incluyendo todo el hardware que se utiliza en el proceso, el porcentaje se reduciría.

TR: En realidad, la mejora de eficiencia en las plantas energéticas sería menor de un 30 por ciento. ¿Cuál sería la mejora realmente?

MI: Creo que andaría entre un 5 y un 10 por ciento. Hablo de puntos de porcentaje—por ejemplo, de un 59 a 60 por ciento de eficiencia a un 65 por ciento de eficiencia. Poseemos otro tipo de tecnología que nos acercaría a este objetivo, pero no existe ninguna tecnología con la que se pueda obtener tantos resultados de una sola vez. Es una tecnología muy revolucionaria.

TR: ¿Cómo se utilizará esta tecnología?

MI: La primera aplicación estará, decididamente, basada en tierra firme—consistirá en la generación de energía en una planta de gas natural.

TR: ¿Van a detonar el combustible una y otra vez, como si se tratara de un motor de combustión interna?

MI: Básicamente se lleva a cabo la detonación entre 50 u 80 hercios. Esto hace que a la turbina le llegue un flujo inestable. Por tanto, hay que volver a diseñar el modo de funcionamiento de la turbina. Ya no poseemos un flujo estable.

TR: ¿Cuáles son algunos de los retos, en términos de materiales y cosas por el estilo, para hacer que funcione?

MI: Tienes que prestar atención a la estabilidad mecánica, al análisis vibracional. Tienes que proteger el compresor; la detonación ocurre en ambas direcciones, por lo que tienes que cerrar uno de los extremos. Por tanto, el control y la sincronización de las cámaras de detonación también se convierte en un reto de grandes dimensiones. Tienes que absorber la energía de la detonación y convertirla en caballos de potencia en el eje. Lo tienes que hacer muy bien, porque de lo contrario se puede perder todo en la turbina. ¿Qué tipo de diseño de hélice y boquilla son los que nos permitirán extraer el mayor número de caballos de potencia?

TR: ¿Qué avances dentro de los materiales o la computación les hacen pensar que esto sea posible hoy día?

MI: La capacidad para llevar a cabo modelos y simulaciones a escala múltiple—tenemos desde nanosegundos hasta 20 ó 30 milisegundos. La evolución de la tecnología de válvulas y los materiales asociados con ella. Saber cómo diseñar un tubo de detonación robusto, cómo producir una detonación de forma consistente y operar dentro del rango de carga de la turbina, desde el momento en que está detenida hasta su potencia máxima.

TR: ¿Cree que algún día será posible aplicar todo esto a la aviación? ¿A los motores de avión?

MI: Algún día.

TR: ¿Cuáles son los retos?

MI: El peso. Todo esto llevará su tiempo. Para permanecer en este negocio a largo plazo, tenemos que apostar fuerte. Y esa es un tipo de apuesta muy fuerte.

TR: Esto hará que las plantas de energía actuales sean más eficientes, y que se reduzcan las emisiones de carbono. ¿Qué ocurre con la energía renovable?

MI: Nos estamos adentrando en el mar, creando turbinas eólicas marinas de gran tamaño. La energía eólica marina es mucho más cara hoy día que la de tierra firme, puesto que la plataforma para la turbina tiene un precio muy elevado—básicamente, hay que construir una plataforma petrolífera. Para reducir los costes, tienes que combinar tecnologías que te permitan extraer lo máximo posible del viento.

TR: Algunos expertos me han comentando que las turbinas eólicas no se pueden hacer mucho más eficientes de lo que son hoy día. ¿Son ustedes capaces de hacer que sean más eficientes?

MI: Sí, es posible. Si nos fijamos en las turbinas eólicas, hay un par de cosas de las que podemos hablar. Una es la hélice. La hélice tiene que ser más grande. Tiene que ser mucho más aerodinámica. Sus puntos de unión, de acople, tienen que poder soportar giros y dobleces. Se tiene que parecer más a un ala, aunque en realidad es más compleja que un ala puesto que las velocidades varían desde la base hasta la punta. Creemos que hay muchas oportunidades de mejora para las hélices de próxima generación. Estamos desarrollando unos compuestos de bajo coste que nos permitan construir mástiles—el núcleo de la hélice—que aguanten las cargas. Y también creemos que la siguiente generación de hélices de viento tendrán un control de flujo activo, para poder modelar el perfil aerodinámico en función de las condiciones del momento y obtener la mayor cantidad de potencia posible.

TR: ¿Como con los materiales que cambian de forma?

MI: Hay muchas formas de obtener un control de flujo activo. Una forma es pasar aire desde el borde delantero hasta el trasero. Sólo tenemos que encontrar un método que nos permita conseguirlo al coste más bajo y con la más alta fiabilidad, y que pueda soportar rayos y otro tipo de consideraciones ambientales.

TR: Eso en cuanto a las hélices. ¿Qué más se puede hacer?

MI: El generador. Hoy día se pasa a través de la caja de velocidades al generador, y luego al inversor para obtener el voltaje y la frecuencia adecuados. Queremos apostar por la transmisión directa (sin caja de velocidades). Esto puede llevarnos a construir grandes generadores, de 8 metros de diámetro. Estamos trabajando para cambiar el paradigma, haciendo que estos generadores sean más pequeños, para ser capaces de obtener una alta eficiencia con bajas velocidades. También estamos desarrollando componentes electrónicos para producir voltajes más altos a la hora de transmitir la potencia generada hasta tierra firme. Estamos trabajando en una serie de tecnologías para hacer que las turbinas eólicas en el mar sean rentables a nivel económico.