¿Es posible crear tormentas para generar energía?

Las fuentes eólicas y solares se han convertido en campeones de la energía limpia. Pero, ¿podemos aprovechar los rayos de la misma manera?

 

Durante la mayor parte de la historia humana, a la gente le han asustado los rayos. Este fenómeno natural ha sido visto como aterradoras descargas procedentes del cielo, los rayos antiguamente eran una herramienta de los dioses para castigar a los mortales por su arrogancia (o su desafortunada tendencia a refugiarse de las tormentas bajo los árboles). El descubrimiento y uso del pararrayos de Benjamin Franklin domesticó a esta arma divina antes formidable.

Un rayo desarrolla unos 5 mil millones de Joules, lo mismo que 145 litros de gasolina. En la Tierra caen 8 640 000 rayos cada día, que equivaldría a la energía liberada por 1 252 800 000 litros de petróleo. Es una cantidad de energía impresionante y sería estupendo poder aprovecharla pero, para variar, la naturaleza nunca nos pone las cosas fáciles.

El primer enigma: saber dónde caerá el rayo. Aunque los relámpagos ocurren aproximadamente 100 veces por segundo alrededor del mundo, estos destellos son erráticos e impredecibles, y solo una pequeña proporción llega al suelo.

En las zonas con más frecuencia de rayos, caen unos 70 por kilómetro cuadrado y año, lo que equivale a un rayo cada 5,21 días. O sea que, de vivir en una de estas zonas en un terreno de un kilómetro cuadrado, se podría obtener una energía equivalente a 145 litros de gasolina cada 5 días. Suponiendo que sea posible aprovechar el 100% del rayo.

El siguiente desafío sería convertir la energía en una forma utilizable. Los objetos alcanzados por un rayo pueden calentarse a más de 20 000 °C y la diferencia de potencial generada es de unos cien millones de voltios. Sería muy difícil crear equipos que pudieran soportar con seguridad estas condiciones extremas. Cualquier energía capturada tendría que ser utilizada inmediatamente o almacenada, y convertirla a la corriente alterna de bajo voltaje que alimenta nuestros hogares.

Finalmente, la cantidad de energía que se puede recolectar de un rayo puede simplemente no justificar el esfuerzo. Los cinco mil millones de julios en un rayo equivalen a alrededor de 1400 kWh, suficiente para alimentar una casa promedio en el Reino Unido durante aproximadamente cuatro meses, sin embargo, una proporción significativa de esta energía se disipa en la atmósfera en forma de calor.

Una empresa estadounidense llamada Alternate Energy Holdings, ideó un método basado en una patente de Steve LeRoy, que logró alimentar una bombilla durante 20 minutos con la corriente extraída de un pequeño rayo generado artificialmente. Tras ver que la idea funcionaba a pequeña escala, la empresa se dirigió a Kentucky (EEUU), donde las tormentas eléctricas son frecuentes, y construyó una gran torre con cables que llegaban hasta el suelo y disipaban gran parte de la energía del rayo.

Nuestros electrodomésticos y dispositivos electrónicos utilizan corrientes de entre 12 y 220 voltios, según su tamaño, y una intensidad del orden de los miliamperios. Un rayo desarrolla entre 10 y 120 millones de voltios y corrientes de hasta 30 000 amperios. Si dejamos pasar la corriente de un rayo por el circuito del módem de nuestro ordenador, por ejemplo la sobrecarga eléctrica lo destruiría.

El problema no sólo es la tremenda carga que transporta un rayo, sino su poca estabilidad. Nuestros electrodomésticos necesitan un voltaje y una intensidad de corriente constantes para funcionar, pero en un rayo estos valores pueden cambiar muchísimo.

Para poder usar los rayos como fuente de electricidad, hay que transformar la energía descontrolada que transportan en algo muchísimo más regular y manejable, que pueda disipar la mayor parte de la energía sin quemarse, para luego transformar y transferir la poca energía sobrante hacia la red eléctrica o guardarla en baterías.

Teniendo esto en cuenta y volviendo al proyecto de Alternate Energy Holdings, el experimento fue un rotundo fracaso. En palabras del propietario de la empresa, Donald Gillispie: “Francamente, no lo pudimos hacer funcionar. Con suficiente dinero y recursos, podríamos hacerlo a mayor escala, pero los rayos no llevan demasiada energía.”  En base a sus resultados, Gillispie estima que para alimentar 5 bombillas de 100W durante un año harían falta docenas de torres.

Según los cálculos realizados por esta empresa, estiman que se necesitan unos 75 rayos para alimentar una bombilla de 100 W durante un año. Como 75 rayos equivalen a 10 875 litros de gasolina y una bombilla de 100 W durante un año necesita 91 litros, con la tecnología actual estamos aprovechando un 0,83% de la energía que recibimos de un rayo.

Como dice Donald Gillispie “La energía está dentro de la tormenta. La tormenta media tiene la energía de una bomba atómica. Pero intentar sacar energía del final de un rayo es imposible”.

Referencia:

Science Focus. 2022. Could we farm thunderstorms for power?. (Press Release)

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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