Concentradores solares más económicos

 


Objetivo del proyecto: hacer más barato el diseño y elaboración de concentradores solares y convertirlos en una opción de producción de energía limpia para la población en general.

Ernst KussulEl primer eslabón de su trayectoria científica lo fraguó el doctor Ernst Kussul en una gran fábrica soviética de motores para barcos tecleando la primera computadora que una empresa compraba en la URSS. Eran los primeros años sesenta. Este joven ingeniero mecánico fue el programador de aquel armatoste. “Era tan gigante porque usaba lámparas de vacío, bulbos y transistores, y emitía tanto calor que en ella calentábamos agua para el té”, rememora el ahora octogenario investigador del Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnología (ICAT).

Esta primera experiencia laboral le abrió las puertas del Instituto de Cibernética de la Academia de Ciencias de Ucrania (dedicado a la ciencia y sus aplicaciones en la industria) para completar su primer doctorado en Lógica matemática y programación. En esta célebre institución, desarrolló “uno de los primeros robots móviles del mundo, que podía moverse en un parque natural evitando todos los obstáculos. Uno de los primeros que hubo en el mundo”, recalca el investigador.

Después de este logro mecánico-electrónico, Kussul hizo un segundo doctorado en Redes neuronales artificiales en el mismo instituto ucraniano, donde fue investigador de 1967 a 1982 y líder de proyectos en los seis años posteriores. Después fue jefe de departamento en The International Research and Training Center of UNESCO/IIP of Information Technologies and Systems, en Kiev, Ucrania, de 1988 a 1998.

Tras dos décadas de intensa labor científica arribó en 1998 a la UNAM, al Centro de Instrumentos, renombrado después Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) e ICAT en este año 2018. Comenzó sus trabajos de investigación como coordinador del laboratorio de Micromecánica y Mecatrónica, hasta 2007, y actualmente es coordinador del Grupo de Computación Neuronal.

Energía limpia y económica

concentradores-solares2Hace un año concluyó uno de sus proyectos financiados por el Programa de Apoyo a Proyectos de Investigación e Innovación Tecnológica (PAPIIT): Automatización de manufactura y ensamble de concentradores solares, el cual tuvo como objetivo hacer más barato el diseño de los concentradores solares y convertirlos en una opción de producción de energía limpia para la población en general.

Estos mecanismos industriales están formados por grandes espejos curvos montados sobre soportes muy sólidos, lo que hace que resulten muy caros, explica el doctor Kussul, especialista en micromecánica, micromaquinado y microherramientas. Con este proyecto ideó y patentó un pequeño soporte de barras y nodos para concentradores solares conformados también por pequeños espejos planos, “lo que abarata significativamente los costos de fabricación”.

Su artefacto consta de 90 pequeños espejos triangulares planos (“cuestan mucho menos de la mitad que los curvos”) montados en una superficie parabólica que capta la radiación solar, la cual se concentra en un colector y después se puede transformar en energía mecánica, eléctrica o térmica para impulsar, iluminar o calentar mecanismos domésticos.

 

Del laboratorio a la empresa

Una empresa privada nacional, SUEMA (Sustentabilidad en Energía y Medio Ambiente), “jóvenes innovadores de 30-35 años muy activos y apoyados por Conacyt”, tomó el prototipo del doctor Kussul como modelo y desarrolló su propio concentrador solar, pero más grande. “Este mide un metro de diámetro, pero ellos hicieron su modelo de casi dos metros, así como un sistema de seguimiento del sol para instalarlo en su planta, dedicada al procesamiento de residuos orgánicos. Aprovechan la energía que produce el concentrador para calentar la biomasa y lograr reacciones químicas más eficientes”, afirma el investigador del ICAT. Uno de los objetivos de esta empresa es desarrollar concentradores “chiquitos” para que cada restaurante (donde se producen los desechos orgánicos) pueda procesar sus propios residuos.

Se han desarrollado y manufacturado 3 prototipos de concentradores solares. El primero contiene 24 espejos planos; el segundo, 90; el tercero, 210.

Dado a conocer este innovador y económicamente accesible desarrollo a través de algunos medios de difusión universitarios y nacionales, “algunas personas nos enviaron cartas pidiéndonos que les hiciéramos uno para sus casas, pero los investigadores no somos productores ni representantes de la industria”. También el Departamento de Vinculación del Instituto recibió misivas que manifestaban el interés de algunos estadounidenses por adquirir varios ejemplares del concentrador. Y recuerda el investigador que en Vinculación “dos o tres personas solicitaron hacer un contrato, pero no hubo avances importantes”.

concentradores-solares4Además del concentrador, el investigador creó y patentó (en Estados Unidos y en México) una regla parabólica, ubicada en el centro de la antena, para que cada espejo esté siempre orientado al sol y capte la máxima cantidad de energía solar. “Esta regla orienta cada uno de los espejos del nodo a través de tres tornillos, con lo que en pocos minutos se pueden ajustar todos los espejos, problema matemático que no es fácil de solucionar”, confiesa el científico, distinguido con el Premio Universidad Nacional 2016 en el área de Innovación tecnológica y diseño industrial.

El doctor Ernst Kussul es titular y cotitular de 21 patentes en México, Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, Ucrania, Rusia, Estados Unidos y España. En el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual tiene 7 patentes: 4 de la UNAM y 3 junto con el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional.

por José Antonio Alonso García