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Energía cinética: crear electricidad con nuestro movimiento

Más allá de los relojes de pulsera, existen contados dispositivos que usen únicamente energía cinética para operar. Almacenar energía cinética no es el modo más eficiente de generar electricidad, pero sí la manera más adecuada de aprovechar toda la energía que generamos para recargar los dispositivos que usamos cotidianamente: teléfono móvil, ordenador portátil, ordenador de sobremesa, equipos electrónicos, electrodomésticos, etc.

Desde que leyera hace unos años un artículo sobre dispositivos experimentales accionados con energía que es generada con el movimiento, he creído que la energía cinética es desaprovechada por la industria tecnológica, que se ha esforzado en los últimos años en aumentar la duración y fiabilidad de baterías convencionales, cuyos últimos modelos de ion de litio equipan dispositivos informáticos y electrónicos, e incluso coches eléctricos.

Por qué la energía cinética que genero se disipa en forma de calor

Vivo cerca de la línea de mar de Barcelona y aprovecho cada mañana para salir a correr durante media hora, a lo largo de un recorrido urbano de poco más de 5 kilómetros. No uso tanto la bicicleta como me gustaría, pero Kirsten sí que lo hace de un modo más consistente, al menos hasta que naciera nuestra segunda hija. 

Al vivir en una zona urbana muy densa donde predominan las zonas peatonales y los establecimientos de proximidad, raramente usamos el transporte público para desplazarnos, sino que nos movemos a pie. Todos estos desplazamientos producen energía, que se disipa, sobre todo en forma de calor. Ningún sistema es empleado para poder transformarla, almacenarla y usarla en otro momento.

Nuestra hija más pequeña, Ximena, con seis meses de edad, suele disfrutar de los paseos y recados en el interior de una mochila portabebés, mirando hacia afuera para así poder saciar su curiosidad. 

Las mochilas porta bebé suelen ser cómodas y refuerzan el vínculo entre un niño y sus padres, al parecerse en cierto modo no sólo a los fardos usados tradicionalmente en muchos lugares del mundo, sino también, en la naturaleza, al marsupio empleado por canguros y el resto de marsupiales para proteger a sus pequeños mientras los amamantan durante su primer estadio de desarrollo. Tanto la mochila portabebés como su portador generan energía con su movimiento, pero ésta se disipa sin que sea empleada. Otra oportunidad de crear energía útil perdida.

Inés, nuestra hija mayor, cumple 3 años en febrero y alterna los desplazamientos a pie con el carrito. En los próximos meses, Ximena pasará a ir en carro, para alivio de la zona lumbar de sus padres, e Inés ya está preparada para situarse en la plataforma con ruedas que se acopla a la parte trasera de cualquier carro. Toda la energía creada con el movimiento del carro es igualmente desaprovechada. De nuevo, oportunidad perdida para convertir toda esta energía en electricidad.

¿Por qué la energía cinética que genero se disipa en forma de calor? Quizá haya que culpar a las industrias informática y electrónica, que no han conseguido comercializar con éxito hasta la fecha aparatos que se recarguen (o que siempre estén recargados y que no precisen siquiera de baterías convencionales) gracias a la conversión de nuestro movimiento o el movimiento generado por nuestras acciones en electricidad.

Nuestro movimiento es energía… no aprovechada

Mientras corría el otro día, pensaba en el uso de unas zapatillas deportivas que almacenaran energía a cada paso, además de una camiseta y unas mallas capaces de hacer lo propio. Esta energía podría servir para recargar el reproductor musical que llevo mientras corro, o incluso podría almacenarse en un aparato igualmente compacto y lo suficientemente liviano como para poder ser portado sin esfuerzo en un brazalete o bolsillo. 

Puestos a soñar, este mismo aparato podría luego alargar la autonomía de mi móvil o portátil, por ejemplo. Desgraciadamente, esta aplicación cotidiana de la energía cinética almacenada y convertida en electricidad es una visión de futuro.

Existen varias formas de energía, como la química, la generada por el calor, la radiación electromagnética, la energía nuclear, la gravitacional, la energía eléctrica, la elástica, etc. Todas estas formas pueden ser agrupadas en torno a dos grupos, la energía potencial (la capacidad de algunos cuerpos para generar un trabajo) y la energía cinética (del griego “kinesis”, movimiento), que aparece con el movimiento. Cuando se unen energía potencial y cinética en un cuerpo en movimiento, nace la energía mecánica, que podemos almacenar y reutilizar.

Aunque los estudios de salud de los últimos años muestran un aumento del sedentarismo, especialmente entre los más pequeños, seguimos realizando esfuerzo cotidiano al que no prestamos importancia. 

¿Una batería cinética por niño?

Un modo de sacar partido a toda la energía generada durante cualquier actividad, la mayoría de la cual se disipa en forma de calor y nunca es utilizada, consistiría en usar cargadores de energía cinética, o dispositivos que funcionaran como relojes de funcionamiento perpetuo, empleando nuestra actividad física como método de recarga.

Pero esta visión tiene todavía importantes escollos que resolver. One Laptop Per Child (OLPC), responsable del desarrollo y comercialización del ordenador para niños de países pobres, el XO-1, es una de las organizaciones que han mostrado más interés en desarrollar una batería propulsada con energía cinética de los niños.

Según OLPC, si bien la tecnología cinética es de sobras conocida, una batería de este tipo no sería lo suficientemente pequeña como para integrarse en los futuros modelos del ordenador que desarrollan.

Otro reto sería el convertir un movimiento cambiante y no consistente en electricidad. Un niño jugando o yendo a la escuela puede caminar, pararse, correr, saltar, arrastrarse; distintas intensidades de energía cinética.

La wiki de OLPC menciona las intensivas investigaciones realizadas por DARPA, agencia tecnológica dependiente del departamento de Defensa de Estados Unidos, en el campo de los pequeños dispositivos que crean electricidad a partir del movimiento simple, como el generado por una mano o por el caminar.

Según OLPC, el dispositivo de carga empleado para las linternas mecánicas Faraday produce electricidad a través de un simple meneo, y es tecnológicamente tan simple como barato. Podría ser modificado para generar electricidad con cualquier movimiento perceptible, especialmente caminar.

Las linternas mecánicas ya eran usadas en la II Guerra Mundial, cuando la recarga de equipamiento de mano era intermitente y poco fiable, por no decir inviable. 

Ya entonces, se desarrollaron distintos métodos para generar la potencia necesaria para mantener una iluminación constante: apretar un mango, mover una manivela o agitando el dispositivo. Pese al conocimiento de estas técnicas durante décadas, su aplicación comercial ha sido siempre minoritaria.

Generar energía mientras se camina

En la misma categoría de dispositivos, existen pequeñas mochilas que capturan el movimiento vertical generado mientras se camina o corre y lo convierten en electricidad. IBM publicó ya hace una década abundante documentación sobre esta familia de dispositivos, en la que se concluye que el movimiento generado por las piernas es el más adecuado para la captura de energía. Estos estudios han despertado poco interés comercial hasta el momento.

La revista TIME incluyó en su artículo sobre los mejores inventos de 2008, en la posición 33, un “recolector de energía biomecánica“, una invención de Max Donelan, especialista en cinética de la Universidad Simon Fraser. El dispositivo se ata alrededor de la rodilla y “recupera” hasta 5 vatios con la mera potencia del frenado de la pierna mientras se camina.

Agitar antes de usar: generador energético personal

En la edición de enero de 2009 de la feria informática y electrónica CES, la startup Tremont Electric presentó un dispositivo que almacena energía cinética generada mientras una persona camina o agita el aparato. El nPower PEG (“generador energético personal” en sus siglas en inglés) transfiere la energía, convertida en electricidad, a la batería del dispositivo electrónico portátil que haya sido conectado. 

El nPower PEG, que tiene la apariencia de una pequeña barra cilíndrica que alberga otra barra algo más larga en su interior y ha sido diseñado para su fácil portabilidad, puede recargar el 80% de la batería de un móvil o un netbook en 1 hora, según Tremont Electric. El proceso de recarga puede realizarse con el movimiento corporar o agitando verticalmente el nPower PEG.

Al inventor del dispositivo e impulsor de Tremont Electric, Aaron LeMiex, se le ocurrió desarrollar el aparato para la recarga de dispositivos con energía cinética mientras recorrió a pie, hace ahora 10 años, unos 2.500 kilómetros de rutas rurales en los Apalaches, Estados Unidos. Aaron LeMieux se encontró entonces a menudo en la disyuntiva de tener que desviar su camino y desplazarse a núcleos urbanos para poder recargar sus aparatos electrónicos.

El generador eléctrico personal nPower de 22,8 (9 pulgadas) por 3,8 centímetros (1.5 pulgadas), pesa 255 gramos (9 onzas) y ha sido fabricado con materiales reciclados. No obstante, este pequeño generador no incluye una batería, de modo que los usuarios no pueden almacenar la energía cinética generada para poder usarla luego, sino que la transacción debe realizarse al instante, lo que limita su uso potencial en cualquier situación. 

El dispositivo, que incluye puerto USB 2.0, es compatible con el 90% de los dispositivos electrónicos portátiles, tales como reproductores multimedia, GPS, cámaras, móviles, videoconsolas portátiles, videocámaras y pequeños ordenadores, o netbooks. 

No es necesario agitar aparatosamente y de manera continuada el nPower PEG para garantizar su operatividad, ya que ha sido diseñado para transmitir electricidad en el interior de una mochila o maleta. Asimismo, también funciona mientras el usuario está sentado en el metro, el tren, o el autobús, o mientras va en bicicleta. 

Dispositivos como el nPower PEG sirven como pioneros en el campo de los generadores eléctricos a partir de nuestro movimiento.

Teléfonos móviles cinéticos

No es extraño que compañías y centros de investigación trabajen en decenas de prototipos experimentales de dispositivos cotidianos que nunca llegan al mercado; no obstante, muchos de ellos son empleados como modelo previo de posteriores versiones comerciales. 

Y, si varias empresas experimentan con teléfonos móviles que incorporan baterías que apenas necesitan ser recargadas, otros van más allá y prescinden directamente de toda necesidad de recarga externa, empleando el mismo principio cinético usado en el sector relojero durante décadas.

Es precisamente un relojero, el suizo Ulysse Nardin, quien asegura haber creado el primer teléfono móvil mecánico con la ayuda de la firma SCI Innovations. El móvil se sirve de energía cinética para su funcionamiento, aunque cuenta con energía adicional procedente de una batería en caso de ser necesario. 

Kyocera también pretende comercializar teléfonos mecánicos en el futuro, que sólo operarían con la energía acumulada a partir del movimiento cotidiano del usuario. Esta empresa japonesa ha creado un prototipo de teléfono móvil flexible que usa diminutos generadores piezoeléctricos para captar y convertir en energía hasta el más minúsculo movimiento o vibración. 

La responsable del móvil conceptual, Susan McKinney, ha creado un dispositivo flexible que se pliega para realizar llamadas y funciones esenciales, mientras que puede desplegarse para aprovechar su pantalla de alta resolución con contenidos que lo requieran. El dispositivo se alimenta de la energía que aportamos cuando interaccionamos con él, no sólo del movimiento o las ligeras vibraciones, de modo que aumentaría su reserva energética con un uso más intensivo.

Tanto el móvil suizo de Ulysse Nardin como el modelo de Susan McKineey son, de momento, meros objetos conceptuales, pero responden al anhelo de crear dispositivos electrónicos e informáticos capaces de sostener toda su actividad sin necesitar una alimentación eléctrica convencional, un alivio ante el creciente impacto de estos aparatos sobre el medio ambiente. 

Un suelo que convierte nuestros pasos en energía

Además de los generadores eléctricos personales que, como el nPower de Tremont Electric, recargan cualquier dispositivo propulsados con simple movimiento, también es posible instalar un mecanismo cinético sobre una superficie concurrida y así convertir los pasos de la gente (o el ganado) caminando sobre su superficie en energía eléctrica.

Ya en 2006, un grupo de ingenieros británicos decidió recoger las vibraciones de la calle con un prototipo que se instalaba al mismo nivel que la superficie. El mecanismo ideado es capaz de convertir en electricidad las vibraciones generadas por los pasos de la gente, que es usada posteriormente para suplir la iluminación callejera más próxima. La iniciativa fue bautizada como Pacesetters Project e impulsada por la firma británica The Facility Architects, que sigue trabajando en lo que llama “recolección de energía“.

Ahora, la también británica Pavegen ha logrado una cierta repercusión con la instalación de una losa en East London que recolecta energía cinética de los viandantes. Pavegen asegura que cada pequeña estación puede generar hasta 2,1 vatios por hora con la despistada y aleatoria del anónimo peatón. 

Con la instalación de 5 unidades de estas losas recolectoras de energía cinética en una calle concurrida, la startup Pavegen asegura que se genera la energía suficiente para iluminar una parada de autobús durante toda una noche.

Aprovechar el pavimento en aparcamientos para generar energía

Un supermercado Sainsbury’s de Gloucester, también en el Reino Unido, se ha propuesto que parte de la energía requerida por el establecimiento y la iluminación sea generada por los coches de los propios compradores, que accionan unas tornas piezoeléctricas instaladas a la entrada del aparcamiento, capaces de convertir la energía cinética en electricidad.

Según el Daily Mail, los más de 30 kw generados por el badén instalado en el suelo del aparcamiento son suficientes para que funcionen todas las cajas registradoras. Un pequeño cambio en el aparcamiento que los visitantes ni siquiera perciben que, sin embargo, suple una parte sustancial del consumo eléctrico del establecimiento. En el futuro, mecanismos similares podrían copar las necesidades energéticas de lugares especialmente concurridos.

La idea puesta en práctica por Sainsbury’s parece haber gustado al otro lado del Atlántico: un establecimiento perteneciente a una cadena de comida rápida localizado en Hillside, Nueva Jersey, pretende instalar un badén similar en la zona de pedidos con automóvil. El dispositivo de captura y transformación de energía cinética en electricidad ha sido desarrollado por la empresa estadounidense New Energy Technologies.

Nosotros, una fuente energética desaprovechada

La energía cinética generada por cualquier cuerpo en movimiento podría ser recolectada y convertida en electricidad mediante técnicas ya conocidas. Hasta el momento, los centros de investigación de todo el mundo se han centrado más en el perfeccionamiento de baterías, cada vez más pequeñas y con mayor duración, en detrimento de tecnologías que evitarían la dependencia de los propios dispositivos de una fuente de alimentación externa.

No obstante, una mayor concienciación de los usuarios y la mejora del equipamiento relacionado con deportes de aventura lideran un cambio cada vez más perceptible en el que destacan los aparatos y cargadores cinéticos, además de los solares. Mientras tanto, sigo teniendo un sueño: convertir cada una de mis acciones, por pequeñas que sean, en electricidad. 

Me reconfortaría saber que una carrera matutina es suficiente para que el ordenador portátil que uso para trabajar a continuación funcionara durante horas.

  • Kevin Silva Castro

    Muy buen post, yo creí que esta idea se me había ocurrido solo a mi pero ya veo que NO jaja me gustaría saber si me puedes ayudar con temas de investigación si llegaste a encontrar otro tipo de artículos relacionados. Me gustaría saber más de este energía que pueda ser reutilizada… espero hayas seguido con tu envestigación sobre esto y si me podrías facilitar dicha información te agradecería.