El edificio del Laboratorio Industrial de Alta Tensión se ha convertido en un centro especializado en la captura de energía proveniente de las nubes. Foto: Guillermo Flórez P.

En Colombia, cosechar y almacenar la energía proveniente de las nubes es posible gracias al trabajo Electromagnética de la Universidad realizado por el Grupo de Investigación en Compatibilidad Nacional de Colombia. Sus usos y aplicaciones van desde la posibilidad de cargar baterías de celulares hasta el suministro de energía en regiones apartadas del país.

Diana Manrique Horta, Unimedios

Las nubes no esconden solamente agua, granizo o rayos. En su abollonado aspecto, que nos puede hacer pasar de la ternura a la temeridad en cuestión de segundos, se encuentra una de sus más valiosas riquezas. De captarla, almacenarla y aprovecharla se encarga el Grupo de Investigación en Compatibilidad Electromagnética (EMC), de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá.

El auge por la búsqueda de energías alternativas tiene un panorama promisorio en las masas de agua visibles en la atmósfera, fuente valiosa de aprovechamiento energético. La carga eléctrica almacenada en las nubes de tormenta, su disponibilidad en regiones apartadas y su aprovechamiento durante las noches, hacen posible producir descargas controladas para limpiar y filtrar aire, purificar el agua empleando el ozono que genera este tipo de fenómenos, encender gran cantidad de lámparas y hasta suministrar energía a regiones apartadas del país como la Amazonia.

Utilizando el principio básico Mecanismo de autocarga por efecto corona, Francisco Román, docente de la Facultad, comenzó a probar lo que en su doctorado en la Universidad de Uppsala, en Suecia, apenas fue una hipótesis. El grupo dirigido por él ha demostrado que es posible cosechar y utilizar la energía del campo eléctrico producido por las nubes de tormenta (fuerza mecánica entre las cargas positivas y negativas) a través de electrodos flotantes (objetos metálicos eléctricamente aislados que se sumergen dentro de un campo eléctrico) antes de que caiga el rayo.

Este fenómeno les ha permitido obtener cuatro patentes (tres registradas en Estados Unidos y una en Colombia) con enormes posibilidades industriales para el país, debido a los bajos costos que genera la tecnología y a la aplicación inmediata. Un generador de impulsos de corriente; un dispositivo para cargar baterías; un sistema para medir el campo eléctrico que funciona como alarma temprana ante la presencia de nubes con potencial de rayos; y una fuente eléctrica que pone a circular exactamente la misma cantidad de corriente a través de materiales de muy alta resistencia, tales como semiconductores o materiales aislantes, incluso tejidos vivos, es todo lo que se necesita.

El fuego de San Telmo

El poder de los electrodos flotantes fue encontrado por Román en 1992 durante la realización de una serie de mediciones de rayos que adelantó en la población de La Palma (Cundinamarca) con el objetivo de explicar las fallas de los transformadores de distribución, que por esa época se presentaban en la zona provocando grandes pérdidas.

Román detectó tres situaciones: una tapa aislada en el cuerpo de los transformadores de distribución, que estaba involucrada con las fallas; una casa con techo de zinc y columnas de madera que tuvieron que ver con la muerte de una niña cuando un rayo impactó en el techo metálico; y la muerte de un soldado provocada por la caída de un rayo en la choza de madera donde se refugiaba.

"En los tres casos, el factor común fue un objeto metálico eléctricamente aislado: la tapa, el techo y el fusil. A estos metales sumergidos en el campo electrostático producido por la nube de tormenta los llamé 'electrodos flotantes'", explica el director del Grupo EMCUN. Uno de los retos del grupo es evitar las muertes por rayos mediante el desarrollo de sistemas de alarma temprana que indiquen si las condiciones son propicias para que se forme un rayo.

La investigación mostró que los electrodos flotantes son eléctricamente activos y que el efecto corona (descarga eléctrica muy pequeña, conocida por los marineros como "el fuego de San Telmo"), que se produce en su superficie, puede ser usado para almacenar la energía del campo eléctrico. Es decir, es posible cargar los electrodos con la misma polaridad de la fuente de alta tensión, en este caso la polaridad negativa de la nube de tormenta.

La idea era determinar si los electrodos flotantes podrían mejorar la eficiencia de captación de rayos que ofrece el pararrayos de Franklin. Para demostrarlo se compararon dos prototipos de electrodos tipo Franklin de igual altura y diámetro, pero uno de ellos con cierta adaptación que lo hacía eléctricamente flotante, lo cual según varios fabricantes podría mejorar su eficiencia para atraer rayos.

"Aunque la investigación en Suecia demostró que esto no era posible, sí permitió encontrar propiedades inusitadas de los electrodos flotantes, que terminaron en las mencionadas patentes", anota el docente.

Una de las propiedades detectadas al contrastar los dos prototipos fue la de producir impulsos muy rápidos. "Allí se hizo evidente un fenómeno inesperado -explica el profesor Francisco Román-, un impulso de corriente de descarga en el pararrayo de Franklin con electrodos flotantes con una amplitud de corriente un millón de veces mayor que la corriente medida en el pararrayos sin electrodos flotantes". Es decir, que los electrodos flotantes sumergidos en un campo eléctrico almacenan energía electrostática dentro del condensador formado entre éstos y la tierra.

Actualmente en Colombia, el grupo de investigación ha desarrollado, con estudiantes de pregrado y de la maestría en Ingeniería Eléctrica con énfasis en Alta Tensión, un generador de impulsos que simula óptimamente la variación en el tiempo de la corriente de los rayos más poderosos.

La literatura científica dice que en los lugares de mayor actividad ceráunea (días de tormenta en el año) solo es posible colectar de cuatro a cinco rayos por año en el mismo sitio, lo cual solo permitiría almacenar unos pocos kilovatios hora (kw/h) de energía eléctrica. Sin embargo el Grupo EMCUN ha demostrado que es posible hacerlo cosechando la energía eléctrica de campo de áreas grandes, dando respuesta a la inquietud que durante muchos años han mantenido los investigadores de la física atmosférica, al preguntarse si es posible utilizar la energía eléctrica de los rayos.

Así pues, la próxima vez cuando caiga un torrencial aguacero, escuche el cielo tronar o simplemente llovizne en su ciudad, no piense solamente en lo tediosas y en muchas ocasiones peligrosas que resultan las épocas de invierno; piense mejor en lo provechosa que puede llegar a ser, gracias a la energía que esconden las nubes.