Novedoso proyecto y patente argentina para barcos de alta velocidad propulsados a energía solar
El Ingeniero Mecánico Martín Giordano de la ciudad de Ramallo en la provincia de Buenos Aires, informó a NUESTROMAR, sobre la presentación de una novedosa solicitud de patente en Argentina, para la construcción de las estructuras de soporte de paneles solares para barcos de alta velocidad propulsados a energía solar.
Para que una embarcación pueda funcionar a energía solar necesita una superficie de captación de la energía del sol varias veces superiores al tamaño propio de su casco, para esto es necesario poner una estructura adicional para aumentar la superficie de captación de energía solar y en donde colocar los paneles solares fotovoltaicos para generar la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de la embarcación.
Figura 1. Ekranobarco solar con la estructura porta paneles solares totalmente extendida. Para usos de largas distancias y altas velocidades el uso conjunto de propulsores de agua y hélices aéreas podrán mejorar significativamente la eficiencia total de propulsión y la estabilidad de la embarcación.
En el caso de embarcaciones que necesiten navegar a alta velocidad un sistema que puede ser adecuado para poder ampliar la superficie de captación de la energía solar es un sistema de alas rebatibles a ambos costados su casco principal. Donde dicha estructura también contara con flotadores en sus laterales para poder soportar el peso de dicha estructura porta paneles solares cuando la misma este desplegada y extendida.
Este sistema de alas rebatibles podrá desplegarse y plegarse para aumentar y disminuir su tamaño según se necesite, ya sea para poder ampliar la superficie de los paneles solares expuestos al sol en los momentos de navegación de la misma o poder disminuir su tamaño para estar amarrado o fondeado en un puerto.
Figura 2. Los Ekranobarcos podrán llevar una estructura de paneles solares verticales para aprovechar la energía solar reflejada en el agua pero con una forma rígida y una altura limitada para no afectar su estabilidad y su resistencia al avance a alta velocidad.
Para disminuir el consumo de energía del barco cuando este navegue a alta velocidad es conveniente que la estructura que está desplegada para poder captar mayor cantidad de energía solar además tenga la forma del ala de un avión, ya que cuando esta embarcación navegue a alta velocidad sobre las alas del barco aparecerá una fuerza de sustentación que tenderá a elevar el casco del barco y a disminuir el contacto del agua con su superficie.
Como la viscosidad y la densidad del agua es mayor que la del aire, a alta velocidad, la fuerza de resistencia al avance producida por el agua sobre el casco de la embarcación será mayor que la fuerza producida por el aire sobre las alas de esta embarcación, por lo tanto, es mejor que esta embarcación cuando navegue a alta velocidad tenga el menor contacto y rozamiento posible con el agua.
Además, cuando las alas de un avión se desplazan sobre una superficie plana a muy poca altura (entre 0,3 y 3 metros) aparece una sobrepresión del aire debajo de las alas del avión que hace que aumente su fuerza de sustentación y disminuzca su consumo entre un 35 al 50 % o más respecto a cuando el avión se desplaza a una altura convencional.
Este efecto es aprovechado por los Ekranoplanos o vehículos de efecto suelo actuales, pero en los mismos tanto sus sistemas propulsores como las partes que forman al mismo nunca tocan o están sumergidos en el agua, pero en nuestro caso a este vehículo naval de efecto suelo lo llamamos Ekranobarcos porque sus sistemas de propulsión como hidroalas o los flotadores laterales si pueden estar total o parcialmente sumergidos en el agua para mejorar la fuerza de empuje de los propulsores y la estabilidad de la embarcación a alta velocidad.
Y si bien la fuerza de resistencia al avance de los sistemas de propulsión sumergidos en el agua será mayor a que si los mismos estuvieran formados por hélices aéreas, la fuerza de empuje de los mismos sobre el agua será mayor que las hélices aéreas y además generaran un mejor amortiguamiento de los movimientos de la embarcación y una mejor estabilidad de la misma que si la estructura alar porta paneles solares estuviera siempre desplazándose en el aire.
En general el consumo de la embarcación aumentara con el peso de la carga transportada y la velocidad de la misma, por lo tanto esta embarcación podrá tener dos formas principales de funcionamiento una a baja velocidad, donde el 100 % de su consumo de energía podrá ser suministrado por sus propios paneles solares, llegando a velocidades de unos 30 Km/h aproximadamente.
Y otra funcionando a alta velocidad donde las formas de alas de la estructura porta paneles solares y el efecto suelo que se producirá debajo de las mismas le permitirá funcionar con un marcado menor consumo de energía y además llegar a mayores velocidades de crucero que los barcos de alta velocidad actuales debido sobre todo a la menor fuerza de rozamiento que produce el aire a la que produce el agua a la misma velocidad y al aprovechamiento del efecto suelo que se genera debajo de la estructura alar.
En el caso de que esta embarcación se utilice para el transporte de cargas o de personas en largas distancias y a altas velocidades, puede ser conveniente el uso conjunto de propulsores de agua junto con hélices aéreas, ya que los propulsores de agua cuando deben trabajar a medianas o altas velocidades empiezan a perder eficiencia de propulsión debido al aumento de las pérdidas de eficiencia por la cavitación.
Figura 3. El amarre y fondeo deberá hacerse de forma que el viento y el oleaje no afecte a la embarcación debido a la importante altura que puede tener el sistema de alas rebatibles cuando esta plegada.
Los tres tipos de aplicaciones que puede ser más conveniente el uso de este tipo de embarcaciones son:
1- Ferrys para el transporte de personas o de cargas medianas en cortas, medianas y largas distancias.
2- Yates de recreo o esparcimiento con una eslora mayor a los 8 o 10 metros.
3- En barcos de patrullaje de zonas costeras. En este casos cuando las embarcaciones estén patrullando a baja velocidad podrán hacerlo en un 100% a energía solar y si necesita mayor velocidad para su desplazamiento o para una persecución también podrá hacerlo a una mayor velocidad que los barcos patrulleros actuales.
Figura 4. Los flaps en la parte trasera del ala podrán controlar la altura final entre el ala y el agua para aumentar el efecto suelo y la fuerza de sustentación debajo del ala.
Estado de avance del proyecto
En este momento este proyecto de barco solar con el sistema de alas rebatibles para aplicaciones de alta velocidad se presento como solicitud de patente para su fabricación aquí en Argentina, y su realizador esta buscando interesados en llevar adelante y poder aplicar este proyecto tanto en Argentina como en otros países. Si está interesado en este proyecto puede contactarse con el autor del proyecto al email: Martín-Giordano@hotmail.com.
Ver nota original: www.nuestromar.org