El mercado mundial de turbinas
El mercado mundial de turbinas y productos relacionados, como motores y generadores, se valoró en más de 100 000 millones de dólares en 2012. El fuerte crecimiento en la fabricación de aeronaves y la generación de energía impulsa la demanda. Si bien el 70 % del mercado mundial se concentra en Norteamérica y Europa, China está experimentando el mayor crecimiento. China está comenzando a producir sus propias turbinas, impulsada por la demanda de aerogeneradores. Dinamarca es el único país con superávit comercial en aerogeneradores gracias a sus exportaciones.
Existen tres segmentos principales del mercado de turbinas: motores de turbina utilizados exclusivamente para propulsar aeronaves, turbinas de gas para la generación de electricidad y turbinas eólicas. La demanda de turbinas eólicas superará a la de turbinas de gas para 2012. Las turbinas eólicas modernas se vendían a 1,5 millones de dólares por megavatio en 2010. Si Estados Unidos instalara el 20% de su suministro energético a partir de energía eólica, esto representaría un mercado de 250 000 millones de dólares. El mercado mundial de turbinas eólicas batió un nuevo récord en 2011, alcanzando un tamaño total de 42 gigavatios (GW). La capacidad mundial total fue de 239 GW en 2012. China ya había instalado una capacidad total de 63 GW.
Los fabricantes de turbinas eólicas están respondiendo a una demanda específica con turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) y turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT). El crecimiento de la demanda es seguro, y se necesitan innovaciones fundamentales en el sector para superar el factor limitante de las tierras raras. Una turbina eólica industrial utiliza más de una tonelada de imanes, de los cuales el 35% son de neodimio. Hoy en día, China produce el 95% de este metal de tierras raras. Para extraer las tierras raras, se bombean ácidos agresivos en pozos similares a pozos de sondeo donde los productos químicos disuelven todos los depósitos. El lodo se bombea posteriormente a estanques, lo que supone importantes riesgos laborales y ambientales. Se necesitarán nuevas fuentes, nuevos procesos y nuevos tipos de materiales a medida que el sector de la energía eólica siga evolucionando.
Innovación
Varias industrias verdes de alto crecimiento dependen de los metales de tierras raras. Toyota necesita de 2 a 4 libras de neodimio y disprosio para el motor híbrido de su popular Prius y lantano para su batería. La fortaleza del mercado chino de metales de tierras raras quedó ilustrada por la evolución del fabricante de baterías BYD hasta convertirse en un exitoso fabricante de automóviles. Para 2011, una flota de taxis eléctricos BYD en Shenzhen, China, con una autonomía de 300 kilómetros, había acumulado 6 millones de kilómetros, con un promedio de más de 160.000 kilómetros por vehículo. Su acceso exclusivo a los metales de tierras raras proporciona la ventaja necesaria para penetrar en el mercado. Es dentro de este panorama competitivo en evolución de las industrias verdes en general, y de la producción de energía en particular, que el descubrimiento de Shawn Frayne ofrece un nuevo enfoque fundamental. Inventó la generación de energía por flotabilidad aerodinámica que funciona sin metales de tierras raras. En última instancia, este generador de electricidad podría funcionar sin ningún metal, ni siquiera cobre o acero inoxidable.
Shawn Frayne, graduado en física del MIT, observó cómo la presión del viento genera vibraciones en bandas y cuerdas alargadas. Estudió esta fuerza aerodinámica, capaz de construir y destruir un puente, como ocurrió con el puente Tacoma Narrows en la década de 1940, un fenómeno bien conocido por todos los ingenieros de construcción. Esta experiencia enseñó a los expertos a diseñar estructuras capaces de resistir esta fuerza de la naturaleza. Shawn adoptó un enfoque diferente, imaginando cómo trabajar con la corriente, diseñando un sistema para aprovechar la energía del movimiento del viento y convertirla en electricidad sin necesidad de una turbina.
La mente creativa de este inventor multitalentoso, propietario de una cartera de patentes destinadas a la comercialización en los campos del envasado y la purificación de agua, se ha establecido en Hong Kong. Tras una tibia acogida por parte de los fondos de capital riesgo estadounidenses, Shawn se instaló en esta ciudad-estado china, donde él y su equipo desarrollan formas de generar electricidad sin movimiento rotatorio y, potencialmente, incluso sin metales de tierras raras. Si bien la ciencia está bien establecida, la transición a aplicaciones comerciales está surgiendo tras tres años de ensayo y error.
El primer flujo de caja
Eliminar los metales de tierras raras de la ecuación de las turbinas eólicas, eliminando la propia turbina, es una innovación revolucionaria. Si bien la penetración a gran escala en el mercado podría tardar otra década o incluso una generación, existen múltiples nichos de mercado que son objetivos claros para la startup Humdinger, con sede en Hong Kong. La correa eólica en miniatura es potencialmente la primera aplicación comercial. Este diminuto dispositivo tiene la capacidad de reemplazar las baterías de los sensores. Dado que una pequeña ráfaga de viento de tan solo 10 km/h es suficiente para generar la energía necesaria para el funcionamiento de un sensor, una correa eólica podría reemplazar, a lo largo de su vida útil, 100 baterías y la mano de obra necesaria para cambiarlas.
El mercado global de sensores está en auge. Desde detectores de incendios y monitorización meteorológica hasta registros de temperatura y pH, la sociedad moderna depende en gran medida de la medición remota e independiente de docenas de parámetros. La posibilidad de eliminar los sensores alimentados por batería, combinada con la capacidad de permanecer independiente de la red eléctrica, crea una nueva oportunidad de negocio que construye un modelo de negocio basado en lo que ya se tiene: un principio fundamental de la economía azul.
La oportunidad
La eliminación de turbinas, imanes e incluso, en el futuro, de todos los metales, al generar electricidad a partir del viento que genera vibraciones aerodinámicas, abre un amplio abanico de oportunidades para la producción y el consumo energético local. Si bien el coste actual de la electricidad generada por vibraciones aeroelásticas ya equipara la energía por kilovatio-hora con la de todas las fuentes tradicionales, la oportunidad va más allá de lo obvio. Podría surgir un concepto energético completamente nuevo, con aplicaciones específicas en el mundo budista.
La primera aplicación a gran escala de este dispositivo generador de energía bien podría tener lugar en Bután. Cada niño en estas naciones del Himalaya se convierte en un buscador de energía eólica. ¿Por qué? Dado que los budistas rezan ondeando banderas al viento, la clave está en saber dónde sopla. Cada asta podría estar equipada con una cuerda, atada a una flotación, que generaría electricidad durante la oración. La banda alargada —el cinturón de viento— podría incluso tener oraciones pintadas. Esta sería la forma suprema de "energía sagrada": a más viento, más electricidad, ¡más oraciones!
Un millón de astas de bandera representan 12 vatios por hora por celda eólica, lo que representa un potencial combinado de 360 megavatios disponibles para las comunidades montañosas marginadas si cada asta se convirtiera en electricidad. Incluso podría convertirse en una tendencia en las ciudades conectadas a la red eléctrica, donde los ciudadanos desean combinar la energía con la espiritualidad y la sostenibilidad.
