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Al crecer en una granja en Texas, siempre había algo que hacer para los hermanos Gia Schneider ’99 y Abe Schneider ’02, SM ’03. Pero todos los sábados a las 2 p. m., pase lo que pase, la familia bajaría a un arroyo local para pescar, construir presas de roca y columpios, y disfrutar de la naturaleza.
Eventualmente, la familia comenzó a viajar a un remoto río Colorado todos los veranos. El río se bifurcaba en dos; un lado fue administrado por ganaderos que destruyeron características naturales como diques de castores, mientras que el otro lado permaneció intacto. La familia notó que la pesca era mejor en el lado virgen, lo que llevó a Abe a tratar de medir la salud de los dos ecosistemas fluviales. En la escuela secundaria, fue coautor de un estudio que mostraba que había más insectos beneficiosos en el lecho del río con diques de castores.
La experiencia les enseñó a ambos hermanos una lección que quedó grabada. Hoy, son los cofundadores de Natel Energy, una empresa que intenta emular los ecosistemas fluviales naturales con sistemas hidroeléctricos que son más sostenibles que las centrales hidroeléctricas convencionales.
«La gran lección para nosotros, y lo que hemos estado haciendo todo este tiempo, es pensar en formas en que la infraestructura puede ayudar a mejorar la salud de nuestro medio ambiente, y las represas de castores son un buen ejemplo de esa infraestructura que de otro modo no sería posible». estar allí que apoye a otras poblaciones de animales «, dice Abe. «Es una motivación para la idea de que la energía hidroeléctrica puede ayudar a mejorar el medio ambiente en lugar de destruirlo».
Con nuevas turbinas seguras para peces y otras características diseñadas para imitar las condiciones naturales de los ríos, los fundadores dicen que sus plantas pueden cerrar la brecha entre la eficiencia de la planta de energía y la sostenibilidad ambiental. Al mejorar las plantas hidroeléctricas existentes y desarrollar nuevos proyectos, los fundadores creen que pueden energizar una industria hidroeléctrica que es, con mucho, la mayor fuente de electricidad renovable del mundo, pero cuya producción de energía no ha aumentado tanto como la eólica y la solar en los últimos años.
“Las centrales hidroeléctricas se construyen hoy con la idea de generar solo electricidad, en contraposición a la idea de que si queremos desbloquear el crecimiento, tenemos que resolver tanto la eficiencia como la sostenibilidad de los ríos”, dice Gia.
Una misión de vida
Los orígenes de Natel no provienen de un solo evento sino de toda una vida de eventos. El padre de Abe y Gia era un inventor y entusiasta de las energías renovables que diseñó y construyó la cabaña de troncos en la que crecieron. Sin televisión, el entretenimiento favorito de los niños era leer libros o estar al aire libre. El agua de su casa se bombeaba con electricidad generada mediante un molino de viento mecánico en el lado norte de la casa.
«Crecimos colgando ropa en un tendedero, y no porque fuéramos demasiado pobres para tener una secadora de ropa, sino porque todo sobre nuestra existencia y nuestro uso de la energía estaba impulsado por la idea de que teníamos que tomar decisiones conscientes sobre la sostenibilidad”, dice Abe.
La hidroelectricidad era una de las cosas que fascinaba a los dos hermanos. En la escuela secundaria, Abe recuerda haber molestado a su amigo, que era bueno en matemáticas, para que lo ayudara a diseñar nuevas turbinas hidroeléctricas.
Ambos hermanos admiten que venir al MIT fue un gran choque cultural, pero les encantó la atmósfera emprendedora y de resolución de problemas que impregnaba el campus. Gia llegó al MIT en 1995 y se especializó en ingeniería química, mientras que Abe lo siguió tres años más tarde y se especializó en ingeniería mecánica para obtener su licenciatura y maestría.
En todo este tiempo, nunca han perdido de vista la hidroelectricidad. En los concursos de Emprendimiento de 100.000 dólares del MIT en 1998 (que ascendían a 50.000 dólares en ese momento), presentaron una idea para una central hidroeléctrica basada en un diseño de turbina lineal. Fueron nombrados finalistas en la competencia, pero aún querían más experiencia en la industria antes de comenzar un negocio. Después de graduarse, Abe trabajó como ingeniero mecánico y realizó trabajos de consultoría con pequeños operadores hidroeléctricos, mientras que Gia trabajó en las oficinas de energía de algunas grandes firmas financieras.
En 2009, los hermanos, junto con su difunto padre, Daniel, recibieron una subvención de $200,000 para pequeñas empresas y lanzaron oficialmente Natel Energy.
Entre 2009 y 2019, los fundadores trabajaron en un diseño de turbina lineal que Abe describe como turbinas en una cinta rodante. Ellos patentaron e implementaron el sistema en algunos sitios, pero el problema del paso seguro de peces permaneció.
A continuación, los fundadores hicieron un modelo que sugería que podían lograr una alta eficiencia de la central eléctrica mediante el uso de un borde extremadamente redondeado en una pala de turbina, a diferencia de las palas afiladas que se suelen utilizar en las turbinas hidroeléctricas. Esta idea les hizo darse cuenta de que si no necesitaran palas afiladas, es posible que no necesiten una turbina nueva y compleja.
«Es tan contraintuitivo, pero dijimos que tal vez podríamos obtener los mismos resultados con una turbina de hélice, que es la más común», dice Abe. «Comenzó como una broma, o un reto, y me metí en el modelaje y rápidamente me di cuenta: ‘¡Maldita sea, esto realmente podría funcionar!’ En lugar de tener un tren motriz con una complejidad de una década, tiene un tren motriz que tiene una parte móvil y casi no cambia la carga, en un factor de forma al que está acostumbrada toda la industria.
La turbina desarrollada por Natel tiene aspas gruesas que permiten el paso seguro de más del 99% de los peces, según pruebas de terceros. Las turbinas de Natel también permiten el paso de importantes sedimentos fluviales y pueden combinarse con estructuras que imitan las características naturales de los ríos, como atascos de hielo, presas de castores y arcos de roca.
«Queremos la máquina más eficiente posible, pero también queremos la máquina más segura posible para los peces, y esta intersección ha llevado a nuestra propiedad intelectual única», dice Gia.
Impulso hidroeléctrico
Natel ya instaló dos versiones de su última turbina, lo que llama Restoration Hydro Turbine, en plantas existentes en Maine y Oregón. La compañía espera que a finales de este año se desplieguen dos más, incluido uno en Europa, un mercado clave para Natel debido a sus regulaciones ambientales más estrictas para las centrales hidroeléctricas.
Desde su instalación, los fundadores afirman que las dos primeras turbinas han convertido más del 90% de la energía disponible en el agua en energía a nivel de turbina, una eficiencia comparable a la de las turbinas convencionales.
De cara al futuro, Natel cree que sus sistemas tienen un papel importante que desempeñar en la energización de la industria hidroeléctrica, que está sujeta a un mayor escrutinio y regulación ambiental que, de lo contrario, podría cerrar muchas plantas existentes. Por ejemplo, los fundadores dicen que las plantas hidroeléctricas que la empresa podría mejorar en los Estados Unidos y Europa tienen una capacidad total de alrededor de 30 gigavatios, suficiente para abastecer a millones de hogares.
Natel también tiene la ambición de construir plantas de energía completamente nuevas en las muchas represas sin energía en los Estados Unidos y Europa. (Actuellement, seuls 3 % des 80 000 barrages des États-Unis sont alimentés.) Les fondateurs estiment que leurs systèmes pourraient générer environ 48 gigawatts de nouvelle électricité aux États-Unis et en Europe, soit l’équivalent de plus de 100 millions de paneles solares.
«Estamos viendo algunos números bastante significativos», dice Gia. «Podríamos aumentar significativamente la base instalada existente mientras mejoramos la base existente para continuar siendo productivos y cumplir con los requisitos ambientales modernos».
En general, los fundadores ven la energía hidroeléctrica como una tecnología clave en nuestra transición hacia la energía sostenible, un sentimiento que se repite en una investigación reciente del MIT.
«Hydro proporciona la mayor parte de los servicios de confiabilidad de electricidad hoy en día en muchas de estas áreas, como regulación de voltaje, regulación de frecuencia, almacenamiento», dice Gia. “Es esencial comprender: a medida que avanzamos hacia una red libre de carbono, necesitamos una red confiable y la hidroelectricidad juega un papel muy importante en esto. Especialmente dado que planeamos hacer esta transición lo más rápido posible, necesitaremos todos los recursos de cero emisiones que podamos obtener.
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