Eólica

Planes de aerogeneradores más eficientes: nuevas ideas y planos

La imprevisibilidad y la variabilidad de la velocidad y dirección del viento es uno de los mayores desafíos que enfrentan los científicos en la construcción de turbinas. Las turbinas generalmente funcionan mejor y producen cantidades máximas de energía eléctrica en presencia de un flujo de viento constante y fuerte. Pero pueden dañarse fácilmente con ráfagas de viento repentinas, cizalladura del viento y vientos turbulentos. Debido a esto, la búsqueda de modelos de turbinas adecuados que puedan responder a todos estos es uno de los problemas más apremiantes en la industria de las turbinas.

L.C. de la Universidad de Syracuse está desarrollando uno de los modelos de turbina más nuevos que muestran un gran potencial de recolección de energía. Smith College of Engineering and Computer Science. Su modelo es una máquina basada en inteligencia que puede cambiar los ángulos de las palas a diferentes posiciones, dependiendo de la velocidad y dirección del viento actual para un mejor control del flujo de aire. El desplazamiento de las cuchillas a diferentes ángulos puede maximizar la recolección de energía mecánica y aumentar la eficiencia general del sistema.

Esta es solo una de las muchas ideas nuevas que los científicos proponen para mejorar el potencial de recolección de energía eólica de las turbinas eólicas. En 2007, la gente de Sandia National Laboratories creó un nuevo diseño de pala de turbina eólica. El nuevo diseño de la pala tenía como objetivo reducir el COE o el costo de la energía en turbinas eólicas situadas en áreas con velocidades de viento variables o bajas. La invención hizo posible la construcción de turbinas eólicas incluso en áreas con baja velocidad del viento.

La cuchilla tenía 27.1 metros de largo, casi tres metros más que el diseño original. La longitud está especialmente diseñada para mejorar la captura de energía, incluso a bajas velocidades del viento. Aparte de eso, el nuevo diseño de la cuchilla se curvó hacia la punta de arrastre, lo que le permitió soportar las ráfagas de viento turbulentas y repentinas y reducir la carga de tensión en toda la longitud de la cuchilla. En realidad, este proyecto se realizó de la mano con el Proyecto de Tecnología de Baja Velocidad del Viento de Knight and Carver que tiene como objetivo construir turbinas eólicas y aprovechar la energía eólica de sitios con velocidades de viento bajas pero constantes.

A un científico que trabajaba en la Universidad de Minnesota también se le ocurrió un nuevo diseño de álabe de turbina que puede reducir el arrastre. La resistencia provocada por los vientos que azotan las palas de la turbina son una de las principales causas de reparaciones y reemplazos. El nuevo diseño implicó la colocación de ranuras a lo largo de las palas de la turbina, permitiendo que el aire fluya más libremente a lo largo de la estructura y, por lo tanto, reduciendo el arrastre. Las ranuras son de forma triangular y tienen solo 40 a 225 micras de profundidad, apenas visibles para el ojo humano. El diseño se modeló después de los mismos surcos colocados en las aerolíneas Airbus que redujeron la resistencia del cuerpo en un 6%. Pero debido a que las alas de los aviones son una estructura completamente diferente en comparación con las turbinas eólicas, la reducción de la resistencia puede ser inferior al 3%, pero sigue siendo una cifra significativa para la eficiencia de las turbinas eólicas.

Otro problema en la construcción de turbinas eólicas a gran escala es la separación de dos o más turbinas eólicas. La cuestión es cómo organizar las turbinas eólicas que aprovecharán al máximo las velocidades actuales del viento. Los científicos han calculado distancias de separación óptimas para parques eólicos a gran escala para optimizar las cosechas de energía. Según Charles Meneveau, investigador principal de la Universidad John Hopkins, el espacio entre turbinas eólicas debería estar mucho más alejado de lo que están hechas hoy. Las palas giratorias de la turbina pueden crear remolinos, interrumpiendo el flujo del viento a otras turbinas eólicas que se encuentran aguas abajo. Por lo tanto, deben estar más separados de tal manera que las interrupciones del viento no afecten la eficiencia de otras turbinas eólicas que se encuentran más cerca del área. Aunque el flujo del viento es muy difícil, si no imposible de simular en tiempo real, los modelos generados por computadora y las simulaciones a pequeña escala han llevado a los científicos varios pasos más cerca del escenario real. Este descubrimiento puede contribuir mucho al establecimiento de parques eólicos a gran escala, dándoles mejores números sobre cómo equilibrar el costo y la eficiencia en la construcción de parques eólicos.

Un equipo de la Universidad de Alcalá y la Universidad Complutense de Madrid también ha creado modelos para predecir la velocidad y dirección del viento en parques eólicos con hasta dos días de anticipación. Tales datos son valiosos en el posicionamiento de las turbinas eólicas de acuerdo con la variabilidad en la velocidad y dirección del viento. Otra clave para turbinas más eficientes es la correcta selección del sitio. Estudios recientes han revelado que la reducción de la turbulencia eólica que fluye hacia los parques eólicos puede aumentar significativamente la eficiencia de los parques eólicos. Ahora, la selección de sitios que crean este tipo de condición es posible y aún más fácil con los datos meteorológicos disponibles.

Hasta hoy, los científicos, las empresas y los gobiernos todavía están invirtiendo en investigaciones y proyectos que apuntan a mejorar la eficiencia y optimizar la capacidad de aprovechamiento de las turbinas eólicas en todo el mundo.

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