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Lunes, 22 agosto 2011
Ingeniería

El tipo de turbina eólica y cómo se las agrupa puede multiplicar por 10 su productividad

La potencia eléctrica generada por los parques eólicos se puede multiplicar por diez, o quizá incluso más, simplemente mediante la optimización del emplazamiento de las turbinas del tipo idóneo en los puntos apropiados del terreno escogido.

A esta conclusión ha llegado el equipo de John Dabiri del Instituto Tecnológico de California (Caltech), que ha llevado a cabo un estudio de campo en un parque eólico experimental de dos acres en el norte del condado de Los Ángeles, Estados Unidos.

El citado parque eólico experimental aloja 24 turbinas eólicas de 10 metros de altura y 1,2 metros de ancho, con rotores verticales que las hacen parecer batidoras gigantes.

Pese a las mejoras en el diseño de las turbinas eólicas tradicionales que han aumentado su eficiencia, los parques eólicos tienden a ser bastante ineficientes.

Los parques eólicos modernos emplean por lo general turbinas eólicas con ejes horizontales. Las turbinas de esa clase, a fin de evitar que unas interfieran con otras, tienen que estar muy alejadas entre sí, mucho más allá del espacio necesario para que sus aspas gigantes no se toquen. Con este tipo de diseño de turbina, la estela generada por una turbina puede interferir aerodinámicamente con las turbinas vecinas. Por todo ello, gran parte de la energía del viento que entra en un parque eólico convencional no se utiliza.

Los ingenieros intentan compensar la pérdida de energía haciendo aspas más grandes y torres más altas, para capturar la mayor cantidad posible de viento disponible y alcanzar las altitudes donde las ráfagas son más poderosas. Pero esto crea otros desafíos, tales como mayores costos, problemas de ingeniería más complejos y un mayor impacto medioambiental. La existencia de turbinas más grandes y más altas, significa más ruido y más peligro para las aves y los murciélagos.

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La solución, según el equipo de Dabiri, es dejar de centrarse en el diseño del parque eólico en sí mismo, y pasar a concentrarse en maximizar su eficiencia para la recolección de energía a altitudes más cercanas al suelo. Aunque los vientos soplen con mucha menos energía, a por ejemplo, 10 metros de altitud, que a 30, la energía eólica global disponible a 10 metros del suelo es de varias veces el consumo mundial de electricidad. Esto significa que se puede obtener suficiente energía con turbinas más pequeñas, más baratas y menos intrusivas en el medio ambiente, siempre que sean las turbinas adecuadas y estén dispuestas de la manera correcta.

Las turbinas eólicas que tienen rotores verticales son ideales, según Dabiri y sus colaboradores, porque es posible colocarlas muy cerca unas de otras. Esto les permite capturar casi toda la energía del viento, e incluso, parte de la energía eólica disponible por encima del parque. Con cada turbina girando en el sentido contrario de sus vecinas, los investigadores han comprobado que también aumenta su eficiencia, tal vez porque las rotaciones opuestas disminuyen la resistencia al movimiento en cada turbina, lo que les permite girar más rápido.

En los experimentos realizados con turbinas eólicas, el equipo de Dabiri ha constatado que una distribución en la que todas las turbinas del conjunto fueron colocadas con separaciones entre ellas de cuatro diámetros de turbina (aproximadamente 5 metros), eliminó por completo la interferencia aerodinámica entre turbinas vecinas. En comparación, la eliminación de la interferencia aerodinámica entre las turbinas eólicas convencionales del tipo de hélice requeriría separaciones de cerca de 20 diámetros de distancia, y recordemos que sus aspas tienden a tener mucho más de un metro de envergadura.

Las turbinas eólicas con rotores verticales generaron entre 21 y 47 vatios de potencia eléctrica por metro cuadrado de terreno. Un parque eólico del mismo tamaño pero integrado por turbinas eólicas con rotores horizontales genera sólo entre 2 y 3 vatios de potencia eléctrica por metro cuadrado de terreno.


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