Rendimiento energético de turbinas eólicas y flexibilidad de sus palas

Los aerogeneradores de eje vertical están poco desarrollados en la industria. Los expertos consideran que tienen un gran camino para recorrer, puesto que pueden instalarse muy juntos (al contrario de los convencionales, que necesitan una distancia mínima de separación), ocupan muy poco espacio y la concentración de potencia instalada por metro cuadrado puede ser más alta. Además, los de eje vertical no se tienen que orientar, ya que es independiente de donde venga el viento, son omnidireccionales. Por lo tanto, en un momento en el que se habla de pequeñas centrales eólicas urbanas en que los flujos de viento son menos constantes, o de centrales marinas, los aerogeneradores de eje vertical se han convertido en un recurso con muchas posibilidades y es por eso que se está recuperando el interés por la investigación en este tipo de turbinas eólicas.

Con esta premisa, un grupo del Laboratorio de Interacción Fluido-Estructura (LIFE) de la Universidad Rovira i Virgili (URV) en Tarragona, liderado por el investigador Francisco Huera Huarte, ha puesto en marcha una nueva línea de investigación que busca mejorar la eficiencia de estos aerogeneradores. Desde hace años, el investigador trabaja con un enfoque de diseño inspirado en la naturaleza (bioinspirado), concretamente tomando como base los movimientos de los pájaros y los peces. Los animales aprovechan la elasticidad del cuerpo, no son rígidos: “Nos fijamos como se mueven los animales para imitarlos y una de sus características es, en el caso de los peces, el modo en que aprovechan la flexibilidad de sus aletas”. Así, han llevado este concepto de propulsión bioinspirada a las turbinas eólicas: “En vez de generar potencia con palas rígidas, queríamos saber qué pasaba si hacíamos flexibles a las palas, aprovechando la interacción fluido-estructura”.

De este modo, han creado un prototipo de aerogenerador de eje vertical con parte de las palas flexibles y lo han puesto a prueba en un túnel del viento, para ver sus prestaciones.

Francisco Huera Huarte delante del túnel de viento empleado en la investigación. (Foto: URV)

Los resultados del estudio que han realizado al respecto indican que las palas que tienen cierta flexibilidad aumentan hasta un 12% la eficiencia de la turbina. “Hemos comprobado diferentes tipos de flexibilidad y hemos determinado cuál es el rango que hace mejorarla”. Lo importante, apunta, es que esta mejora depende únicamente de la pala, que además no tiene que ser toda ella flexible, únicamente una parte: “No se necesita motor ni ningún elemento extra, depende únicamente del material y del flujo, que es el que hace que se deforme de cierta manera e incremente la eficiencia.”

De momento, la investigación se está realizando en el túnel de viento de la URV y ahora se combinará con un estudio en el túnel de agua. Pronto se harán ensayos también en un espacio abierto, a escala más grande y con situaciones de viento reales. En estudios futuros, fijarán qué parte de la pala, que está elaborada con fibra, tendrá que ser flexible para poder garantizar el máximo de eficiencia.

Bajo el título “Bio-inspired blades with local trailing edge flexibility increase the efficiency of vertical axis wind turbines”, Huera y sus colegas exponen en la revista académica Energy Reports los detalles técnicos de los resultados obtenidos hasta ahora en esta línea de investigación y desarrollo. (Fuente: URV)