Energía

Nuevo diseño en turbinas eólicas de dos aspas


Varias grandes compañías de energía eólica están probando una variante del diseño de turbina de tres palas, el estándar dentro de la industria, mediante la eliminación de una de las tres aspas y girando el rotor 180 grados de cara a la dirección del viento.

El diseño presenta ciertos retos de ingeniería, aunque se espera que pueda mejorar en gran medida la economía de la energía eólica marina. Según algunas estimaciones, construir e instalar las turbinas de dos aspas podría costar un 20% menos, y generar la misma cantidad de energía que las turbinas convencionales.

Ming Yang Wind Power en China, el noveno fabricante de turbinas eólicas más grande del mundo, anunció recientemente planes para la mayor prueba del diseño hasta la fecha. Planea construir una turbina de dos aspas y seis megavatios en China este año, que generará tanta energía como las turbinas marinas comerciales de mayor tamaño. Ming Yang planea construir otra en aguas de Noruega el próximo año.

Hay otras empresas que también están considerando el enfoque alternativo. El año pasado, Hitachi y Fuji Heavy Industries colaboraron para la construcción de dos turbinas eólicas de dos megavatios que utilizan el diseño de cara a la dirección del viento. En marzo, el desarrollador holandés de tecnología eólica 2-B Energy recaudó 26.5 millones de libras (33 millones de euros) para financiar la instalación de dos turbinas de dos aspas, de cara al viento y seis megavatios en aguas escocesas.

La energía eólica marina es más estable que la mayoría de los lugares de la tierra. Pero la instalación y el mantenimiento de las turbinas eólicas en el mar resultan caros, y de media asciende a dos veces más que las turbinas de viento en tierra.

Las turbinas de dos aspas cuestan menos porque utilizan menos materiales. La eliminación de una de las aspas hace que el rotor sea más ligero, lo que a su vez hace que sea posible colocar el rotor en el lateral de la torre que está a favor del viento. Los rotores de las turbinas de viento convencionales encaran el viento y deben resistir la flexión contra la torre de la turbina, pero los rotores de cara al viento pueden utilizar aspas más ligeras e incluso con bisagras que se doblan para evitar las ráfagas fuertes.

El uso de rotores ligeros y flexibles se traduce en un mayor ahorro de materiales en la caja de engranajes de la turbina, la torre y la base. El rotor, caja de engranajes y el generador de 140 metros de diámetro del prototipo de seis megavatios de Ming Yang pesa sólo 308 toneladas, alrededor de 40 toneladas menos que las turbinas marinas de seis megavatios convencionales líder en el mercado de Siemens.

Las turbinas de dos aspas también son más fáciles de instalar. Mientras que los rotores de tres aspas usados en las granjas marinas actuales deben ser ensamblados en el propio lugar, los rotores de dos aspas pueden preinstalarse en la maquinaria de la turbina en tierra. El paquete ya preparado se ajusta más cómodamente en los barcos y es lo suficientemente ligero como para levantarlo a la torre.

Sin embargo, el diseño de turbina de dos aspas y cara al viento ha tenido algunos problemas hasta ahora que lo han mantenido alejado del mercado. Por un lado es más ruidoso, en parte porque las aspas giran más rápido, aunque esto no resulta un problema en alta mar. Lo peor es que bajo algunas condiciones de viento, las flexibles aspas pueden rebotar y golpear la torre de la turbina. De hecho, esta fue la causa del abandono de un intento por revivir las turbinas de dos aspas en 2002.

Sin embargo, los diseñadores señalan haber descubierto la forma de mantener las aspas intactas bajo todas las condiciones. En 2009, el diseñador de turbinas eólicas Peter Jamieson, para la firma de ingeniería de turbinas con sede en Glasgow Garrad Hassan & Partners, identificó una estrategia de frenado controlado del rotor para mitigar el riesgo de un golpe a la torre en las turbinas de cara al viento. Según Jamieson, los diseños de dos aspas podrían reducir los costes en un 15%-20%.

El director general de Wind Turbine Company, Larry Miles, que hizo la fracasada demostración de la turbina en 2002, no cree que haya voluntad dentro de la industria eólica de soportar los riesgos de garantía y financiación necesarios para rediseñar verdaderamente sus productos. Es por eso que ha puesto sus miras en el diseño de pequeñas turbinas de 100 kilovatios para aplicaciones eólicas distribuidas, en vez de para el mercado de las compañías eléctricas.

Aún así, Miles cree una firma china podría tener los medios financieros necesarios para innovar a escala de compañías eléctricas. «Si alguien lo hace, será Ming Yang. Tienen suficiente sustancia para hacerlo, y tienen el mercado chino», asegura.

 

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Fuente: Technology Review

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