Una nueva investigación de la Universidad de Oxford Brookes ha descubierto que el diseño de turbinas verticales es mucho más eficiente que las turbinas tradicionales en parques eólicos a gran escala, y cuando se colocan en pares, las turbinas verticales aumentan el rendimiento de las demás hasta en un 15%.
Un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería, Computación y Matemáticas (ECM) de Oxford Brookes, dirigido por el profesor Iakovos Tzanakis, realizó un estudio en profundidad utilizando más de 11.500 horas de simulación por computadora para demostrar que los parques eólicos pueden funcionar de manera más eficiente al sustituir las tradicionales turbinas eólicas de eje horizontal de tipo hélice (HAWT) por turbinas eólicas compactas de eje vertical (VAWT).
Las turbinas
verticales son más eficientes
La investigación demuestra por primera vez a una escala realista, el potencial de las VAWT a gran escala para superar a las turbinas de los parques eólicos HAWT actuales.
Los VAWT giran alrededor de un eje vertical al suelo y exhiben el comportamiento opuesto al conocido diseño de hélice (HAWT). La investigación encontró que las VAWT superan el rendimiento de las demás cuando se organizan en formaciones de cuadrícula. El posicionamiento de las turbinas eólicas para maximizar la producción es fundamental para el diseño de parques eólicos.
El profesor Tzanakis comenta que “este estudio evidencia que el futuro de los parques eólicos debe ser vertical. Las turbinas de parques eólicos de eje vertical se pueden diseñar para que estén mucho más juntas, aumentando su eficiencia y, en última instancia, reduciendo los precios de la electricidad. A largo plazo, las VAWT pueden ayudar a acelerar la transición ecológica de nuestros sistemas de energía, de modo que la energía más limpia y sostenible provenga de fuentes renovables «.
Dado que se espera que la capacidad de energía eólica del Reino Unido casi se duplique para 2030, los hallazgos son un trampolín hacia el diseño de parques eólicos más eficientes, la comprensión de las técnicas de recolección de energía eólica a gran escala y, en última instancia, la mejora de la tecnología de energía renovable para reemplazar más rápidamente los combustibles fósiles como fuentes de energía. .
Según el Global Wind Report 2021, el mundo necesita instalar energía eólica tres veces más rápido durante la próxima década, para cumplir con los objetivos netos cero y evitar los peores impactos del cambio climático.
El autor principal del informe y licenciado en ingeniería Joachim Toftegaard Hansen comentó: “Los parques eólicos modernos son una de las formas más eficientes de generar energía verde, sin embargo, tienen un defecto importante: cuando el viento se acerca a la primera fila de turbinas, la turbulencia se generará aguas abajo. La turbulencia es perjudicial para el rendimiento de las filas siguientes.
“En otras palabras, la primera fila convertirá aproximadamente la mitad de la energía cinética del viento en electricidad, mientras que para la última fila, ese número se reduce al 25-30%. Cada turbina cuesta más de 2 millones de libras / MW. Como ingeniero, naturalmente se me ocurrió que debe haber una forma más rentable «.
El estudio es el primero en analizar exhaustivamente muchos aspectos del rendimiento de la turbina eólica, con respecto al ángulo de la matriz, la dirección de rotación, el espaciado de la turbina y el número de rotores. También es la primera investigación que investiga si las mejoras en el rendimiento son válidas para tres turbinas VAWT colocadas en una serie.
El Dr. Mahak ,
coautor del artículo y profesor titular de ECM, comenta: “No se puede
subestimar la importancia de utilizar métodos computacionales para comprender
la física de flujos. Estos tipos de estudios de diseño y mejora son una
fracción del costo en comparación con las enormes instalaciones de prueba
experimentales. Esto es particularmente importante en la fase de diseño inicial
y es extremadamente útil para las industrias que intentan lograr la máxima
eficiencia de diseño y potencia de salida».
Elperiodicodelaenergia.com