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¿Las turbinas verticales aprovecharán más el viento?
La remota aldea de Igiugig, en Alaska, donde viven unas 50 personas, será la primera en demostrar un nuevo enfoque de la energía eólica que podría impulsar la producción de energía y, según sus inventores, podría hacerla más asequible.
Probando el viento: Tres aerogeneradores de eje vertical de 10 metros en una instalación de demostración en California.
Durante décadas, la tendencia en la industria eólica ha sido hacer que las turbinas eólicas sean cada vez más grandes, porque ha mejorado la eficiencia y ha ayudado a reducir los costos.
John Dabiri , profesor de aeronáutica y bioingeniería en Caltech, tiene una idea herética. Él piensa que la forma de reducir el costo de la energía eólica es utilizar pequeñas turbinas eólicas de eje vertical, mientras que utiliza modelos informáticos para optimizar su disposición en un parque eólico de modo que cada turbina aumente la producción de energía de sus vecinos.
Dabiri ha demostrado la idea básica en una parcela de prueba de 24 turbinas en el sur de California. Las subvenciones por un total de $ 6 millones de la Fundación Gordon y Betty Moore y el Departamento de Defensa de los Estados Unidos le permitirán ver si el enfoque puede reducir los costos de energía eólica en Igiugig. Las primeras 10 turbinas se instalarán este año y el objetivo es instalar eventualmente de 50 a 70 turbinas, que producirían aproximadamente tanta energía como los generadores diesel que usa la aldea ahora. Dabiri también está instalando turbinas en un parque eólico existente en Palm Springs, California, utilizando sus modelos para generar energía colocando nuevas turbinas entre las existentes.
Por lo general, cuando el viento pasa alrededor y a través de una turbina eólica, produce turbulencias que golpean a las turbinas aguas abajo, reduciendo su producción de energía y aumentando el desgaste. Dabiri dice que las turbinas de eje vertical producen una estela que puede ser beneficiosa para otras turbinas, si se colocan correctamente.
Las palas de este tipo de aerogenerador están dispuestas verticalmente, como postes en un carrusel en lugar de radios en una rueda, como ocurre con los aerogeneradores convencionales. El viento que se mueve alrededor de las turbinas de eje vertical se acelera, y la disposición vertical de las palas en las turbinas eólicas aguas abajo les permite atrapar ese viento de manera efectiva, acelerar y generar más energía. (Las palas giratorias de una turbina eólica convencional solo atraparían parte de este viento más rápido a medida que la atraviesan; esto en realidad perjudica el rendimiento de la turbina porque aumenta la tensión en las palas). La disposición permite empaquetar más turbinas en una pieza. de tierra.
Poco viento: En una parcela de prueba en el condado de Los Ángeles, California, John Dabiri prueba sus conceptos para parques eólicos hechos de pequeñas turbinas eólicas de eje vertical.
Las turbinas eólicas de Dabiri tienen 10 metros de altura y generan de tres a cinco kilovatios, a diferencia de las máquinas de varios megavatios de 100 metros de altura en los parques eólicos convencionales. Él dice que los más pequeños son más fáciles de fabricar y podrían costar menos que los convencionales si se producen a gran escala. También dice que los costos de mantenimiento podrían ser menores porque el generador se encuentra en el suelo, en lugar de en la parte superior de una torre de 100 metros, y por lo tanto es más fácil de acceder. El rendimiento del parque eólico de Igiugig ayudará a determinar si sus estimaciones de los costes de mantenimiento son correctas.
Dabiri dice que las turbinas eólicas verticales pequeñas tienen otras ventajas. Si bien el ruido de las turbinas eólicas convencionales ha llevado a algunas comunidades a hacer campaña para derribarlas, sus turbinas son casi inaudibles, dice. También es menos probable que maten pájaros. Y su breve perfil ha atraído una subvención de $ 1 millón del Departamento de Defensa para estudiar su uso en bases militares. Debido a que son más cortos, interfieren menos con las operaciones de helicópteros y con el radar que las turbinas eólicas convencionales.
Sin embargo, el enfoque enfrenta algunos desafíos. Las turbinas eólicas de eje vertical no son tan eficientes como las convencionales; la mitad del tiempo, las palas se mueven contra el viento, en lugar de generar la sustentación necesaria para hacer girar un generador. Como las palas atrapan alternativamente el viento y luego se mueven contra él, crean desgaste en la estructura, dice Fuerte Felker , director del Centro Nacional de Tecnología Eólica del Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Dabiri, e investigadores como Alexander Smits en la Universidad de Princeton, dicen que están trabajando en diseños mejorados de turbinas para abordar algunos de estos problemas.
Felker señala que el enfoque de Dabiri también requerirá la instalación de mil veces más turbinas eólicas, lo que requerirá potencialmente millones de turbinas eólicas en lugar de miles para generar fracciones significativas del suministro de energía de EE. UU. Y señala que, durante las últimas décadas, la industria eólica ha demostrado que fabricar aerogeneradores cada vez más grandes reduce los costos (los diseños novedosos están llevando la energía eólica al siguiente nivel, los aerogeneradores de gran tamaño salen al mar y The Quest for the Monster Paleta de aerogenerador. Ir en la otra dirección, creo, no tendrá éxito, dice. No creo que las matemáticas funcionen.
Felker cree que el enfoque de Dabiri podría resultar apropiado para lugares pequeños y aislados como Igiugig, donde la construcción y el mantenimiento más simples podrían ser importantes. Pero si está tratando de transformar la economía energética en general, dice, tiene que ir a lo grande.