211service.com
Sensores láser para aerogeneradores
Un nuevo sistema láser de fibra óptica puede medir la velocidad y la dirección del viento hasta 1000 metros frente a una turbina eólica, dando a las enormes máquinas suficientes segundos preciosos para adaptarse proactivamente a las ráfagas y cambios repentinos en la dirección del viento. El dispositivo, desarrollado por Atrapa el viento , una startup con sede en Manassas, VA, podría mejorar la eficiencia de las turbinas eólicas y evitar que se averíen.
Detección de viento: Un prototipo de un nuevo sistema LIDAR basado en láser, que se muestra aquí, puede proyectar horizontalmente tres rayos láser invisibles hasta 300 metros frente a una turbina eólica. Se detectan pequeñas partículas en el viento a medida que atraviesan los rayos.
El dispositivo podría ayudar a reducir el costo de la electricidad renovable a partir del viento. Las turbinas eólicas pierden aproximadamente el 1 por ciento de su eficiencia operativa por cada grado en que sus palas están desalineadas con el viento que se aproxima. Catch the Wind afirma que su sistema láser puede aumentar la potencia de salida de la turbina en un 10 por ciento al mejorar la precisión de la orientación. El paso de las palas también se puede ajustar antes del viento para reducir el desgaste de los componentes y palas de la caja de engranajes de la turbina, lo que reduce los costos de reparación y mantenimiento hasta en un 10 por ciento y extiende la vida útil de un parque eólico, dice la compañía.
John Kourtoff, director ejecutivo de desarrollador eólico marino Trillium Power , considera que el enfoque de Catch the Wind es conceptualmente intrigante si puede reducir los costos de los parques eólicos y aumentar los ingresos. A primera vista, tiene sentido. Sería ventajoso para nosotros, dice. Pero tendría que ver datos de campo reales.
Los sistemas actuales de medición de energía eólica, tanto anemómetros mecánicos como dispositivos LIDAR (detección de luz y rango) más avanzados, se utilizan principalmente para determinar si una ubicación es adecuada para un parque eólico. Los sistemas también se mantienen como parte de las estaciones meteorológicas in situ que se utilizan para la predicción del viento a más largo plazo. También se pueden recopilar datos en tiempo real montando un pequeño anemómetro en la parte posterior de la góndola de una turbina, dice Kourtoff. El problema con esta configuración es que el aire está tan perturbado después de pasar por las palas de la turbina que las mediciones a menudo están sesgadas y no son confiables. Además, la turbina solo puede responder a los cambios de viento después de que sus palas hayan sido golpeadas, dejándolas vulnerables durante unos segundos a una variedad de fuerzas castigadoras causadas por la cizalladura del viento, las ráfagas y las turbulencias.
Catch the Wind ha adaptado LIDAR para que pueda montarse en turbinas eólicas y usarse para medir los cambios de viento a tiempo para hacer ajustes en la turbina. Impulsa tres rayos láser invisibles frente a la turbina que pueden medir simultáneamente la velocidad del viento tanto vertical como horizontal a diferentes distancias, así como cambios repentinos de dirección. Al igual que el LIDAR convencional, lo hace utilizando el principio Doppler: cuando el láser rebota en pequeñas partículas de polvo transportadas por el viento, cambia de color. El color del láser es directamente proporcional a la velocidad de la partícula. El dispositivo utiliza algoritmos patentados para convertir estos datos en medidas de velocidad y dirección del viento antes de comunicar un curso de acción al sistema de control de la turbina. El dispositivo proporciona un aviso con 20 segundos de anticipación, lo suficiente para girar la góndola y inclinar las palas de modo que la turbina pueda captar más energía eólica al tiempo que reduce la tensión en sus piezas.
El LIDAR convencional no es adecuado para el montaje en turbinas eólicas porque estos dispositivos se basan en espejos, que deben colocarse con precisión para proyectar un solo haz como un cono tridimensional, dice el presidente de la compañía, Philip Rogers. Los cambios de temperatura o los movimientos repentinos pueden hacer que los espejos se desalineen. El dispositivo de la compañía de Rogers reemplaza los espejos con fibra óptica que proyecta tres haces separados. Este diseño lo hace lo suficientemente resistente, pequeño y liviano como para ser montado permanentemente en una góndola de turbina e integrado en su sistema de control. Es muy parecido a la electrónica de estado sólido, explica Rogers. Lo convierte en un sistema muy compacto y robusto que no es susceptible a golpes, cambios de temperatura y otras cosas causadas por el movimiento.
El sistema Catch the Wind se está probando actualmente en el campo Instituto de Energía Eólica de Canadá en la costa ventosa de la Isla del Príncipe Eduardo. Paul Dockrill, director de tecnología del instituto, dice que el dispositivo se desempeñó bien en las pruebas iniciales en tierra encima de un trípode. Pronto se montará en la góndola de una turbina como parte de un estudio más profundo.
Rogers prevé que el sistema de fibra óptica se integre directamente en las nuevas turbinas en el punto de fabricación y también se adapte a las miles de turbinas que ya están en funcionamiento en la actualidad. Estamos en conversaciones con varios fabricantes y hemos visto un interés significativo, dice, y agrega que las versiones beta del dispositivo llegarán la próxima primavera y que la producción comercial está prevista para finales de 2010.