Las turbinas eólicas de eje vertical están presentes desde las primeras investigaciones en energía eólica aunque finalmente fueron las turbinas de eje horizontal las que se impusieron como solución de eólica onshore. Sin embargo, el reparto de costes de la eólica offshore es diferente a la onshore y toman especial relevancia factores como el mantenimiento o la obra civil que se ha de llevar a cabo para la instalación de las mismas. Las VAWTs ofrencen tres ventajas que podrían hacer que estos elevados costos de inversión se vieran reducidos: un centro de gravedad más cercano al suelo, mayor simplicidad de la máquina y una mejor escalabilidad que hace más sencillo alcanzar potencias mayores.
Un centro de gravedad inferior disminuye las cargas dinámicas transmitidas a la estructura y permite una cimentación de menor tamaño y menos costosa. Además, todo el sistema de potencia de la máquina podría situarse en la base de la misma reduciendo los costes de mantenimiento y haciéndolo mucho más sencillo y accesible. La simplicidad de sus elementos hace que se trate de una máquina más robusta y, por tanto, que requiere menos mantenimiento, uno de los factores críticos. Además, se prevé que se puedan alcanzar potencias de diseño muy superiores a la eólica onshore haciendo de la tecnología VAWT una tecnología mucho más escalable.
Oda a la simplicidad
La mejor solución es aquella que resuelve un problema de la manera más sencilla.
Más componentes implican más fallos, mantenimiento, problemas, aumento de costes… Los aerogeneradores VAWT tienen su gran punto fuerte en la reducción de sistemas mecánicos frente a los aerogeneradores HAWT. Una mayor sencillez mecánica tiene un sin fin de ventajas que se consiguen reduciendo el número de piezas debido a que la tecnología VAWT no necesita de un sistema de control dedicado a obtener la mejor orientación frente al viento o reducir las cargas dinámicas en el fuste y el eje de rotor.
Los aerogeneradores VAWT necesitan rotores mayores y palas más costosas (se calculan en unos 300 metros de radio de pala) pero su sencillez hace que las estructuras necesarios sean menos costosas y su obra civil menos complicada. En eólica offshore las estructuras y el anclaje de las mismas al lecho marino representan la mayor parte de los costes de inversión por lo que el aumento de coste del rotor queda compensado con la reducción de obra civil.
Además, la tecnología VAWT permite potencias instaladas mayores al no estar sometido a tantos esfuerzos dinámicos como la tecnología de eje horizontal. Esto permite que la eólica de eje vertical sea una tecnología más escalable. A medida que aumenta su potencia instalada los costes por kW disminuyen pudiendo alcanzar potencias de diseño de 10 a 20 MW.
Todavía quedan algunos retos
Sin embargo, todavía hay algunas resistencias que vencer ante antes de que la tecnología VAWT pueda ser utilizada a gran escala de la generación de energía en alta mar.
Los álabes VAWT son más complejos, por lo que la fabricación se complica. la fabricación de un álabe dimensionalmente complejo y que ha de ser ligero a la vez que resistente a altos niveles de cargas dinámicas como los que se exigen tanto en las tecnologías VAWT como HAWT es de por si una ardua tarea por lo que si, añadimos longitudes de pala mucho mayores de las que se vienen fabricando el asunto es todavía más complicado.
NR: Contrariamente a lo que esta ilustración muestra, los álabes de una turbina Darrieux, la sección es simétrica respecto a su eje longitudinal, ya que el viento la ataca alternativamente en ambas caras.
Las palas empleadas en VAWT tienen una particularidad frente a las utilizadas en la eólica de eje horizontal: la disposición de las palas HAWT frente al viento permite que el generador mantenga un par constante si el viento permanece constante mientras que las palas VAWT tienen “dos pulsos” de par dependiendo de si la pala está en posición de barlovento o sotavento (siempre habrá una enfrentada al viento de cara y otra de espaldas por la configuración de las palas en VAWT). Estos pulsos de par pueden conducir a aumentar la fatiga en el eje del rotor por lo que se ha de diseñar el mismo teniendo en cuenta esto para suavizar su efecto.
Se Necesita: frenado aerodinámico
Otro reto es el freno. Los diseños más antiguos VAWT no tenía un sistema de frenado aerodinámico, y se basó únicamente en un sistema de frenado mecánico que es más difícil de mantener y menos fiable que los frenos aerodinámicos utilizados en HAWTs.
Los aerogenerador HAWT utilizan el pitchbar o punta de pala, que impide que el viento pueda mover la turbina en una o dos rotaciones sin perjuicio para el rotor. Los nuevos diseños de VAWT deberán contar con sistemas robustos de frenado aerodinámico con un freno mecánico secundario al igual que el de hoy en día HAWTs.
NdeR: Según nuestra experiencia, la solicitación alternativa que sufre cada álabe durante una revolución reduce su vida útil a no mas de 10 años (Leyes de Woehler & Bauschinger).
Fuente: http://www.smartinthegrid.com/
Publicar un comentario