Las turbinas eólicas de eje vertical aún no han muerto, dice ARPA-E

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Las turbinas eólicas de eje vertical prácticamente se escribieron de la memoria colectiva hace solo unos años, desterradas debido a los obstáculos de costo y de ingeniería. De repente, han vuelto a aparecer, gracias en parte al Departamento de Energía de EE. UU. Si todo va según lo planeado, la industria eólica marina también puede atribuirse el mérito de la reactivación.

¿Qué pasó con las turbinas eólicas de eje vertical?

Para aquellos de ustedes que son nuevos en el tema, las turbinas eólicas de eje vertical son exactamente lo que parecen. En contraste con las conocidas turbinas eólicas gigantes de tres palas que giran sobre un eje horizontal a gran altura del suelo sobre una torre muy alta, las turbinas de eje vertical ocupan mucho menos espacio de aire. Esto se debe en parte a que generalmente se utilizan para proyectos eólicos a pequeña escala, pero sobre todo se debe a sus palas, que abrazan el eje en una configuración vertical. Las turbinas se pueden ubicar mucho más cerca del suelo y las palas se pueden diseñar en una sorprendente variedad de configuraciones.

La gran pregunta es si las turbinas eólicas de eje vertical pueden generar suficiente electricidad para justificar el costo. Hasta hace poco, la respuesta era: meh.

El regreso de los aerogeneradores de eje vertical

En otras palabras, hay una razón por la que los principales desarrolladores eólicos mundiales no han invertido una cantidad significativa de dólares en el área del eje vertical (si puede encontrar uno, envíenos una nota en el hilo de comentarios).

En 2017, nuestros amigos en Ingeniería de energía eólica echó un vistazo a la situación y describió los obstáculos:

“Es bien sabido que un VAWT es silencioso, seguro y no necesita una torre alta. Sin embargo, apenas se han lanzado grandes VAWT comercializados a pesar de los esfuerzos de innumerables ingenieros. Las razones son obvias: los problemas de eficiencia aerodinámica, autoarranque, estabilidad estructural y frenado seguro siguen sin resolverse. Los problemas tienen que resolverse para cualquier tipo de aerogenerador ”, escribieron.

Sin embargo, la tecnología continúa atrayendo a los ingenieros en busca de un desafío. Suponiendo que estos desafíos se puedan resolver, las soluciones podrían ser costosas y el próximo obstáculo sería encontrar un mercado para ellas.

Un buen lugar para comenzar sería el área de adquisiciones militares. Efectivamente, las turbinas eólicas de eje vertical hicieron el corte el mes pasado, cuando el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. Publicó una lista de ocho compañías seleccionadas para su nuevo programa “Campaña de energía expedicionaria”.

La campaña se centra en tecnologías de vanguardia que incluyen transmisión inalámbrica y ensamblaje robótico junto con energía solar y eólica. La turbina de tres palas, alta y convencional, no encaja bien con las fuerzas expedicionarias que están tratando de mantener un perfil bajo, lo que podría explicar por qué la Fuerza Aérea aprovechó la firmeza del eje vertical islandés. Viento helado para el programa.

Texas Is Hearting Turbinas eólicas de eje vertical

Las cosas siempre parecen ponerse interesantes en el campo de las energías renovables cuando Texas está en la mezcla. El icónico estado productor de petróleo y gas surgió como uno de los primeros en adoptar y líder nacional en el campo de la energía eólica durante la administración Obama. La energía solar, el almacenamiento de energía y el hidrógeno verde también están en la mezcla, por lo que no es de extrañar que IceWind eligiera lanzar su negocio en Estados Unidos en Texas.

Tampoco es sorprendente ver a Texas incursionando en el área emergente de las turbinas eólicas marinas flotantes, y ahí es donde las cosas se ponen aún más interesantes.

Texas se encuentra en el Golfo de México, lo que podría significar que está preparado para la actividad en el área de la energía eólica marina, excepto que no lo está. El año pasado, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía analizó los números sobre los recursos eólicos marinos en el Golfo, y eligieron a Louisiana como una opción económicamente más viable para la región.

Para no desanimarse, Texas ha prestado a la Universidad de Texas en Dallas para cumplir con una nueva energía eólica marina proyecto de turbina financiado por ARPA-E, que es la oficina del Departamento de Energía encargada de proporcionar fuerza financiera para programas de I + D de alto riesgo y alta rentabilidad que los inversores del sector privado evitan.

Esta no será la turbina eólica marina de sus padres. ARPA-E quiere ver una nueva generación de turbinas eólicas marinas flotantes de bajo costo.

Como lo ve ARPA-E, el problema con la tecnología eólica flotante actual es que las turbinas eólicas están modeladas en la misma configuración convencional de eje vertical de tres palas que las turbinas terrestres, y requieren una plataforma grande y costosa para flotar.

ARPA-E lanzó la convocatoria para nuevos diseños para flotar en alta mar turbinas eólicas, y la Universidad de Texas respondió con un diseño de eje vertical. Aquí, dejemos que ARPA-E lo explique:

“VAWT [vertical axis wind turbines] ofrecen ventajas sobre los diseños eólicos marinos tradicionales porque tienen un centro de gravedad vertical y un centro de presión más bajos; requieren una plataforma flotante más pequeña y menos costosa; no necesita sistemas de control de guiñada; y tienen el potencial de reducir los costos de operación y mantenimiento debido al acceso a nivel de plataforma al tren motriz “.

UT-Dallas ganó la financiación en abril de 2020 y se espera que entregue los productos el próximo abril, por lo que no pasará mucho tiempo antes de que veamos una nueva turbina eólica de eje vertical que luce confección aeroelástica, coordina “plasma activo en la pala control de flujo con control de velocidad del rotor para reducir la variabilidad del par ”, y se asienta sobre una plataforma liviana, estable y presuntamente económica.

Turbinas eólicas marinas y de eje vertical

UT-Dallas no es el único jugador en el juego de turbinas eólicas flotantes de eje vertical, que parece haber cobrado vida de repente.

ARPA-E puede formar parte del crédito. En 2019 se lanzó una iniciativa de financiación de la energía eólica marina llamado ATLANTIS, cuyo objetivo es reducir el costo de las turbinas eólicas flotantes mediante la solicitud de nuevos diseños radicales, como el propuesto por UT-Dallas.

El Laboratorio Nacional Sandia también contribuyó, con un estudio de 2017 que identificó diseños de costo óptimo para flotante en alta mar vertical aerogeneradores de eje.

Más recientemente, la Universidad de Oxford Brookes del Reino Unido aportó su granito de arena y señaló que “el diseño de turbina vertical 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 en hasta un 15% ”.

Justo el mes pasado el Universidad de Strathclyde, Glasgow también publicó un estudio que sugiere que las turbinas eólicas flotantes de eje vertical podrían ser una alternativa económicamente viable a turbinas flotantes convencionales. Las turbinas podrían empaquetarse juntas de manera más densa y los costos relacionados con el mantenimiento y la reparación se reducirían al mínimo.

Turbinas eólicas de eje vertical y Texas

Eso podría explicar por qué Texas está tan interesado en la tecnología. El estudio de energía eólica marina mencionado anteriormente se basó en turbinas convencionales. Las turbinas flotantes de eje vertical podrían ser un hervidero de peces completamente nuevo, lo que permitiría al estado de la estrella solitaria navegar su liderazgo en energía eólica hacia el Golfo de México.

No contenga la respiración por el parque eólico de eje vertical del futuro. La tecnología aún se encuentra en sus primeras etapas y los costos de las turbinas eólicas flotantes convencionales siguen cayendo.

Sin embargo, parece que las turbinas eólicas de eje vertical se dirigen hacia el mar. Si se producen turbinas eólicas flotantes de eje vertical, esté atento a los nuevos diseños de parques eólicos que incorporen paneles solares, energía de las olas o los tres, además de sistemas de producción de hidrógeno.

Sígueme en Twitter @TinaMCasey.

Imagen destacada cortesía de la Universidad de Texas – Dallas.

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Y, sin más, volverás a saber de mi la próxima noticia. ¡Hasta la próxima!

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