NREL señala la forma de mover grandes palas de turbinas eólicas en EE. UU.

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Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han determinado cómo transportar palas de turbinas eólicas masivas a partes del país a un costo menor que las palas segmentadas, pero la solución requerirá cierta flexibilidad por parte de industria.

La fabricación de palas que se pueden doblar con “flexión controlada” permitirá que los ferrocarriles envíen palas más largas por los Estados Unidos. Debido a las curvas, torceduras y vueltas en las líneas de ferrocarril, el límite superior para el transporte de palas terrestres de una sola pieza por ferrocarril es actualmente de 75 metros.

El diseño conceptual previsto por los investigadores extendería ese límite a 100 metros o más para las turbinas terrestres. Ya se están proponiendo palas de esta longitud para turbinas eólicas marinas y se pueden transportar en barcaza, pero no se han instalado tierra adentro debido a las limitaciones de transporte.

Para las turbinas terrestres, las palas más largas podrían enviarse unidas a lo largo de cuatro vagones.

Las palas más largas y los aerogeneradores más altos permiten una mayor producción de energía, incluso en áreas donde la velocidad del viento es baja. La búsqueda de una solución económica para la instalación de turbinas eólicas ha mantenido a los parques eólicos de las regiones donde el recurso podría potencialmente aprovecharse, incluido el sureste de los Estados Unidos. La tecnología de hoja flexible puede permitir una mayor implementación en estas áreas en el futuro debido al menor costo. Reducir el costo de transporte y habilitar rotores con un factor de capacidad más alto podría hacer que estas implementaciones sean más factibles económicamente.

“Esta investigación puede ayudar en el despliegue masivo de energía eólica en diferentes regiones del país, incluso en partes del país que normalmente no han visto tanto despliegue”, dijo Nick Johnson, ingeniero mecánico del Centro Nacional de Tecnología Eólica de NREL y co- Líder del Gran Proyecto de Rotor Adaptativo (BAR) del Departamento de Energía de EE. UU. También es coautor de un nuevo artículo, “Aerogenerador terrestre con palas flexibles transportables por ferrocarril, ”Que aparece en la revista Ciencia de la energía eólica.

BAR surgió de un taller de 2018 sobre palas de turbinas eólicas terrestres de gran tamaño. Además de NREL, otros socios de BAR son Sandia National Laboratories, Oak Ridge National Laboratory y Lawrence Berkeley National Laboratory. Los ingenieros de la organización internacional DNV GL, que tiene una relación de trabajo con NREL, en 2019 propusieron a nivel conceptual la flexión controlada de las palas durante el transporte ferroviario. El nuevo artículo proporciona una investigación en profundidad sobre la idea.

Los coautores del artículo son Pietro Bortolotti y Nikhar Abbas de NREL, y Evan Anderson, Ernesto Camarena y Joshua Paquette de Sandia.

El documento considera una turbina eólica de 5 megavatios instalada en una torre de 140 metros de altura.

Los científicos examinaron el potencial de cinco diseños que representan la próxima generación de turbinas terrestres. Modelaron los diseños utilizando el software de Modelo de Ingeniería y Diseño de Sistemas Integrados de Plantas Eólicas (WISDEM) de NREL para determinar la mejor opción. Una idea, la de cortar una cuchilla en dos para el transporte, se encontraba entre las consideradas como una línea de base que considera la tecnología existente. El análisis mostró que, si bien esta es una solución factible, no tiene los mismos beneficios de costos que el envío de la hoja transportable por riel de una sola pieza.

Las cuchillas ya poseen cierta flexibilidad. Las palas tradicionales pueden tener deflexiones de aproximadamente el 10% de la longitud de la pala desde la raíz donde están unidas a la turbina hasta la punta. Para las palas previstas por la investigación de BAR, esto aumenta al 20% para permitir la flexibilidad requerida para el transporte ferroviario.

Johnson dijo que ve que la industria adoptará las hojas flexibles dentro de cinco años. “Todavía estamos en el proceso de desarrollar algunos de los detalles, algunas de las compensaciones asociadas con la tecnología”, dijo. “Tenemos un panel asesor de la industria y hemos tenido una gran contribución y comentarios de los miembros. En cierto modo, nos han guiado en esta dirección. Piensan que es una idea prometedora y que ciertamente vale la pena, ya que el impacto podría ser significativo “.

El documento señala áreas para futuras investigaciones, incluido el potencial de palas de más de 100 metros.

La investigación fue financiada por la Oficina de Tecnologías de Energía Eólica del DOE.

NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. para la investigación y el desarrollo de energías renovables y eficiencia energética. NREL es operado para el Departamento de Energía por Alliance for Sustainable Energy, LLC.

Artículo cortesía de NREL.

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