Turbinas eólicas tipo clúster: una nueva fuente de energía emergente. La Universidad de Kyushu planea iniciar pruebas de unidades marinas para 2028
Los investigadores están en la carrera por desarrollar tecnologías para unidades de energía eólica marinas tipo clúster, compuestas por numerosas turbinas.
El Centro de Investigación y Educación para Energía Eólica Marina de la Universidad de Kyushu, por ejemplo, ha desarrollado un nuevo diseño de turbina que incluye un embudo, una especie de «lente» colectora de viento, y planea construir una unidad de demostración compuesta por 100 pequeñas turbinas de viento.
La potencia de una turbina de viento crece en proporción a las partes barridas de cada pala de la turbina. Es por esto que las palas han ido creciendo cada vez más a lo largo de los años.
Las turbinas más grandes actualmente en servicio miden casi 300 m de altura, pero aumentar el tamaño de sus palas requiere fortalecer la torre sobre la que se asientan, una tarea costosa. Algunos expertos sostienen que la rentabilidad de simplemente ampliar las palas para obtener una mayor producción se está acercando a su límite.
Las palas grandes giran a más de 100 metros por segundo. Cuando las palas giran a tal velocidad, incluso las gotas de lluvia pueden dañarlas. Y el ruido emitido por las enormes palas que giran rápido también es un problema.
Las unidades de energía eólica tipo clúster montadas en una red podrían ofrecer una solución a esto, ya que sus palas están diseñadas para generar energía de manera eficiente sin girar tan rápido. Además, situar las turbinas cerca una de otra tiene efectos multiplicadores.
Teóricamente, un sistema multi-turbina puede generar más energía que una unidad de turbina única tradicional de tamaño similar, según los investigadores.
La Universidad de Kyushu y Riamwind, una startup con sede en Fukuoka surgida de la universidad, se han unido en un proyecto para construir un sistema de demostración compuesto por dos unidades de turbinas, cada una con un diámetro de 25 m, para 2024.
Los datos de este prototipo se usarán para construir otro que consiste en una matriz de vigas que soportan 100 turbinas dispuestas en un formato de 10 por 10. Midiendo alrededor de 230 m de altura y 280 m de ancho, el sistema debería producir 20 MW de energía.
Las turbinas del sistema son más pequeñas que las turbinas de viento tradicionales y pueden ser reparadas por separado, lo que significa que el sistema puede seguir generando energía incluso si algunas turbinas están dañadas o detenidas para su mantenimiento.
Este enfoque está atrayendo la atención de inversores de todo el mundo. La startup noruega Wind Catching Systems, por ejemplo, planea construir una unidad de 300 m de altura que comprenda una matriz que soporta unas 130 turbinas, cada una con un diámetro de unos 30 m.
La compañía sostiene que su tecnología flotante puede generar cinco veces la energía anual de las turbinas individuales más grandes del mundo, o 75 MW. La empresa fue fundada en 2017. General Motors Ventures es uno de sus inversores actuales.
La innovadora tecnología de turbinas de Riamwind presenta un difusor de embudo en la circunferencia de su rotor para concentrar la energía eólica. Este tipo relativamente pequeño y nuevo de turbina, llamada turbina de lente de viento, puede generar energía de manera más eficiente.
Cuando el viento golpea la lente, crea un vórtice. El vórtice generado por la lente de viento forma una zona de baja presión detrás de la turbina, aumentando aún más el flujo de viento que entra en la turbina y aumentando la velocidad del viento.
Incluso una pequeña diferencia en la velocidad del viento se traduce en un aumento significativo en la generación de energía. En los experimentos, la turbina de lente de viento produjo de dos a tres veces más energía que una turbina de viento convencional con el mismo diámetro del rotor, según la empresa.
Las pequeñas turbinas de lente de viento con un diámetro de varios metros ya han sido puestas en uso práctico. Yuji Oya, profesor emérito de la Universidad de Kyushu y jefe de Riamwind, afirma que la eficiencia de captura de energía de la nueva turbina por unidad de área barrida es mayor que la de cualquier otra turbina de viento en el mundo.
Los vórtices creados por las palas dentro del área dentro de la lente se cancelan entre sí, reduciendo el ruido. Los resultados confirman que este sistema genera menos ruido que una turbina con la misma capacidad de producción.
Dado que la lente no se mueve y es fácil de detectar por las aves, el sistema también es menos susceptible a los impactos de aves.
Un desafío común a los sistemas de energía eólica tipo clúster es el alto coste de la red de soporte. Reducir el peso total es crucial para popularizar este enfoque.
Más información: riamwind.co.jp
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