Investigadores y Michelin crean palas de caucho flexibles para turbinas marinas que reducen las cargas mecánicas sin perder producción eléctrica.
- 🌊 Energía de las mareas: una nueva tecnología busca hacer más resistentes y económicas las turbinas submarinas.
- 🔧 Palas de caucho flexibles: se adaptan automáticamente a la fuerza del agua sin mecanismos adicionales de regulación del ángulo.
- 📉 Hasta un tercio menos de fluctuaciones: disminuyen las cargas dinámicas que contribuyen al desgaste y la fatiga.
- ⚡ Sin sacrificar producción: los ensayos y simulaciones muestran un rendimiento energético comparable al de turbinas con regulación activa.
- 🏭 Colaboración con Michelin: el fabricante de neumáticos participa en el desarrollo y ha presentado una patente relacionada con la tecnología.
- 🌱 Potencial ambiental: menos averías, menos mantenimiento y una posible reducción del coste de generar electricidad con las mareas.
Unas palas que se doblan para resistir la fuerza del mar
Las corrientes marinas representan una de las fuentes de energía renovable más predecibles. A diferencia del viento o de la radiación solar, las mareas siguen ciclos astronómicos que permiten anticipar con bastante precisión cuándo estará disponible el recurso energético. Sin embargo, aprovecharlo de forma rentable sigue siendo un desafío.
Las turbinas submarinas trabajan en condiciones especialmente exigentes. Los cambios de velocidad del agua, las turbulencias y las fuerzas que actúan sobre sus palas generan esfuerzos mecánicos continuos que pueden acelerar el desgaste de los componentes y obligar a realizar costosas intervenciones de mantenimiento.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Edimburgo, en colaboración con especialistas de Michelin, ha desarrollado una solución que cambia la manera de afrontar este problema: palas de caucho capaces de modificar su geometría de forma pasiva, aprovechando la propia fuerza del agua.
La investigación, publicada en la revista científica Nature, demuestra experimentalmente que estas palas pueden reducir las fluctuaciones de carga de alta frecuencia hasta aproximadamente un tercio, sin comprometer la producción energética global frente a una turbina convencional equipada con regulación activa.
Cómo funcionan las nuevas palas de caucho
La innovación no consiste simplemente en fabricar una pala completamente blanda. Su diseño combina una estructura interna rígida, que proporciona resistencia mecánica, con una zona posterior flexible que puede deformarse cuando aumenta la presión del agua.
En una pala convencional, el perfil hidrodinámico permanece prácticamente fijo, salvo que intervenga un mecanismo que modifique su orientación. En este nuevo diseño, la geometría cambia automáticamente en respuesta a las fuerzas del flujo.
Cuando la corriente se intensifica, el borde de salida flexible se desplaza y el perfil de la pala se aplana parcialmente. Esta modificación reduce su curvatura y permite limitar las fuerzas hidrodinámicas que soporta.
El mecanismo funciona mediante una interacción entre el fluido y la estructura: la presión del agua modifica la forma de la pala y esa deformación altera, a su vez, las fuerzas que ejerce la corriente.
Lo importante es que todo sucede sin necesidad de sensores, actuadores o mecanismos adicionales para cambiar el ángulo de las palas. La turbina sigue utilizando control de velocidad de giro, pero la adaptación de su perfil se produce de manera pasiva.
Hasta un tercio menos de fluctuaciones sin perder producción eléctrica
Los investigadores probaron el sistema en las instalaciones FloWave Ocean Energy Research Facility de la Universidad de Edimburgo, una infraestructura experimental que permite reproducir corrientes y condiciones hidrodinámicas relevantes para las energías marinas.
Los ensayos se realizaron con una turbina de tres palas y un rotor de 1,26 metros de diámetro, comparando configuraciones rígidas con diferentes diseños flexibles.
En condiciones próximas a la velocidad nominal de funcionamiento, las palas flexibles consiguieron reducir aproximadamente un 18 % las fluctuaciones de potencia, un 23 % las fluctuaciones de empuje y un 28 % las fluctuaciones del momento flector en la raíz de las palas.
En determinadas condiciones exigentes, la reducción de las fluctuaciones alcanzó valores próximos a un tercio. Estas variaciones rápidas son especialmente importantes porque contribuyen a la fatiga mecánica de las estructuras.
La producción energética también fue evaluada. Mediante simulaciones de un ciclo representativo de mareas, los investigadores comprobaron que la turbina flexible podía obtener prácticamente la misma energía total que un sistema convencional equipado con regulación activa del ángulo de las palas.
Esto no significa que la nueva tecnología produzca necesariamente más electricidad. Su principal ventaja consiste en mantener la captación energética mientras reduce determinados esfuerzos mecánicos y simplifica el sistema de regulación.
Por qué puede abaratar la energía de las mareas
Uno de los grandes obstáculos para la expansión de la energía mareomotriz de corrientes es su coste. Instalar turbinas submarinas requiere estructuras resistentes, equipos especializados y operaciones de mantenimiento que pueden resultar complejas y caras.
Muchas turbinas de gran tamaño utilizan mecanismos activos para modificar la orientación de sus palas. Estos sistemas permiten controlar las cargas y la potencia, pero incorporan rodamientos, actuadores, sensores y otros elementos susceptibles de sufrir averías.
Las palas flexibles plantean una alternativa: sustituir parte de esa complejidad mecánica por un material y una geometría diseñados para responder automáticamente a las condiciones del agua.
Si la tecnología demuestra su fiabilidad a escala comercial, podría contribuir a reducir las intervenciones de mantenimiento, las exigencias estructurales y los costes asociados a los componentes de regulación.
También podría facilitar el aprovechamiento de emplazamientos con corrientes intensas y turbulentas, donde las cargas mecánicas dificultan actualmente la instalación de turbinas convencionales.
El resultado potencial sería una reducción del coste nivelado de la energía (LCOE), un indicador que relaciona los costes de una instalación con toda la electricidad que produce durante su vida útil. No obstante, el estudio todavía no demuestra un ahorro económico concreto en una instalación comercial.
De un prototipo de laboratorio a turbinas de 20 metros
Una cuestión fundamental es determinar si las ventajas observadas en una turbina experimental pueden trasladarse a equipos de tamaño industrial.
Para investigarlo, el equipo desarrolló modelos numéricos de interacción fluido-estructura y simuló el comportamiento de una turbina de 20 metros de diámetro, diseñada para trabajar con corrientes de aproximadamente 3 metros por segundo.
Los resultados sugieren que el principio de funcionamiento puede mantenerse al aumentar la escala, siempre que se ajusten adecuadamente la rigidez de los materiales y las características estructurales de las palas.
El caucho presenta una ventaja adicional: su densidad puede aproximarse a la del agua, lo que permite diseñar palas con flotabilidad prácticamente neutra y reducir determinadas cargas asociadas a su masa.
Los investigadores también realizaron estimaciones preliminares de resistencia a la fatiga que apuntan a la posibilidad de superar los 20 años de servicio considerados como referencia para estas turbinas. Sin embargo, estas estimaciones no equivalen a una demostración de durabilidad real durante dos décadas.
Será necesario comprobar el comportamiento del material frente al envejecimiento, la exposición prolongada al agua marina, los ciclos de deformación y las condiciones de funcionamiento de instalaciones comerciales.
Michelin lleva su experiencia en materiales a las energías renovables
La participación de Michelin resulta especialmente interesante porque demuestra cómo los conocimientos desarrollados en otros sectores industriales pueden encontrar aplicaciones en la transición energética.
La empresa aporta experiencia en materiales elastoméricos, comportamiento mecánico y resistencia a esfuerzos repetidos, aspectos fundamentales para fabricar componentes flexibles sometidos a condiciones exigentes.
Las palas experimentales se fabricaron mediante el moldeo de una mezcla de caucho alrededor de una estructura interna de acero. Los investigadores ajustaron su rigidez para conseguir un equilibrio entre deformación, captación energética y reducción de cargas.
La colaboración ha dado lugar a una tecnología sobre la que Michelin ha presentado una patente, según declara el equipo investigador en la publicación científica.
Potencial
La principal aportación de esta investigación es demostrar que la flexibilidad puede convertirse en una herramienta de ingeniería para mejorar la resistencia de las turbinas marinas.
En lugar de combatir cada variación de las corrientes mediante mecanismos activos, el diseño permite que la propia pala responda a los cambios del entorno.
El siguiente reto será validar el comportamiento de estos materiales en turbinas de tamaño real y durante periodos prolongados, además de comprobar sus costes de fabricación, mantenimiento y sustitución.
Si supera estas etapas, la tecnología podría ayudar a desarrollar una nueva generación de turbinas submarinas más sencillas, duraderas y económicamente competitivas. Un avance relevante para una fuente de energía renovable que cuenta con un recurso predecible, pero que todavía necesita reducir sus costes para extenderse comercialmente.
Fuente científica: Zhang, Z., Tan, J., Neba, E. C. y colaboradores. Flexible rubber blades for tidal turbines. Nature, 11 de noviembre de 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11278-w.
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