Una investigación llevada a cabo por la Universidad Oxford Brookes (Reino Unido) ha descubierto que el diseño de las turbinas verticales es mucho más eficiente que el de las turbinas tradicionales en parques eólicos a gran escala, y cuando se colocan en parejas, las turbinas verticales mejoran el rendimiento de las demás hasta un 15%.
El estudio ha sido realizado por un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería, Computación y Matemáticas (ECM) de la Universidad Oxford Brookes, tras realizar más de 11.500 horas de simulación por ordenador para demostrar que los parques eólicos pueden funcionar de manera más eficiente al sustituir las turbinas eólicas de eje horizontal de tipo hélice (HAWT), por turbinas eólicas compactas de eje vertical (VAWT).
Rendimiento y disposición de los VAWT
El mayor problema de los parques eólicos es que a medida que el viento se acerca a la primera fila de aerogeneradores, se generan turbulencias aguas abajo que perjudican el rendimiento de los aerogeneradores situados en las filas siguientes. Dicho de otro modo, esto se traduce en que la primera fila convertirá aproximadamente la mitad de la energía cinética del viento en electricidad, mientras que para la última fila, este número se reduce al 25-30%. La investigación indica que los aerogeneradores verticales incrementan el rendimiento entre ellos al disponerlos en matriz, por lo que el posicionamiento de los aerogeneradores para maximizar la producción es fundamental para el diseño de los parques eólicos.
El estudio es el primero en analizar exhaustivamente muchos aspectos del rendimiento de los aerogeneradores, con respecto al ángulo de la matriz, la dirección de rotación, la distancia entre turbinas y el número de rotores. También es la primera investigación que analiza si las mejoras en el rendimiento son válidas para tres turbinas VAWT colocadas en serie.
El Dr. Mahak, coautor del artículo, señala que “no se puede subestimar la importancia de utilizar métodos numéricos para comprender la mecánica de fluidos. Este tipo de estudios de diseño y mejora suponen una fracción del costo en comparación con las enormes instalaciones de prueba experimentales. Esto es particularmente importante en la fase de diseño inicial y es extremadamente útil para las industrias que intentan lograr la máxima eficiencia de diseño y potencia de salida».
Aerogeneradores verticales para acelerar la transición energética
“Este estudio evidencia que el futuro de los parques eólicos debe ser vertical. Las turbinas de parques eólicos de eje vertical se pueden diseñar para que estén mucho más juntas, aumentando su eficiencia y, en última instancia, reduciendo los precios de la electricidad. A largo plazo, los VAWT pueden ayudar a acelerar la transición ecológica de nuestros sistemas energéticos, de modo que la energía más limpia y sostenible provenga de fuentes renovables», explica el profesor Iakovos Tzanakis, que dirige el equipo de investigación.
Dado que se espera que la capacidad de energía eólica del Reino Unido casi se duplique para 2030, este hallazgo es un trampolín hacia el diseño de parques eólicos más eficientes, la comprensión de las técnicas de producción de energía eólica a gran escala y, en última instancia, la mejora de la tecnología de energía renovable para reemplazar más rápidamente los combustibles fósiles como fuentes de energía.