El ITC investiga nuevos materiales para mejorar los aerogeneradores

El ITC (Instituto Técnico de Canarias) intenta desarrollar resistentes a climas extremos, ya sea calor, frio viento … De esta manera, poderlos utilizarl en la fabricación de nuevos molinos, aerogeneradores o aspas eólicas.

El proyecto en si, se llama AeroExtreme, liderado por la multinacional Siemens Gamesa, este se implementará durante todo el 2018, y es cofinanciado por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondos Feder.

De hecho, los grandes aerogeneradores se enfrentan a condiciones climáticas muy adversas, sobretodo los de alta mar. Estos tienen el impacto de partículas transportadas por el viento a altas velocidades, y se hace necesario el desarrollo de materiales  resistentes, para poder aumentar la producción energética y disminuir las posibles reparaciones.

El proyecto AeroExtreme monitoriza y estudia varias soluciones para las aspas y la góndola (la estructura sobre la que giran aquellas). El desgaste provocado por las partículas suspendidas en el aire, la acumulación de suciedad y el crecimiento de microorganismos en las palas disminuye significativamente su rendimiento por las perdida de aerodinámica. De hecho, el ITC ya ha desarrollado un material con una erosión muy superior a los que hay en el mercado, así como recubrimientos fotocatalíticos y antifouling también de elevada durabilidad.

Constitución de un aerogenerador o turbina eólica

Son miles los parques eólicos plagados de modelos TEEH (turbinas eólicas de eje horizontal). Estas máquinas se componen de los siguientes segmentos.

Torre y cimiento: Los cimientos de la torre pueden ser planos o profundos, garantizando en ambos casos la estabilidad de la turbina eólica, la sujeción de la góndola y los álabes del motor. Los cimientos también deben absorber los empujes causados por la variación y potencia del viento.

Las torres pueden ser de diferentes tipos dependiendo de sus características:

  • Tubulares de acero: La mayoría de las turbinas eólicas se construyen con torres tubulares de acero.
  • Torres de concreto: Se construyen en el mismo lugar, permitiendo calcular la altura necesaria.
  • Torres de concreto prefabricado: Se montan por piezas ya hechas y sus segmentos son colocados en el mismo lugar.
  • Estructuras de celosía: Son fabricadas utilizando perfiles de acero.
  • Híbridas: Pueden poseer características y materiales de varios tipos de torre.
  • Torres de mástil tensado con vientos: Se caracterizan por ser aerogeneradores de dimensiones más pequeñas.

Rotor: El rotor es el “corazón” de todo molino de viento, ya que sostiene lapalas de la turbina, moviéndolas de manera mecánica y rotacional para transformar el empuje del viento en energía.

Góndola: Es la cabeza más visible del aerogenerador, el casco que esconde y mantiene toda la maquinaria de la turbina. La góndola se une a la torre mediante rodamientos para poder seguir la dirección del viento. Es aquí donde AeroExtreme intenta mejorar los materiales.

Caja multiplicadora: Además de poder soportar las variaciones del viento, la caja multiplicadora tiene la tarea de acoplar las bajas velocidades de rotación del rotor y las altas velocidades del generador. Como dice su propia palabra; consigue multiplicar los 18-50 rpm que genera el movimiento natural del rotor en aproximadamente 1.750 rpm cuando sale del generador.

Generador: Es el encargado de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Para turbinas de gran potencia, se emplean generadores asincrónicos doble alimentados, aunque también abundan los generadores sincrónicos y asincrónicos convencionales.

Frenos: Se emplean frenos mecánicos en el tren de fuerza, siendo necesarios en ellos un alto coeficiente de fricción en estático y gran resistencia a la compresión.

Equipamiento eléctrico de un aerogenerador o molino de viento

Los aerogeneradores actuales no sólo se componen de aspas y un generador para hacer llegar energía económica a las casas.  Las turbinas eólicas también deben poseer un sistema de alimentación individual a la red y numerosos sensores. Estos últimos consiguen monitorizar y medir la temperatura, la dirección del viento, su velocidad y otros parámetros que pueden aparecer dentro de la góndola o en los alrededores.

Ventajas de los aerogeneradores rápidos frente a los lentos

La mayor ventaja de los llamados “aerogeneradores lentos”, es que poseen más aspas que los rápidos y sus materiales suelen ser más baratos. Pero cuales son sus problemas? A pesar de sus grandes diámetros (de 40 a 90 m de altura) y de poseer unos rotores cuya cabeza alcanza los 100 m, los aerogeneradores rápidos son más ligeros que los lentos (AeroExtreme también trabaja en estos segmentos).

Esto se consigue gracias a unos generadores de gran potencia (0,5 a 3 MW) que aprovechan aun más la relación altura-potencia del viento.

Al ser más ligeras, las palas se mueven más rápidamente, por lo que el tamaño y coste de la caja multiplicadora que acciona el generador eléctrico se reduce.

Al tener menos número de palas, estas se pueden regular más fácilmente para adaptar su potencia según las características del viento. Los aerogeneradores rápidos resisten mejor los esfuerzos provocados por las ráfagas de viento. El empuje axial debido a la acción del viento sobre el rotor parado es menor en las eólicas rápidas que cuando está girando; todo lo contrario pasa en los aerogeneradores lentos.

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Energías Renovables

Ingeniero informático apasionado por la economía global, en especial por los mercados financieros y las energías renovables.

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