El ITC (Instituto Técnico de Canarias) está trabajando en el desarrollo de nuevos materiales que sean capaces de resistir las condiciones climáticas extremas como el calor, el frío, o los fuertes vientos. La finalidad es poder utilizar estos materiales en la fabricación de molinos, aspas eólicas y aerogeneradores más duraderos y eficientes. El proyecto AeroExtreme, liderado por Siemens Gamesa, es un esfuerzo conjunto con el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y Fondos Feder, con la intención de extenderse durante todo 2018.
Una de las principales amenazas para los aerogeneradores, especialmente los ubicados en entornos marinos, son los climas adversos. Estos aerogeneradores enfrentan fuertes vientos y el impacto continuo de partículas transportadas a alta velocidad, lo que genera un desgaste significativo y reduce su rendimiento. Además, la acumulación de suciedad y microorganismos en las aspas disminuye su capacidad aerodinámica. AeroExtreme ya ha logrado avances importantes con materiales altamente resistentes a la erosión y recubrimientos fotocatalíticos y antifouling, con la promesa de elevar la vida útil de los aerogeneradores.
Constitución de un aerogenerador
Los aerogeneradores o turbinas eólicas son máquinas complejas que requieren componentes especializados para maximizar la eficiencia en la generación de energía. Existen miles de Turbinas Eólicas de Eje Horizontal (TEEH) en funcionamiento, que están compuestas por una serie de elementos principales:
Torre y cimiento
La torre y los cimientos son fundamentales para soportar el aerogenerador y mantener su estabilidad. Pueden ser estructuras de acero tubular, concreto o híbridas. Algunas torres también incluyen materiales más innovadores como la fibra de carbono, que está en desarrollo para aerogeneradores flotantes y marítimos. Las torres de mástil tensado, utilizadas en sistemas más pequeños, también son opciones viables debido a su ligereza y adaptabilidad.
- Torres de acero y concreto: Ofrecen máxima durabilidad y son las más utilizadas.
- Estructuras híbridas: Combinan varios materiales y son una tendencia en crecimiento.
Rotor
El rotor es el componente clave que convierte el viento en movimiento rotacional. Las palas, generalmente de fibra de vidrio o carbono, son cada vez más ligeras pero resistentes, gracias a nuevos materiales como los polímeros reforzados con fibra.
Góndola
La góndola alberga el sistema central, incluyendo el generador y la caja multiplicadora. AeroExtreme también busca mejorar los materiales de este componente crucial, ya que la góndola debe ser capaz de resistir las variaciones climáticas y mecánicas.
Caja multiplicadora
Uno de los componentes más importantes en un aerogenerador es la caja multiplicadora, que aumenta la velocidad de rotación de las palas para convertir energía mecánica en eléctrica de alta eficiencia. Las cajas multiplicadoras deben ser fabricadas con materiales que resistan el desgaste y sean fácilmente reciclables. Actualmente, se están utilizando biocomposites y resinas reversibles de origen biológico que facilitan el desmantelamiento y reciclado del sistema.
Equipamiento eléctrico de un aerogenerador
Los aerogeneradores no solo dependen de sus aspas y su estructura para generar energía. El equipamiento eléctrico es otro factor importante que incluye generadores, convertidores de energía, sensores y sistemas de control que monitorizan la velocidad y la dirección del viento. El desarrollo de nuevos sensores también está siendo una prioridad, mejorando el rendimiento en condiciones adversas.
Por otro lado, la energía debe inyectarse a la red eléctrica, para lo cual los aerogeneradores modernos cuentan con sistemas de alimentación individuales, aumentando la fiabilidad de los parques eólicos. Los revestimientos autorreparables y nuevos adhesivos también forman parte de los últimos desarrollos enfocados en extender la vida operativa de estos sistemas.
Ventajas de los aerogeneradores rápidos
Los aerogeneradores rápidos generalmente tienen menos aspas que sus homólogos más lentos, lo que, aunque parezca una desventaja, permite un control más eficiente de su potencia en función del viento. Al ser más ligeros y rápidos, el tamaño y coste del sistema se reduce, haciéndolos más económicos y sencillos de mantener. Estudios recientes han integrado fibras de carbono y otros materiales compuestos avanzados en su diseño, mejorando la relación fuerza-peso de sus componentes clave.
Además, los aerogeneradores rápidos son más resistentes en condiciones de vientos racheados. Esto se debe a que, durante las paradas del rotor, el empuje axial es menor que en las versiones lentas.
En definitiva, el desarrollo de nuevos materiales está transformando la industria de los aerogeneradores. Desde la integración de polímeros reforzados con fibras hasta la investigación de recubrimientos antifouling, estas innovaciones permiten crear aerogeneradores más sostenibles, más fáciles de reciclar y capaces de generar más energía con menos impacto ambiental. Con la llegada de biocomposites y soluciones autorreparables, el futuro de la energía eólica está en continua evolución, brindando oportunidades para seguir reduciendo costos y aumentando la sostenibilidad.