Crean una innovadora turbina eólica con una sóla pala que aguanta vientos huracanados de 250 km/h

We4Ce, diseñador neerlandés de palas de rotor, ha diseñado 10 conjuntos de palas para la startup neerlandesa de aerogeneradores TouchWind, para realizar pruebas en su turbina flotante TW6: un diseño de rotor de una sola pieza autoinclinable que rompe con los modelos convencionales de tres palas.

Diseñada para soportar velocidades de viento de hasta 250 km/h (la clase de viento más alta según los estándares de la industria eólica), se espera que la futura versión comercial cueste significativamente menos que las turbinas tradicionales, a la vez que ofrezca una mayor producción energética.

We4Ce, responsable del diseño de las palas, se asoció con el especialista holandés en moldes Kleizen para producir tanto los moldes como las palas. TouchWind, respaldada por su principal accionista, la empresa japonesa Mitsui O.S.K. Lines (MOL), contrató a We4Ce como socio principal para las palas.

Una sola pala

La entrega de las palas marca la siguiente fase del prototipo del innovador aerogenerador de rotor inclinable de una sola pieza de TouchWind. Con un rotor de seis metros de diámetro diseñado para una eficiente captura de energía, las turbinas de 12 kW se probarán en tierra y mar adentro. Se colocarán cerca unas de otras para validar la alta densidad energética demostrada previamente en pruebas de túnel de viento. El aerogenerador, que actualmente se ensambla en Eindhoven, comenzará las pruebas en verano.

“We4Ce desarrolló un diseño estructural especial para la pala, que es más pequeña que las palas estándar que vemos hoy en día. Para el diseño aerodinámico, el inventor, Rikus van de Klippe de TouchWind, creó un novedoso diseño autobasculante a favor del viento. El rotor se inclina hacia arriba, casi paralelo a la superficie del agua a altas velocidades del viento”, afirma Arnold Timmer, director general de We4Ce.

La turbina funciona de forma similar a una cometa: en lugar de impulsarse contra el viento como las turbinas tradicionales, se eleva con él, utilizando la sustentación aerodinámica para mantenerse estable y regular la potencia. Esta configuración permite que la pala aproveche los vientos fuertes de forma más eficiente, a la vez que reduce la tensión en la estructura.

El diseño de TouchWind no solo busca reducir la interferencia del viento entre las turbinas eólicas, un problema común en los grandes parques eólicos, sino también mejorar la eficiencia general de la generación de energía de los parques eólicos.

El rotor elevador reduce el peso y permite altas velocidades del viento

El diseño único con rotor elevador reduce el peso total tanto de la turbina eólica como de su plataforma flotante, lo que contribuye a una implementación más sencilla y rentable. Las turbinas convencionales de tres palas se apagan por encima de los 90 km/h para evitar daños por carga, una preocupación especial para las palas. Con su rotor único autoajustable, el diseño de TouchWind minimiza la tensión de carga y se mantiene operativo con velocidades de viento de hasta 250 km/h.

We4Ce ha desarrollado un nuevo método de producción que utiliza tecnología de infusión de un solo paso para la parte central de la pala del rotor. Al diseñar las carcasas aerodinámicas para eliminar las líneas de unión en la zona de la punta, se reduce significativamente el riesgo de erosión del borde de ataque, lo que se traduce en una mayor durabilidad y un mayor rendimiento energético anual.

Kleizen fabricó las palas del rotor

Kleizen diseñó el complejo molde que se adaptó a la geometría única de las palas, las tolerancias ajustadas y los rigurosos requisitos de rendimiento. "Posteriormente, nos contrataron para fabricar las palas del rotor en su totalidad y trabajamos estrechamente con We4Ce para aplicar el método de infusión al vacío en la producción", afirma Jeroen Maas, socio director de Kleizen.

La compañía utilizó un sistema de resina epoxi de dos componentes, optimizado para el proceso de moldeo por infusión de resina (RIM), que se combinó con refuerzos de fibra de vidrio para garantizar la resistencia, la durabilidad y la precisión dimensional. El sistema de resina se sometió a un proceso de postcurado cuidadosamente controlado para lograr las propiedades mecánicas adecuadas.

"We4Ce integró su experiencia en ingeniería, procesamiento y formación para entrar en este nuevo campo de las turbinas eólicas. Al combinar nuestros conocimientos y habilidades, ejecutamos con éxito el pedido de TouchWind", concluye Timmer.

De cara al futuro, TouchWind ha comenzado el desarrollo de una versión de 3 a 5 MW de la turbina en 2025, con el objetivo de escalar su diseño para su futura implantación en alta mar. Las turbinas eólicas son aptas para parques eólicos marinos más compactos y podrían escalarse aún más en el futuro.