Investigadores de Stanford descubren que inclinando ligeramente los aerogeneradores se puede mejorar su rendimiento

En un nuevo artículo publicado en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS por sus siglas en inglés) los investigadores de la Universidad de Stanford han detallado una técnica  efectiva para aumentar la producción eléctrica de los parques eólicos "dirigiendo" la estela creada cuando el viento pasa a través del parque.

"Para cumplir con los objetivos globales de generación de energía renovable, debemos encontrar formas de generar mucha más energía a partir de los parques eólicos existentes", dijo el profesor de ingeniería civil y ambiental de Stanford, John Dabiri.

"El enfoque tradicional se ha centrado en el rendimiento de las turbinas individuales en un parque eólico, pero necesitamos comenzar a pensar en el parque eólico como un todo, y no solo como la suma de sus partes".

Los investigadores descubrieron que al inclinar las turbinas eólicas en un ligero ángulo con respecto a la dirección del viento, era posible desviar la estela de una turbina eólica alejándola de otras turbinas situadas a favor del viento.

“Para aumentar la producción de energía de los parques eólicos, desarrollamos un esquema de control de estela. Este enfoque maximiza la energía de un parque eólico a través de la desalineación de las estelas de la corriente de las turbinas".

La estela de los aerogeneradores interrumpe el flujo del viento y puede resultar en una producción de electricidad significativamente menor de los aerogeneradores ubicados a favor del viento.

Los investigadores de Stanford desarrollaron un método para producir cálculos más rápidos para los "ángulos de desalineación" óptimos, permitiendo la optimización casi en tiempo real de la orientación de las palas de los aerogeneradores, y probaron la técnica en un parque eólico en funcionamiento en Alberta, Canadá.

Los investigadores colaboraron con el operador de aerogeneradores TransAlta Renewables para probar la metodología, y encontraron que era posible aumentar la producción del parque eólico hasta en un 47% en épocas de poco viento. En condiciones normales de viento, la técnica de inclinación pudo aumentar la producción entre un 7% y un 13%.

Los resultados fueron mejores para direcciones de viento concretas y proporcionan el mayor beneficio cuando las turbinas se alinean a favor del viento unas de otras.

"A través de la dirección de la estela, la turbina delantera produjo menos energía como esperábamos", dijo el investigador y autor principal del estudio, Michael Howland. "Pero descubrimos que debido a la disminución de los efectos de la estela, las turbinas de flujo descendente generaron significativamente más energía".

Los investigadores también tenían la esperanza de que al evitar colocar las turbinas en situaciones en las que operaban con vientos turbulentos, la técnica de inclinación podría reducir la fatiga experimentada por las turbinas.

Al proporcionar menos flujos de viento interrumpidos a los aerogeneradores, los investigadores también pudieron reducir el nivel de variabilidad de la generación de parques eólicos, mejorando la fiabilidad y la consistencia de la salida del viento. Los investigadores descubrieron que el nivel de variabilidad en la producción del parque eólico podría reducirse hasta en un 72%.

"La primera pregunta que muchos operadores nos hacen es cómo afectará esto a la salud estructural a largo plazo de sus turbinas", añadió Dabiri. "Estamos trabajando para identificar los efectos exactos, pero hasta ahora hemos visto que realmente se puede disminuir la fatiga mecánica mediante la dirección de la estela".

Si bien es probable que los beneficios de la técnica de 'direccionamiento de la estela' sean pequeños para los parques eólicos individuales y dependan de las condiciones de viento adecuadas, los investigadores esperan que la adopción del método a nivel mundial pueda generar importantes ganancias de energía.

"Nuestro modelo es esencialmente plug-and-play porque puede usar los datos específicos del sitio sobre el rendimiento del parque eólico", dijo Howland. "Las diferentes ubicaciones de los parques podrán usar el modelo y ajustar continuamente sus ángulos de turbina según las condiciones del viento".

"Si podemos llegar al punto en el que podamos implementar esta estrategia a gran escala durante largos períodos de tiempo, podremos optimizar la aerodinámica, la producción de energía e incluso el uso del suelo para parques eólicos en todo el mundo", agregó Dabiri.