Energía

Palas largas como dos campos de fútbol para una energía eólica más potente

Medirían 200 metros frente a las más grandes hoy en día de 80 metros. Aunque generarían más energía, implican nuevos retos en su fabricación, transporte e instalación

  • Martes, 1 de marzo de 2016
  • Por Richard Martin
  • Traducido por Teresa Woods

Inspirado por la forma en que las palmeras se mueven bajo fuertes vientos, un grupo de investigadores de la Universidad de Virginia (EEUU) y el Laboratorio Nacional de Sandia (EEUU) están desarrollando una pala de turbina eólica extremadamente larga que podría posibilitar la construcción de turbinas de 50 megavatios - mucho más que la potencia de las turbinas actuales, que rondan los dos megavatios -. Las palas, diseñadas dentro de un proyecto financiado por el programa ARPA-E del Departamento de Energía de Estados Unidos, tendrían 200 metros de largo, 2,5 veces la longitud de las palas más largas disponibles comercialmente hoy.

En los últimos años, la industria de la energía eólica ha virado hacia unas palas más y más largas por una sencilla razón de economía de escala: cuánto más largo el diámetro del rotor (el área circular dibujada por las palas de la turbina), más energía puede producir un solo aerogenerador. Es decir, que si tanto las fabricación de las palas como la construcción de la torre puede hacerse de forma económica, el coste de la electricidad se reduciría a medida que se alarguen las palas.

Foto: Transportar enormes palas de turbina por carretera representa una tarea peligrosa, incluso en las Grandes Llanuras de Estados Unidos. Crédito: Martin Fischer (SSP Technology A/S), cortesía del Laboratorio Nacional de Sandia.

Las superpalas de Sandia se basan en el concepto desarrollado por Eric Loth, un profesor de ingeniería mecánica y aeronáutica de la Universidad de Virginia (EEUU). Dispondrán de una serie de articulaciones que las habilitarían para plegarse en respuesta a la fuerza del viento. Situadas a sotavento de la torre (en contraste con la mayoría de las palas convencionales, que se colocan a barlovento), las palas se cerrarían como las garras de un ave rapaz bajo unas condiciones de viento extremo para disminuir la fuerza ejercida sobre la turbina. En condiciones óptimas, se extenderían totalmente. Son especialmente idóneas para las instalaciones en alta mar en zonas propensas a los huracanes, y posibilitarían producir energía de forma económica en regiones donde los vientos son ligeros.

Foto: El rotor transformable se cierra como las garras de un ave rapaz en respuesta a condiciones cambiantes de viento. Crédito: Cortesía del Laboratorio Nacional Sandia.

"Lo que proponemos hacer va mucho más allá de los diseños actuales y es de alto riesgo", explica Todd Griffith, el responsable técnico del Programa de Energía Eólica en Alta Mar del Laboratorio Nacional Sandia.

Las palas más largas disponibles hoy son de 80 metros de largo, y son fabricadas de una sola pieza. La longitud de las palas está limitada, por ahora, por la logística y los retos de transporte: resulta difícil emplear camiones para transportar algo de docenas de metros de largo y varios metros de diámetro. La empresa danesa Vestas empezó recientemente a enviar unas palas de 62 metros de largo a Estados Unidos. Su primer cliente es Duke Energy, que empezará a construir un nuevo parque eólico en Oklahoma (EEUU) este año. Las palas serán enviadas a puertos ubicados en la Costa del Golfo en Tejas (EEUU), transportadas por tren a Oklahoma, y llevadas en camión hasta el emplazamiento. Tales instalaciones no podrían hacerse en las partes más congestionadas del país.

Las palas segmentadas, que facilitan el transporte y el montaje, tampoco son nuevas; unos fabricantes europeos, incluidos Gamesa y Enercon, las comercializan, pero aún no han sido ampliamente desplegadas. Los constructores de parques eólicos desconfían de la adición de una potencial debilidad estructural a las largas y rígidas palas sometidas a gran estrés, afirma Bruce Peacock, el vicepresidente de ingeniería y construcción de la división de energías renovables de Duke Energy. "Pequeños defectos estructurales pueden dar paso a fallos catastróficos".

Foto: Todd Griffith, del Laboratorio Nacional Sandia, sostiene un modelo a escala de las palas de turbina que desarrolla junto con sus compañeros.Crédito: Martin Fischer (SSP Technology A/S), cortesía del Laboratorio Nacional de Sandia.

Aun así, incluso si las palas llegasen al emplazamiento, construir torres eólicas de más de 120 metros de altura también presenta sus propios retos, porque las grúas no tienen la suficiente altura. Fabricantes como Terex y Manitowoc están desarrollando grúas especializadas para torres eólicas muy altas, pero no está claro que vayan a alcanzar suficiente altura como para construir una torre con un rotor de 400 metros. Pero ya están apareciendo soluciones novedosas. Keystone Tower Systems, una start-up radicada al norte de Colorado (EEUU), ha desarrollado una fábrica móvil para dar forma a chapas de acero y crear un diseño de espiral envuelto in situ, eliminando el problema de transportar torres altas por camión. También hay propuestas de diseño para las llamadas "grúas trepadoras" que, en esencia, subirían por la torre a modo de araña durante su construcción.

La perspectiva de nuevas tecnologías y exóticos materiales de pala más ligeros y fuertes significa que resulta poco probable que el impulso de sobredimensionar las turbinas eólicas se evapore. Es probable que los gigantescos parques en alta mar como el London Array se vuelvan más corrientes en el futuro, y el tamaño de la pala y la altura de la torre no se enfrentan a las mismas limitaciones en alta mar que en tierra. Llevará una década o más para que el diseño de Sandia llegue al mercado, si es que llega, pero se trabaja también en unos conceptos aún más futuristas para palas extensibles que se extienden a modo de telescopio bajo unas condiciones favorables.

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