Blade Dynamics, una compañía creada hace seis años y en parte propiedad de American Superconductor, un diseñador de turbinas eólicas y proveedor de productos electrónicos para parques eólicos, afirma haber desarrollado una tecnología que hará posible crear las aspas de turbina más grandes del mundo. Ha demostrado la tecnología fabricando aspas de 49 metros, y el Energy Technologies Institute, una asociación entre el Gobie o británico y grandes empresas como BP, Shell y Caterpillar, ha dado a la compañía cerca de 25 millones de dólares (18,5 millones de euros) para la construcción de aspas de 100 metros. Se podrían construir turbinas eólicas de 250 metros de altura, más altas que el Monumento a Washington en EE.UU., que solo tiene 169 metros de alto. Las aspas de turbina eólica más grandes hoy día tienen 75 metros de largo.
El esfuerzo no es solo un espectáculo con el que conseguir un récord. Encontrar formas asequibles de fabricar aspas gigantes de turbina eólica es uno de los mayores desafíos a la hora de hacer que la energía eólica marina sea competitiva con los combustibles fósiles, y grandes compañías de energía eólica, entre ellas GE y Vestas, están desarrollando la tecnología para resolver el problema.
Algunos de los mejores vientos para la generación de energía se encuentran en alta mar, donde el viento puede ser más estable, más rápido y menos turbulento que en tierra. Las turbinas de viento solo representan alrededor de un tercio del coste de las granjas eólicas en el mar. Los costes de instalación suponen el mayor gasto, ya que implican el uso de enormes buques especializados, y están sujetos a demoras por el mal tiempo. El uso de grandes turbinas eólicas reduce el número de turbinas necesarias, reduciendo además los costes de instalación y mantenimiento.
Un problema a la hora de construir turbinas eólicas de gran tamaño es que el coste de fabricación de las aspas es muy elevado. Cuanto más grandes son las turbinas eólicas, mayor es la carga en las aspas, y por tanto su peso aumenta de forma exponencial. El modo convencional de fabricación de aspas implica el uso de estructuras que sean tan largas como las propias aspas. Las estructuras y los otros equipos necesarios para fabricarlas se están volviendo tan grandes y especializadas que existen pocos proveedores, lo que aumenta los precios de los equipos de fabricación. Asegurarse de que las aspas se fabriquen con precisión también se vuelve más y más difícil a medida que aumenta el tamaño.
Algunos de los fabricantes de turbinas eólicas más importantes siguen usando grandes estructuras, pero están adoptando aspas de fibra de vidrio reforzadas con láminas de carbono y nuevos diseños de aspa para compensar parte del aumento del coste de fabricación. También toman en consideración ahorros en la instalación y otros costes para que la fabricación de turbinas eólicas más grandes tenga sentido. Siemens, por ejemplo, está utilizando grandes estructuras para sus aspas de 75 metros, al igual que Vestas, que está desarrollando aspas de 80 metros para una turbina eólica que estará disponible el próximo año.
Mientras que fabricantes como Vestas están utilizando aspas reforzadas con carbono, Blade Dynamics está creando aspas completamente con fibra de carbono. La compañía ha desarrollado formas propias de crear secciones de aspa de fibra de carbono de 10 a 20 metros, que después pueden empalmarse sin problemas, eliminando la necesidad de usar estructuras de gran tamaño. Algunos de los intentos anteriores por crear aspas modulares consistían en el ato illado de diversas secciones de aspa, pero este método creaba puntos de tensión dentro de las aspas que las hacían demasiado débiles.
La fibra de carbono es más cara que la fibra de vidrio, por lo que para una longitud dada, las aspas serán más caras. Sin embargo, David Cripps, director técnico sénior de Blade Dynamics, señala que el uso de fibra de carbono puede mejorar la economía general de las turbinas de varias maneras. Asegura que al fabricar el aspa en secciones más pequeñas, es posible crear estructuras aerodinámicas más precisas, mejorando el rendimiento. Por otro lado, y puesto que las aspas pesan mucho menos que las de fibra de vidrio, es posible colocar aspas más largas en los diseños existentes de turbina eólica. Por ejemplo, el aspa de 49 metros de la compañía no pesa más que un aspa convencional de 45 metros especificada en el diseño original de una turbina eólica. Cuando las aspas son más largas captan más viento, permitiendo que las turbinas generen más energía a velocidades de viento bajas, aumentando los ingresos.
El uso de aspas más ligeras también hace posible el diseño de nuevas turbinas eólicas que posean componentes más ligeros y menos costosos, tales como el eje, la torre y los cimientos. "En lugar de un rotor de 24 toneladas, podría tener uno de 15. Eso supone un ahorro de peso sustancial en el extremo de una larga torre en voladizo", señala Cripps.
El esfuerzo de desarrollo es parte de la estrategia de American Superconductor por llevar al mercado 10 megavatios procedentes de turbinas eólicas (los parques eólicos marinos suelen utilizar turbinas de 3,6 megavatios o, con menos frecuencia, de seis megavatios). La compañía reduciendo el peso del generador de turbina eólica con la ayuda de materiales superconductores, y está desarrollando unas turbinas de 10 megavatios que, según afirma, tendrán un peso similar al de las de cinco megavatios, para mantener bajos los costes de instalación.