En vez de una caja de velocidades, ScanWind utiliza una tecnología de generador con transmisión directa en sus turbinas de 3,5 megavatios. Esto hace que las turbinas sean más fiables, afirma la compañía, reduciendo los tiempos de inactividad y costes de reparación—una consideración especialmente importante para las turbinas marinas, ya que enviar técnicos de mantenimiento cuesta más dinero. ScanWind ha estado poniendo a prueba las turbinas en la costa noruega desde 2003.
GE, con base en Fairfield, Connecticut, es el segundo mayor fabricante de turbinas de viento, con más de 12.000 turbinas instaladas en todo el mundo. Sin embargo la actividad eólica marina de GE ha sido mínima hasta ahora, y la compañía quiere expandir su oferta de este tipo. Al adquirir ScanWind, transfiriendo su experiencia y entendimiento del viento en tierra firme, y añadiendo tecnologías como las de detección y vigilancia remotas, GE espera poder fabricar un producto eólico marino sólido y efectivo a nivel de costes.
Con las turbinas de viento convencionales, las aspas giran sobre un eje conectado con el generador a través de una caja de velocidades. La caja convierte la velocidad de giro de las aspas—15 ó 20 rotaciones por minuto para las turbinas grandes de un megavatio—en las 1.800 rotaciones por minuto que necesita el generador para crear electricidad. “Las turbinas de viento son muy distintas a cualquier otra aplicación con cajas de cambios,” afirma Sandy Butterfield, ingeniero jefe del programa eólico en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Golden, Colorado. “Se pasa de una velocidad muy lenta a una muy alta.” Normalmente esto es al contrario.
Las múltiples ruedas y rodamientos de la caja de cambios de la turbina sufren una enorme tensión debido a las turbulencias del viento, y un pequeño defecto en cualquier componente puede hacer que la turbina se detenga. Esto hace que la caja de velocidades sea la parte más costosa de mantener de la turbina. Las cajas de velocidades en las turbinas marinas, que se enfrentan a vientos con velocidades más altas, son incluso más vulnerables que aquellas en las turbinas en tierra firme. Butterfield está dirigiendo un estudio sobre la fiabilidad de las turbinas junto a los fabricantes de las mismas para identificar aquellos puntos vulnerables del diseño que pudiesen ser evitados.
El diseño de la turbina de ScanWind prescinde por completo de la caja de velocidades. En vez de eso, el eje del rotor está conectado directamente al generador, que gira a la misma velocidad que las aspas.
En los generadores de las turbinas, unos imanes giran alrededor de una bobina para producir corriente—cuanto más rápidamente giren los imanes, más corriente se induce en la bobina. Para compensar la menor velocidad de giro que provoca la ausencia de la caja de velocidades, los imanes de las turbinas de ScanWind circulan con un mayor diámetro, aumentando la cantidad de corriente que se induce en el generador mediante el incremento del par de torsión.
“Al prescindir de la caja de velocidades en las turbinas eólicas también nos evitamos la parte más complicada a nivel técnico de la máquina, con lo que la fiabilidad se ve mejorada de forma inherente,” afirma Henrik Stiesdal, director tecnológico de Siemens AG. Es más, si se usa un imán permanente en el generador, como ocurre con las nuevas turbinas, la eficiencia aumenta aún más. Esto se debe a que, al contrario que con los generadores electromagnéticos actuales, los imanes permanentes no necesitan potencia eléctrica.
En la actualidad, los generadores de transmisión directa cuestan más que los sistemas con caja de cambios y son entre un 15 y un 20 por ciento más pesados. Aún así, la decisión de GE de comprar ScanWind es una decisión inteligente, según afirma Butterfield. “Las máquinas marinas son tan caras en cuanto al mantenimiento que hay quien piensa que compensa más utilizar generadores de transmisión directa,” afirma. “Soy optimista y creo que se dará un tipo de tecnología que ayude a asemejar los generadores de transmisión directa con el coste y el peso de los sistemas con caja de cambios.”
Esto es lo que opina Siemens. El líder en energía eólica marina ha estado poniendo a prueba dos pruebas de concepto de turbinas de transmisión directa de 3,6 megavatios cerca de Dinamarca durante más de un año. Stiesdal afirma que la tecnología ha demostrado funcionar tan bien como las cajas de cambios en términos de potencia, vibraciones, temperatura, ruido y fiabilidad. Ahora es sólo cuestión de bajar los costes.
Mientras tanto, GE espera tener un producto listo para su salida al mercado a finales de 2012. Está centrándose inicialmente en el mercado europeo puesto que casi la mayoría de lo 1.473 megavatios de energía eólica marina actualmente disponibles proceden de instalaciones a lo largo de las costas europeas. Según GE, esta capacidad debe alcanzar los 30.000 megavatios en 2020 si la Unión Europea desea cumplir con sus objetivos en cuanto a energías renovables. Una de las razones de la elección de ScanWind, afirma GE, es debido a la implantación de la compañía en los países nórdicos, los cuales, junto al Reino Unido y Alemania, son los lugares más idóneos para la energía eólica marina.