Las turbinas de 8 kilovatios, producidas por Viryd Tecnologies, con sede en Cedar Park, Texas, utilizan un método mecánico—una tecnología de transmisión variable continua (CVT, en inglés)—para convertir las velocidades fluctuantes del viento en el flujo preciso de corriente alte a necesario en las redes eléctricas. Si logra reemplazar a los caros componentes que se usan para regular la potencia en la mayoría de las turbinas hoy día, esta misma tecnología se podría usar para reducir el coste de la generación de energía eólica a cualquier escala.
La cuestión consiste en si la CVT es lo suficientemente robusta o no. La compañía Fallbrook Technologies, dependiente de Viryd, ya ha empezado a comercializar su tecnología como alte ativa a los mecanismos para el cambio de velocidades en bicicletas de alta gama, y está trabajando en aplicaciones para vehículos de mayor tamaño. La energía eólica, sin embargo, es una aplicación particularmente exigente, según Jason Cotrell, ingeniero senior en el Departamento de Energía del Centro Nacional de Tecnología Eólica de Golden, Colorado. “Las turbinas eólicas están sujetas a un par de torsión muy alto durante 80.000 horas de operación, por lo que el ambiente que las rodea es muy desafiante,” afirma Cotrell. “Las CVTs tienden a ser complejas, y aún no hemos verificado que sean apropiadamente robustas.”
La mayoría de las CVTs varían las proporciones de transmisión mediante la inserción de unas correas de metal por encima y por debajo de una serie de piezas de precisión curvadas—un diseño que cuesta mucho dinero implementar en un alto par de torsión. La tecnología de Fallbrook se basa en piezas comparativamente más simples, y según el director tecnológico de la compañía, Rob Smithson, da como resultado un coste menor y una mayor durabilidad. “Es básicamente un gran cojinete de bolas, lo cual es una materia prima global,” afirma Smithson.
La CVT transfiere la potencia entre una serie de anillos—un anillo de entrada y uno de salida—a través de unas bolas rodantes colocadas entre ellos (siete u ocho bolas, cada una de ellas ligeramente más pequeña que una bola de golf, en el caso de Viryd.) Al inclinar el eje de rotación de las bolas se provoca que los anillos viajen distintas distancias con cada rotación de las bolas. Un fluido de transmisión presurizado evita que las bolas y los anillos se mastiquen entre ellos durante el proceso.
El director general de Viryd, John Langdon, afirma que su sistema de control de turbina usa la inclinación de las bolas para girar el rotor de la turbina a la frecuencia óptima necesaria para maximizar la captura de energía para una velocidad de viento determinada, y para sincronizar la salida de corriente alte a desde el generador de la turbina con la red eléctrica. Como resultado, se utiliza una cantidad substancialmente menor de componentes de potencia electrónicos, así como generadores menos sofisticados. Langdon promete que las turbinas serán un 20 por ciento menos caras que las turbinas de 8 kilovatios existentes hoy día, cuya instalación está alrededor de los 40.000 dólares.
El proyecto de 8 millones de dólares, liderado por el Instituto Wanger para la Investigación de Energía Sostenible del Instituto de Tecnología de Illinois, es uno de varios cuyo objetivo consiste en poner a prueba si este tipo de turbinas más baratas pueden durar a largo plazo. Si estos prototipos consiguen el apoyo necesario, el plan de Langdon es instalar 50 más para distribuidores durante la primera mitad del año siguiente, y después empezar con el marketing de la turbina entre los propietarios de casas y pequeños negocios durante la segunda mitad del año. La turbina está previsto que genere alrededor de 10.000 kilovatios-hora de electricidad al año, lo que se acerca al presupuesto energético del propietario de hogar medio en los EE.UU.. Langdon prevé que el mercado estará preparado, gracias a los incentivos estatales y federales.
El objetivo final de Viryd es llegar a la escala de las granjas eólicas. Escalar la tecnología CVT para conseguir ese objetivo es cuestión de incrementar el tamaño y el número de bolas para así soportar el mayor par de torsión que generan las aspas de mayor tamaño de las máquinas a gran escala, que pueden exceder los 60 metros de longitud (15 veces más que las aspas de la turbina de 8 kilovatios de Viryd). Una turbina a gran escala podría necesitar 12 bolas de medio metro de diámetro, afirma Langdon.
Como mínimo existe otra startup que persigue el mismo tipo de oportunidad—IQwind en Israel. El mes pasado IQwind firmó un acuerdo con el grupo de manufactura español Grupo Guascor para producir sus transmisiones de velocidad variable y actualizar las turbinas eólicas de 750 kilovatios.