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Ingenieros mecánicos desarrollan formas de mejorar la productividad de los parques eólicos

Probablemente los hayas visto, tal vez en viajes largos por carretera: aerogeneradores con enormes, cuchillas rodantes hipnóticas, aprovechar la energía limpia del viento para convertirla en energía eléctrica. Lo que quizás no sepa es que debido a la explosión en la cantidad de turbinas eólicas en uso a medida que adoptamos fuentes de energía más limpias, estos parques eólicos posiblemente no sean tan productivos como podrían ser.

ingeniero mecánico desarrolla formas de mejorar la productividad de los parques eólicos

La niebla en un parque eólico marino muestra la formación de sombras de viento entre las turbinas eólicas. Crédito: CASCADAS

“Hemos estado diseñando turbinas para uso propio, pero ya casi nunca los usamos solos,” dijo el profesor de ingeniería mecánica de UC Santa Barbara Paolo Luzzatto-Fegiz, cuya especialidad radica en la mecánica de fluidos. Históricamente, él dijo, Los aerogeneradores se utilizaron individualmente o en pequeños grupos., pero a medida que el mundo avanza hacia tecnologías energéticas más ecológicas, ahora se encuentran en grupos de cientos o miles.

El problema de estas grandes instalaciones es que cada máquina, que ha sido diseñado para extraer la mayor cantidad de energía posible del viento que se aproxima, podría no “jugar bien” con los otros, Luzzatto-Fegiz explicó. Dependiendo de cómo estén situadas las turbinas entre sí y del viento predominante, aquellos que no están directamente en el camino del viento podrían extraer energía del flujo de aire significativamente agotado.

“Estas turbinas ahora son muy buenas para extraer energía del viento., pero también forman estas sombras de viento muy grandes,” dijo Luzzatto-Fegiz, quien es el autor principal de “Modelos de arrastre para parques eólicos totalmente desarrollados: Efectos de la estabilidad atmosférica y un límite ideal para el rendimiento de un parque eólico,” publicado en la revista de la Sociedad Americana de Física Fluidos de revisión física. Similar a cómo las estructuras pueden atenuar el flujo de luz de un lado a otro, la energía eólica también se reduce a medida que fluye desde la parte delantera de la turbina hacia la parte trasera. El resultado es que no todas las turbinas de un parque eólico están a la altura de su potencial.

“Asi que, puedes ver que no se trata de empacar más turbinas en tu terreno, porque en algún momento llegas a estos rendimientos decrecientes,” él dijo. “Hay un punto en el que si sigues agregando turbinas, la cantidad de energía que obtienes se vuelve menor.”

sin embargo, según Luzzatto-Fegiz y el coautor Colm-cille P. Caulfield, profesor de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido., hay formas de evitar este problema de la disminución de los rendimientos del viento. Y, ellos dijeron, estas mejoras podrían resultar en mejoras de órdenes de magnitud en la producción de energía de los parques eólicos.

La meta principal, según los investigadores, es dar a todas las turbinas acceso a un flujo de aire de alta velocidad, de la que pueden extraer una mayor cantidad de energía. Dado que el viento sobre la granja es mucho más rápido que entre las turbinas, mezclar el flujo de aire en la estela de las turbinas con el aire de arriba podría ser la clave para obtener más rendimiento de su inversión en turbinas eólicas.

“Si de alguna manera pudieras inventar un artilugio que para cada una de estas turbinas haga que estas estelas se mezclen muy rápidamente, usted puede potencialmente tener estas grandes mejoras,” luzzatto fegiz dijo.

Otra solución potencial es una versión relativamente nueva de la turbina eólica., en el que las cuchillas giran sobre un eje vertical, como las cuchillas de un batidor de huevos, a diferencia del eje horizontal tradicional.

“Estos no funcionan tan bien normalmente por sí mismos., pero es significativo que esencialmente pueden causar una mezcla mucho más fuerte en sus estelas,” él dijo, “y la gente ha demostrado que si los pones en un arreglo en el que giran en direcciones opuestas entre sí, pueden causar una mezcla muy agradable.”

Los modelos desarrollados por los investigadores podrían conducir a parques eólicos de mejor rendimiento., que en algunos casos pueden no requerir tantas turbinas como se pensaba anteriormente, reduciendo así los costos potenciales. Los modelos también podrían resultar en soluciones personalizadas que involucren los sitios de la granja.’ terreno especifico, y patrones climáticos locales.

“Estamos muy emocionados de poder modelar todo eso con mucha precisión.,” dijo Luzzatto-Fegiz.


Fuente:

phys.org/noticias

 

 

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