Aerogeneradores flotantes: Ensayando rotación inversa
Una turbina extraordinariamente innovadora que podría reducir a la mitad el coste de la energía eólica marina va a empezar a probarse en Noruega. La turbina de eje vertical contragiratorio de 19 m y 30 kW es el prototipo de un diseño que podría alcanzar un tamaño y una potencia sin precedentes.
Las turbinas verticales con contrarrotación podrían mejorar radicalmente el rendimiento y reducir el LCoE de los proyectos eólicos marinos flotantes.
La mayoría de los aerogeneradores se parecen a una hélice en un mástil, lo cual está bien, pero una vez que se lleva el concepto a las profundidades del océano, donde se encuentra la inmensa mayoría de los mejores recursos eólicos del mundo, y se amplía, el diseño tiene cada vez menos sentido. Todas las piezas pesadas están en la parte superior, por lo que es difícil y caro construir y mantener una versión flotante que no se vuelque con el viento.
Por eso la VAWT contrarrotatoria de World Wide Wind es una alternativa. Toda la pesada maquinaria del generador se mantiene en el fondo, bajo el agua y debajo del pontón flotante de la turbina. Esto añade suficiente peso a la parte inferior para evitar que todo el conjunto caiga al agua, lo que sólo requiere un conjunto de anclas de amarre.
El rotor y el estator del generador se conectan a un par de turbinas de eje vertical, cada una con tres palas a 45 grados del eje principal de la torre. La turbina inferior gira en un sentido y la superior, montada en un poste que pasa por el centro de la inferior, gira en el otro.
Las palas son sencillas y fijas, y aprovechan el par del viento en la mayor parte de su recorrido, como hacen los veleros.
El único momento en que no coge velocidad es cuando va directamente contra el viento o directamente a favor. Cuando una pala de eje vertical da una vuelta, más o menos coge par en 300 grados de los 360.
La resistencia del generador puede gestionarse por microsegundos para controlar la velocidad de la turbina.
Así, sople el viento como sople, la VAWT doble flotante se inclina pasivamente hasta un ángulo óptimo y las dos turbinas empiezan a girar en sentidos opuestos, duplicando de hecho la velocidad a la que gira el «rotor» en el «estator».
Se puede pensar en ello como una forma de duplicar la generación de energía, o como una forma de reducir el coste del generador a la mitad. Así que es más barato, es mucho más escalable, y cualquier mantenimiento se produce en la parte inferior y no a cientos de metros en el aire.
El par que el viento ejerce sobre la estructura queda neutralizado por las dos rotaciones opuestas. Además, el barrido cónico de cada rotor reduce la velocidad de las puntas de las palas y produce un menor efecto de estela detrás de ellas, por lo que, en la práctica, en un parque eólico pueden instalarse más cerca unas de otras, generando más energía a partir de una superficie determinada y reduciendo el cableado de conexión.
Gracias a la elección de algunos materiales interesantes, se ve un claro el camino para aumentar la escala de estas máquinas hasta unos monstruosos 400 m de altura, momento en el que una sola torre podría cosechar la enorme cifra de 40 MW -casi el doble de lo que pueden hacer los aerogeneradores más grandes del mundo.
Lo que más importante, podría reducir enormemente el coste nivelado de la energía (LCoE) para la energía eólica marina a menos de 50 USD/MWh, es decir, menos de la mitad del coste al que aspiran las torres de eje horizontal normales para 2027.
El equipo ha firmado un acuerdo para empezar a probar un prototipo a pequeña escala en colaboración con AF Gruppen, uno de los mayores grupos de construcción industrial de Noruega.
El prototipo de 19 m se probará en la Base Environmental de AF en Vats, enclavada en lo más profundo de las colinas, a orillas de un fiordo, frente a un fiordo, frente a un fiordo, frente a un fiordo, en la desgarradoramente bella costa sureste noruega. Justo entre los mejores y más complicados trabajos de Slartibartfast.
Aunque no hay un calendario establecido para esta prueba, la empresa afirma que su próximo prototipo será un piloto mucho más grande, de 1,5 MW, que empezará a probarse a principios de 2025, y espera lanzar una turbina comercial de 24 MW antes de 2030, que sería la mayor turbina marina del mundo con bastante diferencia si se lanzará hoy.