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13/10/2011

El Instituto Tecnológico de la Energía de Valencia desarrolla aerogeneradores urbanos

A diferencia de los grandes parques eólicos, la ubicación de pequeños aerogeneradores en las ciudades permite generar la energía allí donde se necesita, minimizando las pérdidas por su transporte y simplificando la infraestructura necesaria.



AUTOR: ITE

Con este objetivo se han realizado diferentes propuestas orientadas a conseguir la integración arquitectónica de aerogeneradores de potencia y tamaño reducidos, ubicados en la mayoría de los casos en número variable sobre las cubiertas de los edificios. Otras configuraciones menos convencionales han sido llevadas a cabo, como en el World Trade Center de Bahréin, con tres turbinas instaladas sobre sendos puentes que unen dos edificios, o se hallan en proyecto, como los rascacielos giratorios de David Fisher que implican la inserción entre cada dos plantas de un aerogenerador de eje vertical de diseño muy especial.

 

En cualquier caso, se plantean varios inconvenientes que, aunque afectan a todos los aerogeneradores, resultan de la mayor importancia cuando se piensa en su utilización en entornos urbanos. El primero es la seguridad. Los aerogeneradores son máquinas rotativas con partes móviles externas de gran tamaño. Aunque por su ubicación estas sean inaccesibles en condiciones normales, siempre está latente el riesgo de una rotura de las palas, cuyos fragmentos podrían caer a la vía pública. Los rotores constituyen también un peligro para las aves, que pueden ser víctimas de impactos al tiempo que resultan dañadas las palas. En segundo lugar, está el problema del ruido generado en su operación y que vendría a añadirse a las ya numerosas fuentes existentes en las ciudades. En último término, pero no por ello menos importante, está el factor estético

 

Con estos retos en mente, el Instituto Tecnológico de la Energía de Valencia viene desarrollando una línea de investigación para el desarrollo de aerogeneradores destinados a la integración urbana que ha conducido al desarrollo de un prototipo de mini-aerogenerador de eje vertical (600 W) que va a ser utilizado para el estudio de soluciones técnicas a todos estos problemas.

 

La elección de la configuración de eje vertical se debe a que este tipo de turbinas son capaces de aprovechar el viento independientemente de su dirección, no requiriendo por tanto de un sistema de orientación como las de eje horizontal. Ello es especialmente interesante en las ciudades, donde los niveles de turbulencia son elevados y el viento cambia frecuentemente de dirección. Otras ventajas son el bajo nivel de ruido generado y su aspecto, considerado estéticamente más adecuado a los escenarios urbanos de manera mayoritaria.

 

El prototipo desarrollado es del tipo llamado rotor-H, con unas dimensiones aproximadas de 1,90 m de diámetro y 2,15 de altura total, y genera principalmente su energía aprovechando las fuerzas de sustentación que se producen sobre sus palas al girar en el seno de una corriente de aire. Se diferencia por ello de los aerogeneradores tipo Savonius, que utilizan las fuerzas de arrastre del viento, lo que limita su velocidad de giro y los hace menos apropiados para la generación de energía eléctrica.

 

El objeto de este aerogenerador es servir como banco de pruebas sobre el que estudiar diferentes configuraciones, ya que gracias a su sistema de palas intercambiables permite montar un número variable de estas (entre 2 y 5), así como probar distintos perfiles y ángulos de incidencia, con el objetivo de conseguir la máxima eficiencia energética con un bajo nivel de ruido. En su construcción se han empleado materiales compuestos avanzados que proporcionan ligereza al mismo tiempo que robustez y resistencia a la fatiga para poder soportar las exigentes solicitaciones mecánicas a las que se verá sometido, ya que en cada giro las palas se ven expuestas a la acción del viento desde todos los ángulos, causando esfuerzos alternativos sobre las mismas.

 

El diseño y optimización de la geometría de la turbina se ha realizado utilizando técnicas de modelado CFD (Computational Fluid Dynamics) y su estructura mediante análisis por elementos finitos. El proyecto ha sido realizado con financiación del Instituto de la Mediana y Pequeña Industria Valenciana (IMPIVA) de la Generalitat Valenciana y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).


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