Parque de aerogeneradores con eje vertical. Fuente: Universidad de Oxford Brookes
La visión ahora conocida de las turbinas de hélice tradicionales puede ser reemplazada en el futuro por parques eólicos que incorporen turbinas verticales más compactas y eficientes. Una nueva investigación de la Universidad de Oxford Brookes ha demostrado que el diseño de una turbina vertical es significativamente más eficiente que las turbinas tradicionales en grandes parques eólicos, y que las turbinas verticales emparejadas aumentan su eficiencia hasta en un 15%.
Un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería, Computación y Matemáticas (ECM) en Oxford Brookes, dirigido por el profesor Iakovos Tzanakis, realizó un estudio en profundidad utilizando más de 11,500 horas de simulación por computadora para demostrar que parques eólicos puede operar de manera más eficiente al reemplazar las turbinas eólicas HAWT de tipo hélice tradicionales por turbinas eólicas compactas de eje vertical (VAWT).
Las turbinas verticales son más eficientes que las turbinas eólicas tradicionales
La investigación muestra por primera vez a una escala realista, el potencial de VAWT a gran escala para vencer al HAWT actual viento turbinas agrícolas.
Los VAWT giran alrededor de un eje perpendicular al suelo y se comportan de manera opuesta al conocido diseño de hélice (HAWT). Las investigaciones han demostrado que los VAWT se incrementan mutuamente cuando se organizan en formaciones reticuladas. Posicionamiento turbinas de viento maximizar la eficiencia es fundamental para el diseño de parques eólicos.
El profesor Tzanakis comenta: “Este estudio demuestra que el futuro de los parques eólicos debería ser vertical. Viento vertical granja las turbinas se pueden diseñar para que estén mucho más juntas, aumentando su eficiencia y, en última instancia, reduciendo los precios de la electricidad. A largo plazo, VAWT puede ayudar a acelerar nuestra transición verde energía sistemas, haciéndolos más limpios y energía renovable viene de recursos renovables“.
Con energía eólica del Reino Unido se espera que casi se duplique para 2030, los hallazgos son un paso hacia el diseño de parques eólicos más eficientes, la comprensión de las técnicas de recolección de energía eólica a gran escala y, en última instancia, la mejora de las tecnologías de energía renovable para reemplazar los combustibles fósiles más rápidamente como fuente de energía.
Una forma económica de alcanzar sus objetivos de energía eólica
De acuerdo a Informe eólico mundial 2021el mundo necesita instalar energía eólica tres veces más rápido durante la próxima década para cumplir con los objetivos netos cero y evitar los peores impactos del cambio climático.
El autor principal del informe y graduado en ingeniería Joachim Toftegaard Hansen comentó: “Los parques eólicos modernos son una de las formas más eficientes de generar energía verde, pero tienen un inconveniente importante: a medida que el viento se acerca a la primera fila de turbinas, se generarán turbulencias. río abajo. La turbulencia tiene un efecto negativo en el funcionamiento de las filas posteriores.
“En otras palabras, la primera fila convertirá aproximadamente la mitad de la energía cinética del viento en electricidad, mientras que la fila de atrás se reducirá al 25-30%. turbina cuesta más de £ 2 millones / MW. Como ingeniero, naturalmente se me ocurrió que debe haber una forma más rentable “.
El estudio es el primero en analizar exhaustivamente muchos aspectos del funcionamiento de las turbinas eólicas en términos de ángulo de carril, dirección de rotación, espaciado de turbinas y número de rotores. También es el primer estudio que investiga si las mejoras de rendimiento son ciertas para las turbinas VAWT de tres series.
El Dr. Mahak, coautor del artículo y conferencista senior de ECM, comenta: “No se puede subestimar la importancia de utilizar métodos computacionales para comprender la física de flujos. Este tipo de investigación de diseño y refinamiento es una fracción del costo en comparación con las enormes instalaciones de prueba experimentales. Esto es especialmente importante en la fase inicial de diseño y es extremadamente útil en industrias que intentan lograr la máxima eficiencia de diseño y potencia de salida “.
Joachim Toftegaard Hansen et al., Modelado numérico y optimización de pares de aerogeneradores de eje vertical: un enfoque a escala, Energía renovable (2021). DOI: 10.1016 / j.renene.2021.03.001
Proporcionado por la Universidad de Oxford Brookes