El aerogenerador más alto
Nos centramos en las turbinas en producción o para las que se están tomando pedidos – omitiendo las descatalogadas, los prototipos de banco de pruebas de las que nunca llegaron a salir adelante y los diseños que aún están en los tableros de dibujo – para examinar las credenciales de los modelos más grandes de la industria.
El nuevo director general de MHI Vestas, Phillippe Kavafyan, ha dicho que podría convertirse en el “caballo de batalla” del sector offshore y ha expresado su deseo de mantener la competitividad de la plataforma durante unos cuantos años más, confiando en que el sector quiera un diseño probado en lugar de un modelo nuevo, aunque más grande.
La V164-9,5MW tiene una potencia de aproximadamente 3,7GW. Fue nombrada como la turbina preferida para los parques eólicos Moray East, de 950 MW, y Triton Knoll, de 860 MW, en la costa este del Reino Unido. Ambos proyectos obtuvieron ayudas en la subasta de contratos por diferencia de 2017.
También está prevista para el parque belga Northwester 2, de 224 MW, el proyecto alemán Deutsche Bucht, de 252 MW, y el parque Borssele III y IV, de 731,5 MW, en los Países Bajos, donde se instalarán por primera vez dos modelos sobre cimientos monosucción.
Turbina eólica vertical
La energía eólica se está disparando en Estados Unidos; la capacidad de energía renovable del país se ha triplicado con creces en los últimos nueve años, y la energía eólica y solar son las principales responsables. Ahora las empresas quieren aprovechar aún más la energía eólica, a un precio más barato, y una de las mejores formas de reducir el coste es construir turbinas más grandes. Por eso, una alianza de seis instituciones lideradas por investigadores de la Universidad de Virginia está diseñando la mayor turbina eólica del mundo, con 500 metros de altura, casi un tercio de milla de altura y unos 57 metros más que el Empire State Building.
Las turbinas son ya notablemente más grandes que hace 15 o 20 años. El tamaño varía, pero las torres típicas de los parques eólicos actuales miden unos 70 metros de altura, con palas de unos 50 metros de longitud. Su potencia depende del tamaño y la altura, pero generalmente oscila entre uno y cinco megavatios; en el extremo superior, eso es suficiente para suministrar energía a unos 1.100 hogares. “Hay una motivación para utilizar turbinas eólicas más grandes, y la razón es más bien económica”, explica John Hall, profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Buffalo, S.U.N.Y. Una de las razones por las que las turbinas gigantes son más rentables es que el viento sopla con más fuerza y constancia a mayor altura. Así, “se capta más energía” con una estructura más alta, dice Eric Loth, jefe del proyecto de la turbina masiva, que está financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Eficiencia de un aerogenerador
La segunda consiste en elevar las palas hacia la atmósfera, donde el viento sopla con mayor intensidad. Esto aumenta el “factor de capacidad” de la turbina, es decir, la cantidad de energía que produce realmente en relación con su potencial total (o más coloquialmente: la frecuencia con la que funciona).
La historia del desarrollo de la energía eólica ha sido la historia de la ingeniería de turbinas cada vez más altas con palas cada vez más grandes. Es un asunto complicado y delicado. Las cosas altas y delgadas, colocadas en vientos fuertes, tienden a doblarse y flexionarse. Cuando las palas largas de las turbinas se doblan, pueden chocar contra la torre o el buje, como le ocurrió a este sistema danés en 2008 después de que le fallara el “freno” y quedara fuera de control:
Así que el tercer reto de la ingeniería es encontrar diseños y materiales que puedan soportar las tensiones que conllevan la altura y los vientos más fuertes. Esas tensiones son bastante intensas: mira este vídeo en el que los ingenieros prueban una enorme pala de turbina tirando de ella de un lado a otro con “el peso de aproximadamente 16 elefantes africanos”.
Tamaño del aerogenerador
La altura del buje de un aerogenerador es la distancia desde el suelo hasta el centro del rotor de la turbina. La altura del buje de los aerogeneradores terrestres ha aumentado un 59% desde 1998-1999, hasta alcanzar los 90 metros en 2020. Eso es casi tan alto como la Estatua de la Libertad. Se prevé que la altura media del buje de las turbinas marinas en Estados Unidos aumente aún más: de 100 metros (330 pies) en 2016 a unos 150 metros (500 pies), es decir, la altura del Monumento a Washington, en 2035.
El diámetro del rotor de una turbina, o la anchura del círculo barrido por las palas giratorias (los círculos punteados de la segunda ilustración), también ha crecido con los años. En 2010, ninguna turbina en Estados Unidos empleaba rotores de 115 metros (380 pies) de diámetro o más. En 2020, el 91% de las nuevas turbinas instaladas contaban con este tipo de rotores. El diámetro medio del rotor en 2020 era de unos 125 metros (410 pies), más largo que un campo de fútbol.
Los rotores de mayor diámetro permiten a los aerogeneradores barrer más superficie, captar más viento y producir más electricidad. Una turbina con palas más largas podrá captar más viento que las palas más cortas, incluso en zonas con relativamente menos viento. La capacidad de captar más viento a menor velocidad puede aumentar el número de zonas disponibles para el desarrollo eólico en todo el país. Debido a esta tendencia, las áreas de barrido del rotor han crecido un 570% desde 1998-1999.