El crecimiento en capacidad instalada no ha estado proporcionado por el altruismo ecológico de otras épocas, sino por las fuertes inversiones, ganancias y el desarrollo científico alcanzado en este campo del saber. Es una realidad que los buenos emplazamientos sobre la superficie terrestre ya escasean, y los marítimos se hacen costosos, pero aún existen lugares con buen potencial y muy cerca de los consumidores. Estos no se explotan por la «supuesta» mala calidad del recurso eólico; sin embargo, esos sitios despiertan hoy el interés de usuarios y fabricantes de máquinas eólicas, lo que contribuye al desarrollo de diversos modelos de pequeñas máquinas, con capacidad para aprovechar un viento racheado y turbulento, sin llegar a destruirse. Actualidad y perspectivas Hoy en día, la industria eólica es una de las de mayor crecimiento en el sector de la energética solar. Las personas están acostumbradas a las turbinas eólicas en las llanuras, colinas o en el mar; no obstante, una visión relativamente nueva es que las turbinas de viento sean instaladas en edificios en las ciudades, tal como aparecen descritas en el número 51 de la revista Energía y tú. Esta es un área donde actualmente el potencial es prácticamente desconocido, y se puede convertir, en un futuro cercano, en una variante poco costosa para el suministro de electricidad a los habitantes de las ciudades. La generación de electricidad utilizando el viento en edificios implica retos importantes para los diseñadores y fabricantes, debido a que las turbinas estarán ubicadas en zonas de alta turbulencia y fuertes rachas de viento, condiciones que reducen la captación en el rotor y aumentan la fatiga en las partes y piezas de las máquinas, muchas de las cuales no han sido diseñadas para operar en estas condiciones, por lo que su utilización, en estos emplazamientos, ha traído el descrédito de muchos modelos que, para otros entornos, funcionan satisfactoriamente. Pequeñas aeroturbinas Desde hace algún tiempo se pueden identificar tres tipos fundamentales de turbinas eólicas para edificios: De eje horizontal: Las palas de la turbina giran alrededor de un eje horizontal, y es el modelo más extendido y establecido en el mercado actualmente. De eje vertical: Han tenido un progreso significativo en los últimos años y muchos sugieren que son las más adecuadas para el entorno urbano, ya que tienen un mejor desempeño en condiciones de viento turbulento. Turbinas eólicas acopladas: Este enfoque es muy diferente, debido a que las turbinas están diseñadas e instaladas para hacer uso del edificio, y éste se convierte en un concentrador de viento. Sin embargo, desde hace apenas dos años se ha desarrollado una serie de modelos que no es posible ubicar en un tipo definido, de los cuales se mostrarán algunas variantes en etapas de ensayos y experimentación. Pequeñas aeroturbinas de eje horizontal La energía eólica en los edificios es vista como un reto apasionante para los diseñadores e ingenieros, y ello se refleja en la gama de los diferentes enfoques que se adoptan. Estas instalaciones eólicas se están convirtiendo en una alternativa cada vez más popular, sobre todo en edificios comerciales; por ejemplo, la Cooperativa Financiera, edificio de servicios en Manchester, ha comenzado la instalación de dieciséis turbinas en su cubierta, siendo uno de los primeros parques eólicos en un edificio pequeño en Inglaterra (Fig. 1), aunque existen otras experiencias en Japón y Estados Unidos.
Las pequeñas aeroturbinas de eje horizontal son actualmente las más comunes instaladas en edificios. En todo el mundo, los fabricantes de pequeños aerogeneradores están ampliando sus modelos para ser utilizados en sitios urbanos. Entre los líderes de este sector, están el neozelandés Fortis y la serie AIR, los cuales ofrecen sus modelos para montaje en cubiertas. Uno de los más exitosos ha sido el Swift, desarrollado específicamente para ser instalado en los tejados de Edimburgo (Fig. 2).
Esta máquina puede entregar 1,5 kW. Su borde negro característico de 2,1 m de diámetro favorece la disminución del ruido en la turbina, pero las máquinas horizontales presentan grandes problemas, tal como se refleja en el artículo de pequeños aerogeneradores urbanos publicado en el mencionado número 51 de Energía y tú. Pequeñas aeroturbinas de eje vertical Utilizando el concepto de eje vertical, se inventó la turbina Darreius, en 1931, por el ingeniero francés George Darreius. Desde entonces, varios fabricantes diseñaron turbinas alrededor de un eje vertical, que han demostrado tener ventajas al instalarse en edificios. Algunos de los mejores prototipos de pequeñas aeroturbinas de eje vertical fueron desarrollados en Holanda y Canadá. Por ejemplo, fabricantes de ese tipo de máquinas, como Ecofys BV, afirman que este no es sensible a los cambios en la dirección del viento (Fig. 3), eliminando así una de las grandes limitaciones presentes en los aerogeneradores horizontales. Actualmente están disponibles varios modelos comerciales, pero los consumidores se muestran muy cautelosos con este tipo de tecnología.
En Europa se han obtenido avances significativos en este ámbito, y se han diseñado e instalado en las cubiertas de los edificios modelos del aerogenerador Turby, del tipo Darreius con el eje torcido (Fig. 4).
En este mismo concepto de aerogeneradores verticales está el caso de los NGUp (Fig. 5), pero no se instalan de la forma convencional, sino que su eje es colocado horizontalmente. Este posicionamiento permite no sólo aprovechar los vientos de componente horizontal que circulan por encima de la edificación, sino los verticales que chocan y suben por las paredes.
Turbinas eólicas acopladas
Existen en estos momentos propuestas más futuristas, y quizás hasta idealistas, en diferentes etapas de proyecto para instalaciones con características similares, pero con una integración eólica más armónica y de mayores expectativas en cuanto al suministro eléctrico a los consumidores (Fig. 7).
La entrega de potencia de una turbina eólica está restringida al límite de Betz. Este coeficiente de potencia (59,3%), obliga a los diseñadores a tomar diversos caminos para el diseño de turbinas que se aproximen a ese valor.
Nuevos modelos de aeroturbinas para sitios turbulentos
Aeroturbina Nheolis: Esta máquina incorpora tecnología de láser capaz de «ver» el viento, antes de que golpee las palas, por lo que la turbina puede optimizar su posición y ajustar las palas, para que el viento se utilice de manera más eficiente. Se estima que esto aumentará la producción de electricidad de la turbina hasta 5%. La tecnología patentada por Nheolis (Fig. 10), es comparable a la obtenida por aplastamiento de una manguera de jardín, en la que, pellizcando la manguera, se llega a una aceleración de la fuente. Con su nuevo diseño de aerogeneradores, Nheolis explota este fenómeno por vez primera.
Desafíos futuros
Si bien es un planteamiento osado, y puede que no se logre, es una propuesta que aporta nuevas ideas al panorama de pequeñas máquinas eólicas. Los diseñadores esperan que, debido a su configuración, pueda tener velocidades de arranque por debajo de turbinas convencionales, y de parada a mayores valores, sistemas de orientación sencillos y eficaces, y, en caso de lograrse parques con este diseño, pueda concebirse una utilización más intensiva del terreno disponible. Aún está muy lejos su materialización, pero el costo puede ser el verdadero talón de Aquiles de una pequeña turbina eólica. El mayor reto de este sector, y de la industria eólica a gran escala, también es la aceptación del público y la confianza en la tecnología. Este problema está ampliamente centrado en tres aspectos: la proximidad a las casas habitadas en los sistemas integrados a edificios, el efecto visual de la instalación de turbinas, y la seguridad estructural de la instalación. Por definición, un aerogenerador instalado en un edificio puede transmitir vibraciones a la estructura, por lo que cualquier efecto sobre la edificación o construcción debe ser probado y certificado, a fin de que dichas instalaciones no anulen la seguridad estructural, ni la de los habitantes. La acreditación y verificación de pequeñas aeroturbinas es un área todavía en desarrollo; por lo tanto, hay vacilación en el mercado en comparación con otras tecnologías de fuentes renovables de energía integradas a la cubierta de edificaciones, como son la solar térmica y la fotovoltaica. Actualmente no existe claridad en las normas para asegurar que una turbina pueda ser instalada y operada de forma segura en una edificación; tampoco existe certeza acerca del resultado esperado; no obstante, esas tecnologías deben imponerse. * Doctores en Ciencias Técnicas y profesores de la
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