Así es el revolucionario aerogenerador de doble rotor: logra un 15% más de energía y es más barato

Es una industria en constante evolución, en la que China sigue desarrollando todo su potencial con aerogeneradores cada vez más grandes y potentes, como este con 260 metros de diámetro del rotor. Una de sus compañías estatales, Huaneng Group (CSSC), acaba de anunciar que ha instalado el prototipo de Sairui, el primero del mundo en utilizar un doble rotor en tándem.

Hay quien lo ve como un proyecto destinado a fracasar, por las complejidades que implican dos rotores tan juntos y las dificultades que tendrán para aprovechar la aerodinámica, pero desde la compañía están convencidos de su viabilidad. De hecho, los responsables de Huaneng afirman que Sairui será un 15% más eficiente que los aerogeneradores tradicionales. Y no sólo eso: permitirá reducir el tamaño de las palas casi a la mitad, lo que implica un mayor número de unidades en los grandes parques eólicos, con lo que la capacidad de generación de energía "puede aumentar significativamente en más de un 50%, ahorrando mucho terreno y recursos energéticos".

Más capacidad

El CSSC lleva tiempo investigando en torno a la posibilidad de aprovechar ambos extremos de la góndola para instalar dos rotores a través del plan nacional de I+D "Investigación tecnológica clave de nuevos dispositivos de conversión de energía eólica de alta eficiencia". 

El pasado 13 de mayo, la empresa estatal inició la fase de pruebas de Sairui tras acoplar el rotor delantero y el trasero a la góndola en el parque eólico de Tongyu, en Jilin (China). Se convierte así, con una potencia nominal de 2,7 MW, en el primer aerogenerador en tándem del mundo.

Inauguración de Sairui, el aerogenerador de doble rotor Huaneng Omicrono

No es la única innovación presente en este proyecto, ya que desde la compañía señalan de manera escueta una serie de logros inéditos hasta la fecha asociados a esta turbina. El desarrollo de Sairui ha supuesto, por ejemplo, el primer conjunto de palas aerodinámicamente acopladas de varias hélices, el primer sistema de transmisión independiente totalmente desacoplado o el primer software de optimización del diseño de aerogeneradores multipala, entre otras innovaciones. 

Además, según indican en su web, esta unidad en tándem tiene menos requisitos en cuanto a materiales, fabricación, transporte, instalación, funcionamiento y mantenimiento que las turbinas tradicionales, por lo que su coste se reduce en, al menos, un 10%. Sus perspectivas de aplicación, si las pruebas de campo resultan positivas, se centran en las zonas costeras del noreste, noroeste y este de China.

[El revolucionario aerogenerador que lo cambiará todo: produce electricidad sin viento]

La labor del Instituto Huaneng Quingneng, la división encargada de este nuevo prototipo, se centró en investigar "el principio de captura de energía en cascada aerodinámica de palas de múltiples etapas", según cuentan en su propia web. Eso implicó el desarrollo de un nuevo tipo de palas y un sistema de control coordinado. Para ello tuvieron que superar varios desafíos, como la baja eficiencia de captura de la energía eólica o el excesivo tamaño de las palas, que complican sobremanera la logística y reducen la potencia disponible en grandes granjas eólicas.

Lo habitual es que entre los aerogeneradores de un parque eólico haya una separación considerable, de unas 5 veces el diámetro de su rotor, para maximizar su rendimiento. En caso contrario, el conocido como "efecto estela" puede reducir significativamente la producción de energía. Es el rastro que deja cada turbina en los flujos de aire, lo que puede propiciar una velocidad del viento inferior y, por tanto, menos energía.

Las palas de Sairui recién instaladas Huaneng Omicrono

En este caso, aunque el rotor trasero produzca menos que el delantero, los técnicos del CSSC han intentado contrarrestarlo con una góndola en la que el estátor gira en sentido contrario al rotor. Eso implica un aumento de la potencia, por más que la velocidad del viento sea inferior. 

Una idea con solera

Lo más curioso de este proyecto es cómo los ingenieros chinos han retomado una idea que lleva ahí décadas para diseñar y fabricar un prototipo de grandes dimensiones. La primera solicitud de patente de un aerogenerador horizontal en tándem data de 1992: se basaba en aprovechar el flujo de aire tangencial o rotacional provocado por la pala giratoria de una turbina eólica.

En los diseños de un único rotor esa energía se pierde, un desperdicio que podría aprovecharse con un segundo rotor detrás del primero que aproveche ese flujo de aire para obtener, sobre el papel, hasta un 40% más de energía. La contrarrotación también implica otras ventajas, como la ausencia de cajas de engranajes o el centrado automático en el viento.

Aerogenerador eólico de eje vertical (VAWT) World Wide Wind Omicrono

Esta primera patente, que también proponía que las palas de la parte posterior fueran más pequeñas que las de la parte delantera para operar a distintos rangos de velocidad, ha tenido otras evoluciones, como la de la startup suiza Eotheme. En este caso, la turbina no fue más allá de las pruebas en un túnel de viento, donde se comprobó la eficiencia del prototipo del llamado Contra- Eole II. Con dos rotores de 0,8 m de diámetro y generadores independientes, el equipo demostró que, en comparación con un aerogenerador tradicional, la potencia máxima extraída aumentó en torno a un 9%.

Por su parte, los noruegos World Wide Wind presentaron el año pasado una prometedora turbina eólica doble con aspas en vertical (VAWT) más eficiente y capaz de resistir los fuertes vientos y el oleaje de los parques eólicos marinos. Sus ingenieros le han dado la vuelta al modelo estándar para presentar un modelo flotante con un diseño de doble turbina y aspas inclinadas que apuntan hacia el cielo. En vez de colocar las aspas paralelas a la torre, el equipo noruego ha optado por diseñarlas como si fueran las ramas de un árbol, en forma cónica, saliendo de la base en dirección vertical.

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