Turbinas sin paletas: un nuevo tipo de generador eólico

Los especialistas en energía alternativa han formado durante mucho tiempo un estereotipo sobre la apariencia correcta y eficiente de los generadores eólicos. Este estado de cosas no es para nada sorprendente, porque los generadores eólicos se construyen todos los años en todo el mundo, y estas son siempre enormes estructuras con palas, similares a los molinos de viento gigantes. En cuanto a los generadores eólicos sin veletas, la actitud hacia ellos, como regla, entre las personas alternativas es muy, muy escéptica.

Sin embargo, los desarrolladores de nuevas soluciones no tienen prisa por detenerse en su entusiasmo. Y así, en 2015, la empresa española Vortex Bladeless propuso una nueva versión y un modelo de solución lista para usar, que muestra cómo se pueden organizar los generadores eólicos que no son inferiores en efectividad a las veletas tradicionales, pero superándolos a ambos en términos de eficiencia y capacidad de producción instalación

Vortex Bladeless presentó el modelo y la disposición de trabajo de un generador eólico fundamentalmente nuevo, completamente diferente a los molinos de viento comunes. No hay palas girando en el viento, y no se prevén piezas giratorias grandes.

El generador no se parece en nada a un molino de viento; más bien, se asemeja a un gran bate de béisbol, montado verticalmente en un corral y balanceándose bajo la influencia del viento que sopla sobre él. Pero el viento no siempre sopla en ráfagas, alguien podría discutir, y ¿cómo entonces se balanceará este gigantesco murciélago, se doblará y se mantendrá inmóvil como un árbol? De hecho, ¡todo está completamente mal!

El principio de que un generador eólico vertical sin aspas oscilará en el viento no está relacionado con las ráfagas de viento. El principio es hacer girar el generador vertical mediante vórtices invisibles de aire formados en forma de cadena detrás de objetos cilíndricos, soplados por gas o circulados por un líquido en la dirección transversal.

Este fenómeno fue explicado en 1912 por Theodore von Karman, físico y especialista estadounidense en aerodinámica y aeronáutica. Y el fenómeno de la formación de cadenas de vórtices alrededor de un gas soplado o líquido aerodinámico, el eje vertical fue nombrado en honor del científico "Camino de bolsillo". Los desarrolladores establecieron este fenómeno como la base de un generador eólico sin cuchillas único.

Un generador eólico Vortex es la mitad del costo de producción que una turbina de paletas de capacidad similar, ¡y los costos de mantenimiento regulares son cinco veces menores! Además, la cantidad de gases de efecto invernadero emitidos es un 40% menor, el generador funciona más silenciosamente y es casi completamente seguro para pájaros y murciélagos.

En cuanto a la eficiencia en general, los generadores verticales sin aspas pueden instalarse en un área más pequeña y, por lo tanto, recibir más electricidad que los mismos generadores eólicos de aspas que requieren áreas enormes para que la turbina pueda girar. Este factor es extremadamente importante en la construcción de grandes parques eólicos, y se pueden instalar varios generadores verticales, y cerca uno del otro: la planta de energía resultará más compacta.

No solo eso, los desarrolladores verificaron la aerodinámica del sistema desde dos de sus generadores eólicos cuando uno estaba detrás del otro, y resultó que el que estaba detrás se balanceaba aún más, porque reutilizaba los vórtices del primero.

Los autores del proyecto están seguros de que para los hogares privados habrá suficientes mini generadores eólicos Mini de 12.5 metros de altura para una potencia nominal de 4 kW, y los modelos Gran desarrollados a 1 MW cada uno formarán la base de grandes parques eólicos.Incluso en la etapa inicial de investigación, en 2012, los inversores europeos invirtieron alrededor de 1,000,000 de euros en Vortex Bladeless, y hasta el día de hoy el proyecto parece muy prometedor.

Estructuralmente, el molino de viento consta de dos partes. La parte superior tiene una superficie irregular, y es la que se balancea y genera vórtices de aire del camino de bolsillo a su alrededor. En la parte inferior estacionaria de la estructura hay elementos de un generador eléctrico.

La configuración está diseñada para que la acumulación ocurra a la frecuencia de resonancia, que coincide con la frecuencia de los vórtices en la pista de Karman formada. Entonces, el viento balancea la parte superior del molino de viento, utilizando el fenómeno de la resonancia mecánica. Y si antes tal resonancia destruía puentes y otras estructuras, ahora podrá generar electricidad, mostrando su potencial destructivo más amigable.

Al principio, los especialistas de la compañía probaron con éxito prototipos de 2 kW diseñados para soplar viento a una velocidad de 1,5 a 7 m / s; Los modelos de 4 kW están diseñados para 3-15 m / s, por lo que es posible escalar hasta unidades de megavatios. Los componentes principales de los futuros parques eólicos en los nuevos generadores son los generadores verticales Vortex Bladeless de 1 MW, de 150 metros de altura, desde los cuales será posible ensamblar una gran planta de energía de la capacidad requerida.

Los desarrolladores, por supuesto, no revelan todas las sutilezas, pero se sabe algo. En la base de la parte móvil hay dos anillos de imanes repulsivos, de modo que cuando el viento dobla la estructura en una dirección, los imanes tiran en la otra dirección, y estos pequeños movimientos de empuje y empuje solo contribuyen a la manifestación de la energía cinética que ocurre durante el balanceo circular de la torre, que luego convertido en energía eléctrica utilizando un alternador lineal. La frecuencia de oscilación de la torre alcanza 20 Hz.

La investigación continuó durante mucho tiempo, y en varias etapas se mejoró continuamente el dispositivo, se fabricaron más de 200 modelos, y cada uno de ellos fue probado por desarrolladores en un túnel de viento para que la geometría del mástil finalmente permitiera recolectar la mayor cantidad de energía eólica posible, y para que la frecuencia natural del mástil Vortex Bladeless podría cambiar para ajustarse a la resonancia con la pista Pocket.