Es posible que las turbinas eólicas marinas construidas de acuerdo con los estándares actuales no puedan soportar las poderosas ráfagas de un huracán de categoría 5, creando un riesgo potencial para cualquiera de estas turbinas construidas en áreas propensas a huracanes, nuevos programas de investigación dirigidos por la Universidad de Colorado en Boulder.

El estudio, que se llevó a cabo en colaboración con el Centro Nacional de Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU. En Golden, Colorado, destaca las limitaciones del diseño actual de las turbinas y podría proporcionar una guía para los fabricantes e ingenieros que buscan construir más turbinas resistentes a huracanes en el futuro.

El desarrollo de la energía eólica marina en los EE. UU. Se ha incrementado en los últimos años, con proyectos en consideración o ya en marcha en la mayoría de los estados costeros del Atlántico desde Maine hasta las Carolinas, así como la Costa Oeste y los Grandes Lagos. El primer parque eólico marino a gran escala del país, compuesto por cinco turbinas, inició operaciones comerciales en diciembre de 2016 frente a las costas de Rhode Island.

Los estándares de diseño de turbinas se rigen por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Para turbinas marinas, no existen pautas específicas para los vientos con fuerza de huracán. Las turbinas marinas se pueden construir más grandes que las turbinas terrestres, sin embargo, debido a la capacidad del fabricante para transportar componentes moldeados más grandes, como palas, por medio de un carguero en lugar de por tierra por ferrocarril o camión.

Para el estudio, Los investigadores de CU Boulder se propusieron probar los límites del estándar de diseño existente. Debido a la falta de datos de observación a lo largo de la altura de una turbina eólica, en su lugar, utilizaron simulaciones de remolinos grandes para crear un huracán poderoso con una computadora.

"Queríamos comprender el peor de los casos para las turbinas eólicas marinas, y por huracanes, eso es una categoría 5, "dijo Rochelle Worsnop, investigador graduado en el Departamento de Ciencias Atmosféricas y Oceánicas (ATOC) de CU Boulder y autor principal del estudio.

Estas simulaciones de alta resolución única demostraron que en condiciones de Categoría 5, la velocidad media del viento cerca de la pared del ojo de la tormenta alcanzó los 90 metros por segundo, muy por encima del umbral de 50 metros por segundo establecido por los estándares actuales.

"Se han observado vientos de esta magnitud en huracanes antes, pero solo en unos pocos casos, y estas observaciones a menudo se cuestionan debido a las condiciones peligrosas y las limitaciones de los instrumentos, ", dijo George Bryan de NCAR y coautor del estudio." Mediante el uso de simulaciones de remolinos grandes, podemos mostrar cómo se pueden desarrollar esos vientos y dónde ocurren dentro de los huracanes ".

Es más, los estándares actuales no tienen en cuenta el viraje, una medida del cambio en la dirección del viento en un tramo vertical. En la simulación, La dirección del viento cambió hasta en 55 grados entre la punta del rotor y su buje, creando una tensión potencialmente peligrosa en la hoja.

Los hallazgos podrían usarse para ayudar a los desarrolladores de parques eólicos a mejorar los estándares de diseño, así como para ayudar a las partes interesadas a tomar decisiones informadas sobre los costos. Beneficios y riesgos de colocar turbinas en áreas propensas a huracanes.

"El estudio ayudará a informar las opciones de diseño antes de que aumente el desarrollo de la energía eólica marina en las regiones propensas a huracanes, "dijo Worsnop, quien recibió fondos del Programa de Becas de Investigación para Graduados de la Fundación Nacional de Ciencias para realizar esta investigación. "Esperamos que esta investigación ayude a los fabricantes y desarrolladores de turbinas eólicas a aprovechar con éxito el recurso eólico increíblemente poderoso más allá de nuestras costas".

"El éxito podría significar la construcción de turbinas que puedan sobrevivir a estas condiciones extremas, o entendiendo el riesgo general para que los riesgos se puedan mitigar, quizás con instrumentos financieros como seguros, "dijo la profesora Julie Lundquist de ATOC y el Instituto de Energía Renovable y Sostenible de CU Boulder (RASEI), coautor del estudio. "La siguiente etapa de este trabajo sería evaluar la frecuencia con la que estos vientos extremos afectarían a un parque eólico marino en la costa atlántica durante los 20 a 30 años de vida útil de un parque eólico típico".

Los hallazgos se publicaron recientemente en línea en la revista. Cartas de investigación geofísica , una publicación de la American Geophysical Union.