Probablemente los hayas visto tal vez en viajes largos:turbinas eólicas con enormes, cuchillas rodantes hipnóticas, aprovechar la energía limpia del viento para convertirla en energía eléctrica. Lo que quizás no sepa es que debido a la explosión en la cantidad de turbinas eólicas en uso a medida que adoptamos fuentes de energía más limpias, estos parques eólicos posiblemente no sean tan productivos como podrían ser.

"Hemos estado diseñando turbinas para que las utilicen ellos mismos, pero ya casi nunca los usamos solos, "dijo el profesor de ingeniería mecánica de UC Santa Bárbara Paolo Luzzatto-Fegiz, cuya especialidad radica en la mecánica de fluidos. Históricamente, él dijo, las turbinas eólicas se utilizaron individualmente o en pequeños grupos, pero a medida que el mundo avanza hacia tecnologías energéticas más ecológicas, ahora se encuentran en grupos de cientos o miles.

El problema de estas grandes instalaciones es que cada máquina, que ha sido diseñado para extraer la mayor cantidad de energía posible del viento que se aproxima, puede que no "juegue bien" con los demás, Luzzatto-Fegiz explicó. Dependiendo de cómo estén situadas las turbinas entre sí y del viento predominante, aquellos que no están directamente en el camino del viento podrían dejarse extraer energía de un flujo de aire significativamente agotado.

"Estas turbinas ahora son muy buenas para extraer energía del viento, pero también forman estas sombras de viento muy grandes, "dijo Luzzatto-Fegiz, quien es el autor principal de "Modelos de arrastre para parques eólicos completamente desarrollados:efectos de la estabilidad atmosférica y un límite ideal para el rendimiento del parque eólico, "publicado en la revista American Physical Society Fluidos de revisión física . Similar a cómo las estructuras pueden atenuar el flujo de luz de un lado a otro, La energía eólica también se reduce a medida que fluye desde la parte delantera de la turbina a la parte trasera. El resultado es que no todas las turbinas de un parque eólico están a la altura de su potencial.

"Entonces, puedes ver que no se trata de empacar más turbinas en tu terreno, porque en algún momento alcanzas estos rendimientos decrecientes, ", dijo." Hay un punto en el que si sigues agregando turbinas, la cantidad de energía que obtienes es menor ".

Sin embargo, según Luzzatto-Fegiz y el coautor Colm-cille P. Caulfield, profesor de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, Hay formas de evitar este problema de la disminución de los retornos del viento. Y, ellos dijeron, estas mejoras podrían resultar en mejoras de órdenes de magnitud en la producción de energía de los parques eólicos.

La meta principal, según los investigadores, es dar acceso a todas las turbinas a un flujo de aire de alta velocidad, de la que pueden extraer una mayor cantidad de energía. Dado que el viento sobre la granja es mucho más rápido que entre las turbinas, Mezclar el flujo de aire en la estela de las turbinas con el aire de arriba podría ser la clave para sacar más provecho de su inversión en turbinas eólicas.

"Si pudieras inventar de alguna manera un dispositivo que para cada una de estas turbinas haga que estas estelas se mezclen muy rápidamente, potencialmente puede tener estas enormes mejoras, "Dijo Luzzatto-Fegiz.

Otra posible solución es una versión relativamente nueva de la turbina eólica, en el que las cuchillas giran sobre un eje vertical, como las cuchillas de un batidor de huevos, en oposición al eje horizontal tradicional.

"Por lo general, estos no funcionan tan bien por sí mismos, pero es significativo que esencialmente pueden causar una mezcla mucho más fuerte en sus estelas, " él dijo, "y la gente ha demostrado que si los colocas en una disposición en la que giran en direcciones opuestas entre sí, pueden producir una mezcla muy agradable".

Los modelos desarrollados por los investigadores podrían conducir a parques eólicos de mejor rendimiento, que en algunos casos puede que no requieran tantas turbinas como se pensaba anteriormente, reduciendo así los costes potenciales. Los modelos también podrían resultar en soluciones personalizadas que involucren el terreno específico de los sitios de la granja, y patrones climáticos locales.

"Estamos muy emocionados de poder modelar todo eso con mucha precisión, "dijo Luzzatto-Fegiz.