Los investigadores han modelado la dinámica de fluidos de las turbinas eólicas multirrotor, y cómo interactúan en los parques eólicos. La investigación demuestra una clara ventaja para un modelo de turbina con cuatro rotores.

Con sus 220 metros de diámetro, Las turbinas eólicas del futuro parque eólico de Dogger Bank en el Mar del Norte son las más grandes del mundo. Pero grande más grande más grande no es necesariamente el mejor cuando se trata de turbinas eólicas.

Investigadores de la Universidad de Aarhus y la Universidad de Durham en el Reino Unido ahora han modelado la dinámica de fluidos de turbinas eólicas de múltiples rotores a través de simulaciones numéricas de alta resolución. y resulta que las turbinas eólicas con cuatro rotores sobre una base tienen una serie de ventajas.

Una turbina eólica recolecta energía del viento entrante, pero cuando el viento pasa por las palas de la turbina, se crea una región con velocidades de viento más bajas y turbulencias más altas, llamada estela de turbinas eólicas. Una segunda turbina eólica aguas abajo se ve afectada por esta turbulencia de varias formas. En primer lugar, produce menos energía, y en segundo lugar, se aumenta la carga estructural.

"En el estudio, Descubrimos que las turbulencias y las corrientes a raíz de las turbinas se recuperan mucho más rápido con las turbinas de múltiples rotores. Esto significa que, con rotores múltiples, una segunda turbina aguas abajo producirá más energía y estará sujeta a menos carga y estrés, porque la turbulencia es correspondientemente menor, "dice Mahdi Abkar, profesor adjunto del Departamento de Ingeniería, Universidad de Aarhus y experto en física de flujos y turbulencias.

Menos costo, menos molestias, mas energia

Una turbina eólica con más de un rotor genera menos turbulencias, y el viento se "restaura" más rápido, lo que significa una mayor producción de energía. Y este es un conocimiento importante en un momento en que los aerogeneradores son cada vez más grandes, y por tanto también cada vez más caro.

"Siempre puede aumentar su producción de energía aumentando el diámetro de las palas del rotor, pero existen importantes desafíos estructurales en la construcción de estas construcciones masivas con diámetros que exceden los 150 metros. Los requisitos de material aumentan, el transporte de las estructuras es engorroso y caro, y resulta más costoso mantener las turbinas eólicas, "dice Mahdi Abkar.

Una turbina con cuatro rotores cuesta aprox. 15% menos para construir que una turbina con un rotor, aunque las cuchillas cubren la misma área en total. Al mismo tiempo, una construcción con cuatro rotores es mucho más ligera y, por tanto, más fácil de transportar. Y si uno de los rotores deja de funcionar, el resto de la turbina seguirá produciendo energía, a diferencia de las turbinas eólicas ordinarias.

Además, los investigadores han descubierto que las turbinas de varios rotores individuales en realidad producen un poco más de energía que las turbinas de un solo rotor:aprox. 2 más.

"Hemos explorado varias geometrías y dinámicas diferentes de turbinas multirrotor y hemos descubierto que la construcción óptima es una turbina con cuatro rotores lo más separados posible. Esto último da como resultado menos turbulencia aguas abajo y una estabilización más rápida de la estela detrás del turbinas de viento, "dice el profesor asistente Mahdi Abkar.