Agricultores de viento pueden pronto utilizar enjambres de drones para solucionar el dolor de cabeza de la turbulencia de viento descendente e identificar los lugares más eficientes para plantas de turbinas de viento, gracias a un equipo de investigadores de Suiza.
Los investigadores han desarrollado un nuevo drone con un conjunto de sensores que puede reunir datos precisos sobre los terrenos complejos y corrientes de aire en los parques eólicos (crédito: esuslo/Depositphotos)
Las centrales eólicas parecerían ser parte de la mezcla de producción de energía mundial del futuro, pero ser sostenible, a gran escala los parques eólicos de multi-megavatios deben resultar tan económicamente eficiente como sea posible.
Donde colocar las turbinas dentro de un parque eólico es actualmente un importante dolor de cabeza para los administradores y financistas debido a un fenómeno conocido como "efecto raíz". Como el viento pasa a través de una turbina, el flujo de aire disminuye el poder, se extiende y crea turbulencia (como la estela de un barco). Esto puede disminuir las salidas de potencia de las turbinas río abajo en un 40 por ciento y causar desgaste en las piezas.
El desafío es colocar turbinas eólicas en lugares dentro de un área disponible que minimizarán el impacto que cada turbina tiene en la capacidad de producir energía. Al mismo tiempo, los costes de infraestructura tales como cables eléctricos deben también reducirse al mínimo – las turbinas necesitan estar espaciadas tan cerca como sea posible dentro de las limitaciones del efecto raíz.
Hasta ahora, los administradores de granjas de viento han tenido que basarse en fórmulas matemáticas, ensayos en túnel de viento y equipo modelado para guiar la colocación de las turbinas eólicas individuales. Pero por supuesto, un túnel de viento no puede capturar los comportamientos complejos del viento en un terreno real en el tiempo.
Para lograr la máxima eficiencia, existe una necesidad urgente de herramientas que pueden utilizarse para hacer mediciones precisas y crear simulaciones precisas de colocaciones de las diferentes turbinas de viento.
Con este desafío en mente, un equipo interdisciplinario de expertos en hardware y software con especialidades en aerodinámica, flujo atmosférico, física, tecnología y ciencia de los materiales del Instituto Federal suizo de tecnología han desarrollado un nuevo drone con un conjunto de sensores que puede reunir datos precisos sobre los terrenos complejos y corrientes de aire en los parques eólicos.
Los investigadores son los primeros en desarrollar y tener un campo prueba para un drone instrumentado que puede medir, en detalle, el flujo de aire de cerca y la dirección del viento de un parque eólico.
"Estas medidas deben acelerar el desarrollo de herramientas de simulación que se pueden utilizar para optimizar la colocación de aerogeneradores en parques eólicos onshore y offshore," dijo el investigador principal Dr. Ndonga Chokani.
En esta etapa, el drone funciona como un sensor siete, sonda aerodinámica de respuesta rápida que puede hacer mediciones resueltas en tiempo. Se basa en tecnología de medición ya utilizada en centrales eléctricas convencionales, que originalmente fue desarrollada en el Instituto Federal suizo de tecnología.
Ahora que los investigadores han probado el concepto, esperan ampliar las capacidades de los drones. Su próximo paso será probar varios drones instrumentados volando en un enjambre para hacer medidas simultáneas.
La investigación fue discutida en la 69ª reunión anual de la división de APS de dinámica de fluidos en Portland, Oregon, a principios de esta semana.
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