Dos investigadores en energía eólica de CENER son los coautores de un artículo publicado el pasado mes de octubre en la revista científica Science. Investigadores de más de 19 organizaciones internacionales han participado en la creación de este artículo, que se titula «Grandes retos para la ciencia de la energía eólica». Vamos a ver cuáles son.
El artículo del que dos investigadores de CENER han sido coautores, ha sido liderado por técnicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL) y de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). En él, se detallan tres grandes retos de la eólica en investigación para que vaya ganando más peso como una de las principales fuentes energéticas a nivel global. El objetivo es continuar con su desarrollo tecnológico, para que esta tecnología de generación vaya superando los retos que se le propongan, a la vez que siga siendo económicamente competitiva.
El origen de este artículo es una reunión que organizó NREL en octubre de 2017 en Boulder (Colorado) en la que participaron un grupo de investigadores internacionales, procedentes de 15 países, para debatir y analizar las opciones del futuro sistema eléctrico que tenga la energía eólica como una de sus principales fuentes de energía limpia.
Xabier Munduate, investigador del Departamento de Energía Eólica de CENER fue el único representante español en esta reunión en la que se describieron los tres grandes retos en los que la eólica debe avanzar:
- Mejorar el entendimiento de los fenómenos atmosféricos.
- Mejorar la aerodinámica, la dinámica estructural y la hidrodinámica de los aerogeneradores.
- Optimizar el diseño y la operación de las plantas eólicas.
Primer reto: los fenómenos atmosféricos
La energía eólica es un recurso heterogéneo altamente dependiente de la ubicación geográfica, así como de las condiciones del terreno. En el mar, el recurso eólico depende de un conjunto diferente de variantes meteorológicas como la brisa, la proximidad a tierra firme, la temperatura del agua respecto a la del aire, la altura de las olas etc.
Es por ello que para optimizar las instalaciones eólicas y aprovechar al máximo la producción de las mismas, es necesario mejorar los conocimientos acerca de las ubicaciones geográficas donde se construyen plantas.
Segundo reto: aerodinámica, dinámica estructural e hidrodinámica
Un aerogenerador en funcionamiento solo tiene un movimiento que resalte a la vista, la rotación de sus palas. Sin embargo, todo el sistema está en continuo movimiento debido a las fuerzas que en él influyen desde todas direcciones y a lo largo de toda su vida útil de 20 años o más. Por ello, la dinámica de la respuesta de la turbina a lo largo de este periodo constituye un campo de investigación adicional significativa.
Las grandes turbinas del futuro operarán por encima de la capa atmosférica frecuentemente estudiada, y allí encontrarán desafíos como las diferencias verticales en la velocidad del viento. Por tanto, el futuro de la eólica pasa no solo por entender mejor las condiciones atmosféricas, sino también por averiguar cuáles son los factores críticos en la eficiencia de la generación de energía y en la seguridad estructural en los diseños.
En cuanto a la seguridad estructural es importante el conocimiento en condiciones climáticas extremas como huracanes y ciclones tropicales, frecuentes en zonas donde se planean grandes despliegues de energía eólica marina como la costa este de Estados Unidos o en el Océano Pacífico en áreas cercanas a Corea, Taiwán y Japón.
Tercer reto: investigación de la integración de las centrales eólicas en la futura red eléctrica
Las plantas de energía eólica hoy en día pueden satisfacer muchas de las necesidades de la red actual, pero es necesario realizar investigación adicional para abordar cómo las plantas eólicas del futuro se pueden utilizar para satisfacer las demandas de una red basada en convertidores. El camino para hacer realidad este futuro requerirá una investigación sustancial en las intersecciones del modelado de flujo atmosférico, la dinámica individual de las turbinas, el control de la planta eólica y el funcionamiento de un sistema eléctrico más extenso. El tercer gran desafío abarca tres áreas de investigación: los controles de las plantas de energía eólica, la red eléctrica dominada por convertidores y los métodos computacionales de datos y modelos integrados para el análisis y la operación del sistema.
Aquí puedes leer el artículo completo publicado en la revista científica Science.
