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Smart Monitoring, Inspection and Life-Cycle Assessment of Wind Turbines

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Turbinas eólicas en perfectas condiciones gracias a unos sensores económicos

Un nuevo sistema de supervisión emplea sensores baratos para inspeccionar y controlar de manera eficiente la estructura y el rendimiento de las turbinas eólicas, lo cual podría resultar en una mayor vida útil para esta importante fuente de energía renovable.

Cambio climático y medio ambiente

La Unión Europea, como parte de sus esfuerzos integrales para reducir las emisiones de carbono y frenar el cambio climático, busca alternativas a la producción de energía basada en combustibles fósiles. La energía renovable, especialmente la eólica, constituye una de las tecnologías sostenibles preferidas. La producción de energía eólica representa casi la mitad de la capacidad mundial de generación procedente de fuentes de energía renovable. Es limpia y sostenible, pero uno de los inconvenientes de las turbinas eólicas es su vida útil relativamente corta, además de sus altos costes de explotación y mantenimiento. Eleni Chatzi, directora del grupo de Mecánica y Supervisión de Estructuras en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zürich), comenta: «Dado que muchas turbinas eólicas están cerca de alcanzar el final de su vida útil, las partes interesadas y los responsables políticos están percatándose de la necesidad de contar con métodos fiables para evaluar el ciclo de vida. Por desgracia, como las herramientas actuales aún no han alcanzado la madurez de la tecnología de las turbinas eólicas, la inspección visual y las evaluaciones fuera de línea siguen siendo la tónica habitual». Aquí es donde entra en juego el proyecto WINDMIL (Smart Monitoring, Inspection and Life-Cycle Assessment of Wind Turbines), financiado por el Consejo Europeo de Investigación y dirigido por Chatzi, en el que se desarrolla un método más eficaz y rentable para supervisar turbinas eólicas. El resultado es WINDMIL Suite: una tecnología de supervisión a largo plazo que emplea sensores de bajo coste para proporcionar información en tiempo real sobre el estado de la estructura a lo largo de su ciclo de vida.

Cómo diagnosticar una turbina eólica

Según Chatzi, la mayoría de las turbinas eólicas actuales cuentan con los denominados sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA, por sus siglas en inglés) A lo que agrega: «Si bien estos sistemas supervisan una serie de parámetros, por ejemplo las revoluciones por minuto, la energía producida y las característica del viento, no ofrecen información estructural relevante como, por ejemplo, daños, fatiga y deterioro». Para solventar esta situación, el proyecto WINDMIL ha incluido información estructural en el ciclo de evaluación de la estructura de las turbinas eólicas. «A través de medir la respuesta estructural y el rendimiento general de la turbina, podemos diagnosticar su estado. Esto nos permite planificar de manera óptima su funcionamiento y mantenimiento y, por lo tanto, posiblemente predecir, si no ampliar, su vida útil», explica Chatzi. El módulo de diagnóstico y predicción de WINDMIL fue validado empleado diferentes conjuntos de datos, que incluían conjuntos de datos producidos con extensas simulaciones matemáticas, datos de laboratorio de una maqueta de una turbina eólica a pequeña escala, datos SCADA generados en parques eólicos de toda Europa y datos de supervisión estructural de sensores instalados en turbinas eólicas.

Nuevos datos, nuevos resultados y nuevas oportunidades por delante

Como resultado de una adquisición reciente, el laboratorio de Chatzi posee ahora una turbina eólica a pequeña escala que sirve como laboratorio operativo. «Mediante el empleo de mediciones directas de respuesta extraídas de los componentes estructurales, como los álabes, la torre y los cimientos, estamos demostrando el potencial de WINDMIL para reducir los costes de explotación y mantenimiento, así como para prevenir daños», señala Chatzi. El proyecto sigue en curso y continúa generando datos y resultados nuevos. Además, ha propiciado varios proyectos de seguimiento y colaboración. Por ejemplo, la ETH Zürich colabora actualmente con la Universidad de Ciencias Aplicadas de Suiza Oriental para desarrollar un sistema microelectromecánico pionero basado en la presión superficial y un sistema de medición acústica inteligente para la supervisión de álabes de turbinas eólicas. «WINDMIL ha creado una línea de investigación pujante con múltiples oportunidades para transferir nuestros resultados a la práctica actual», concluye Chatzi.

Palabras clave

WINDMIL, turbinas eólicas, energía renovable, cambio climático, energía eólica

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