Una metodología híbrida fomenta las innovaciones en el sector de la energía eólica
Aprovechar el potencial de la energía eólica, una fuente de energía renovable fundamental, es crucial si Europa quiere lograr abandonar su dependencia de los combustibles fósiles. La energía eólica está favoreciendo nuevas oportunidades económicas: solo en Europa, este sector emplea a 280 400 personas. Con todo, mantener la ventaja competitiva de Europa en este sector e introducir innovaciones para hacer más eficiente la energía eólica constituye un reto continuo. Por ejemplo, el sector necesitará aumentar de forma notable el tamaño promedio de los aerogeneradores en un futuro próximo a fin de satisfacer la demanda y, al mismo tiempo, garantizar la fiabilidad y la rentabilidad de la producción. «Si no cambiamos las metodologías de prueba actuales, será necesario llevar a cabo pruebas físicas de componentes más grandes —afirma la coordinadora del proyecto INNTERESTING, Mireia Olave, de IKERLAN (España)—. Estas pruebas pueden ser muy caras y lentas». En muchos casos, la flexibilidad de los bancos de pruebas empleados —las infraestructuras creadas para validar la tecnología— puede verse limitada por el entorno circundante y, a menudo, deben desmantelarse después.
Nuevos métodos para probar las tecnologías eólicas
En el proyecto INNTERESTING, financiado con fondos europeos, se trató de abordar este problema al eliminar de primeras la necesidad de emplear estos grandes bancos de pruebas. En cambio, la idea era desarrollar una metodología híbrida novedosa, que combina prototipos a menor escala con la modelización por ordenador de alta tecnología. Dicha metodología permitiría a los desarrolladores evaluar la fiabilidad de los componentes de aerogeneradores más grandes, sin necesidad de probarlos físicamente. El equipo del proyecto identificó tres etapas clave en esta metodología. En primer lugar, se efectuaron pruebas físicas a medida simplificadas. «Nos percatamos de que se podían hacer pruebas simplificadas con prototipos más pequeños, lo que sería más barato y rápido», explica Olave. A continuación, se desarrollaron pruebas virtuales avanzadas, con las que se puede evaluar la vida útil y la durabilidad de la tecnología. En su diseño se tuvieron en cuenta diferentes incertidumbres y variabilidades como, por ejemplo, el material utilizado y las incertidumbres de carga. Por último, se llevarían a cabo técnicas de escalamiento virtual, en las que se pueden valorar la fiabilidad y el comportamiento de por vida de los componentes a tamaño real.
Aplicación de la metodología a estudios de caso reales
La metodología se demostró a través de tres estudios de caso. El primero se centró en los componentes de un aerogenerador marino de 20 MW, con un diámetro de 7 m y una vida útil requerida de 40 años. El segundo se basó en una caja de engranajes para un aerogenerador terrestre de 10 MW, en el que se tuvieron en cuenta aspectos críticos como los niveles de densidad de par y las necesidades de lubricante. «El tercer caso de estudio involucró un aerogenerador de 3,4 MW», comenta Olave. «En el proyecto, queríamos identificar formas de ralentizar la propagación de grietas y aumentar la vida útil general de los componentes».
Lograr eficiencias en la fase de desarrollo
Gracias a estos estudios de caso, el equipo del proyecto INNTERESTING logró demostrar la capacidad de la metodología para probar componentes de aerogeneradores a gran escala de una manera mucho más eficiente. «Esta metodología se puede emplear no solo para probar y validar componentes —agrega Olave—, sino también para obtener conocimientos más detallados de los materiales, los procesos de fabricación y los modos de fallo que, de otro modo, serían muy costosos de recabar». Por lo tanto, se ha demostrado que combinar pruebas a menor escala, más económicas y rápidas, con técnicas de escalamiento de alta tecnología permite lograr resultados de rendimiento fiables. Otro aspecto a tener en cuenta es la capacidad de determinar la probabilidad de fallo de un componente. «Confiamos en que esta metodología revolucionaria se emplee para probar componentes de aerogeneradores más grandes en el futuro, lo que reducirá la necesidad de construir grandes bancos de pruebas —concluye Olave—. Esto ayudará al sector europeo de la energía eólica a ahorrar tiempo y dinero durante el proceso crítico de desarrollo de productos».
Palabras clave
INNTERESTING, eólica, energía, aerogenerador, renovable, combustible fósil, marino
