Ahora la ciencia permite optimizar espacio y generación en parques eólicos sin cambiar equipamiento

Prácticamente todos los aerogeneradores, que producen más del 5 por ciento de la electricidad mundial, se controlan como si fueran unidades individuales y autónomas, sin otras cerca, tanto si lo son como si no. Sin embargo, la inmensa mayoría forman parte de grupos de entre varias unidades y cientos de ellas. Esas turbinas eólicas agrupadas en parques eólicos se controlan para maximizar solo su propia producción individual de electricidad, como si fueran unidades aisladas sin efecto perjudicial en las turbinas vecinas.

Sin embargo, en los parques eólicos, las turbinas están deliberadamente agrupadas para conseguir beneficios económicos relacionados con el uso de la superficie (en tierra o en el mar) y con infraestructuras como carreteras de acceso y líneas de transmisión eléctrica. Esta proximidad entre aerogeneradores significa que suelen verse muy afectados por las estelas turbulentas producidas por sus vecinos situados en la dirección de donde viene el viento (a barlovento), un factor que los sistemas de control de las turbinas individuales no tienen en cuenta actualmente.

 

Viendo la cuestión exclusivamente desde el punto de vista de la física de flujo, colocar los aerogeneradores muy juntos en los parques eólicos es casi siempre perjudicial. Lo ideal para maximizar la producción total de energía sería ponerlos lo más separados posible. Pero teniendo en cuenta también la economía, eso último no resulta nada práctico porque aumentaría los costes asociados.

 

El equipo de Michael F. Howland, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha desarrollado un nuevo modelo de flujo que predice la producción de electricidad de cada turbina del parque en función de los vientos incidentes y de la estrategia de control de cada turbina. Aunque se basa en la física de flujo, el modelo aprende de los datos operativos del parque eólico para reducir los errores de predicción y la incertidumbre.

 

Sin cambiar nada de las ubicaciones físicas de las turbinas ni de los sistemas de hardware de los parques eólicos existentes, Howland y sus colegas han utilizado la modelización basada en la física y asistida por datos del flujo dentro del parque eólico y la producción de energía resultante de cada turbina, dadas las diferentes condiciones de viento, para encontrar la orientación óptima de cada turbina en un momento dado. Esto les permite maximizar la producción de todo el parque, en vez de intentar hacerlo en cada turbina por separado.

 

Hoy en día, lo más habitual es que cada aerogenerador detecte constantemente la dirección y la velocidad del viento entrante y utilice su software de control interno para ajustar su eje de rotación y orientar la turbina del mejor modo posible con respecto a la dirección desde la que viene el viento.

 

En cambio, con el nuevo sistema se tienen en cuenta otras cosas y la orientación de la turbina no necesariamente está ajustada totalmente a la dirección desde la que llega el viento. Por ejemplo, al desviar una turbina solo ligeramente (quizás unos 20 grados) de esa dirección, el aumento resultante de la producción de electricidad de una o más unidades situadas en la dirección hacia la que va el viento (a sotavento) será superior a la reducción de la producción de la primera unidad, con lo cual el resultado global del ajuste será un incremento neto.

 

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La ilustración muestra el concepto de control de flujo de un parque eólico. Hasta ahora, lo normal ha sido que las turbinas eólicas agrupadas funcionen para intentar maximizar solo su propia producción de energía individual, lo cual genera estelas turbulentas (mostradas en color morado) que reducen la producción de energía de las turbinas situadas a sotavento. El nuevo sistema de control para parques eólicos actúa teniendo en cuenta el conjunto en vez de cada unidad por separado. Gracias a ello, desvía las estelas de los aerogeneradores para reducir este efecto. Las estelas desviadas se muestran en color naranja. (Imagen: Victor Leshyk. CC BY-NC-ND 3.0)

 

Gracias a un sistema de control centralizado que tiene en cuenta todas estas interacciones, un conjunto de aerogeneradores puede incrementar su producción eléctrica. En un parque eólico de 3 aerogeneradores donde se probó el sistema, los niveles de producción eléctrica aumentaron significativamente, llegando incluso a alcanzar picos hasta un 32 por ciento superiores a la producción previa normal.

(Fuente: NCYT de Amazings)