Jinetes en la tormenta: GE está construyendo una turbina eólica capaz de soportar intensos tifones y huracanes

Al igual que los huracanes en el Atlántico norte, los tifones representan una amenaza permanente para países como Japón, Filipinas, China y otras naciones de la Cuenca del Pacifico. El año pasado, la región sufrió 11 de estos ciclones tropicales, cuyos vientos pueden arrojar vehículos al aire, desarraigar árboles y arrancar techos de las casas.

También son una amenaza para la adopción de la energía eólica en naciones insulares como Japón, donde la energía eólica representa una pequeña – 3,4 gigavatios – pero creciente fuente de generación. Los ingenieros de GE trabajan ahora para asegurarse de que los nuevos parques eólicos puedan hacer frente a situaciones extremas de la naturaleza.

Una turbina eólica “estándar” puede resistir velocidades del viento de hasta 42.5 metros por segundo, o aproximadamente 151 kilómetros por hora. Es decir, la misma fuerza que una tormenta de categoría 1, similar al huracán Nate que azotó Centroamérica el año pasado.

Por estos motivos, GE Renewable Energy está construyendo una turbina aún más potente. Desde su centro de excelencia de ingeniería en Roc Boronat, Barcelona, está trabajando en una clase especial de turbina llamada 4.2-117. Puede soportar tifones violentos con ráfagas de hasta 57 metros por segundo o 206 kilómetro por hora. “Estas turbinas son una clase especial de turbina”, nos cuenta Ismael Hidalgo, supervisor de ingeniería onshore de GE Renewable Energy, quien lidera el equipo responsable del diseño de estas máquinas.

¿Cómo hacen esto? Primero, una breve lección sobre ingeniería de turbinas. Existe una simple regla general para las turbinas eólicas: cuanto más grandes son las palas, o el diámetro del rotor, más potencia pueden generar.Las turbinas eólicas de GE prestan servicio en todo el mundo. Imagen superior: las turbinas que alimentan el parque eólico de Ararat en Australia. Imagen principal: un técnico de GE realiza el mantenimiento en una turbina eólica GE cerca de Galati, Rumania. Crédito de imágenes: GE Renewable Energy.Por ejemplo, el diámetro del rotor para un modelo onshore GE 1.7 MW es de 100 metros, que representa alrededor de la longitud de un campo de fútbol. Como su nombre indica, la turbina puede generar 1.7 MW. La versión de 4.8 MW tiene 158 metros – un poco más alta que la torre Glories (antes conocida como Torre Agbar). Así se puede ver como este extra de longitud marca la diferencia.

Las palas más largas suelen ser mejores porque funcionan como una palanca y necesitan menos viento para hacer girar el generador. Están principalmente constituidas de fibra de vidrio y diseñadas para flexionarse y soportar las fuerzas que provoca el viento a su paso.

Se podría pensar que la solución es obvia: palas más cortas. Evidentemente – la turbina 4.2-117 de GE, resistente a tifones, tiene un diámetro de rotor relativamente modesto de 117 metros, lo cual, según Hidalgo, es fundamental para reducir la carga mecánica en la torre.

No obstante, la prueba de tifones implica ajustar también las dimensiones de otras partes principales de la turbina. Por ejemplo, la torre que sostiene la turbina y el rotor está hecha de acero con un espesor mayor que el habitual. La torre de mayor espesor ancla la turbina como un inmenso árbol secoya. Toda la turbina 4.2-117 pesa alrededor de 460 toneladas, que son 10 a 15 toneladas más que una turbina estándar. A pesar de una menor longitud de palas, la turbina 4.2-117 aún obtiene potencias altas, generando 4.2 MW. Es natural preguntarse cómo las palas de la turbina siendo más cortas consiguen potencias de salida altas. Hidalgo explica que la energía eólica es un factor del área de barrido de las palas y la velocidad del viento. Entonces los vientos inusualmente fuertes permiten conseguir mayores potencias de salida.

Otra ventaja: las palas más cortas son más fáciles de transportar en carretera. “A veces estás limitado por las infraestructuras en Japón, por lo que necesitas palas que realmente puedan acceder al área para tu parque eólico”, dice Hidalgo, y agrega que se necesitan nueve camiones para transportar la turbina a su ubicación.

Las turbinas resistentes a los tifones tienen mucho sentido en Japón, donde la temporada de tifones comienza a finales de agosto y dura hasta finales de octubre. Aproximadamente 30 tifones y tormentas tropicales se forman cada año en el noroeste del Océano Pacífico, y varios de ellos tocan tierra en Japón.

Estas robustas turbinas podrían funcionar en cualquier parte del mundo. En términos climáticos estrictos, un tifón no es muy diferente de un huracán o un ciclón. Eso significa que las turbinas 4.2-117 podrían mantenerse erguidas en las tempestuosas pampas de Argentina, en la costa del Golfo de los Estados Unidos o en la India.

GE comenzará a ensamblar un prototipo de su turbina a prueba de tifones en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en los Países Bajos en el mes de junio. La turbina también se someterá a seis meses de pruebas rigurosas. “Estamos construyendo una turbina para resistir eventos muy específicos”, dice Hidalgo. “Entonces simularemos condiciones extremas y veremos si los datos recopilados coinciden con nuestros valores esperados”.