Predicando en el desierto: esta turbina eólica puede soportar las tormentas de arena y el sol del clima desértico

En lo que respecta a las energías renovables, un desierto ardiente puede ser un oasis para la energía solar, pero hay dos grandes razones por las que los parques eólicos que se elevan entre las dunas de arena eran, hasta hace poco, solo un espejismo. “El calor y la arena dificultan que las turbinas eólicas estándares funcionen en el desierto”, dice Rebeca Calderón, que desde el Centro de Excelencia en Ingeniería de GE Renewable Energy en Barcelona, lidera este proyecto.

Al igual que nuestros cuerpos, los componentes electrónicos de una turbina son sensibles s a los golpes de calor y pueden fallar en condiciones de calor extremo, como un smartphone que se ha dejado a pleno sol del mediodía. Por lo tanto, parecería una osada iniciativa instalar un parque eólico de 50 MW en Omán, uno de los países más calurosos del mundo, cuyo paisaje carece, en su mayoría, de árboles y agua, y que está cubierto de arena. En Omán, situado en la punta de la sofocante península de Arabia, las temperaturas con frecuencia superan los 40 grados. Las tormentas de arena son habituales durante los meses de verano. Los vientos son tan violentos que levantan la arena hasta unos 1.500 metros de altura, formando nubes oscuras y amenazantes capaces de  tragarse ciudades enteras. Lo que Omán necesitaba eran turbinas capaces de soportar un clima tan duro, y Calderón y su equipo desarrollaron el producto idóneo. “Modificamos una turbina estándar para operar en estas condiciones”, dice.

Paradójicamente, mantener el calor y la arena alejados es algo que no va de la mano en eólica. Calderón y su equipo comenzaron cortando cuatro aberturas en la góndola de una turbina estándar. La góndola es la caja en la parte superior de la torre de la turbina que alberga el kit de producción de energía: la caja multiplicadora, el generador y el controlador. Luego, instalaron cuatro juegos de persianas, a modo de lamas, para cubrir estas aberturas. Las lamas actúan como una especie de filtro, permitiendo que el aire entre y salga de la góndola, pero bloqueando físicamente los granos de arena azotados por el viento. “En una tormenta de arena, la arena vuela en todas direcciones, pero este sistema mantiene el aire que circula por el interior de la turbina filtrado y limpio”, afirma Calderón.Imagen principal: Las dunas de arena en Dhofar. Omán está construyendo un parque eólico de 13 turbinas en Dhofar, que producirá un máximo de 50 MW cuando entre en funcionamiento en julio de 2019. Crédito de la imagen: Getty Images. Imagen superior: Rebeca Calderón y el equipo con quién lidera el proyecto desde Barcelona. Crédito de la imagen: GE Renewable Energy.

 

La resistencia de la arena es mayor en la parte inferior de la torre. Como cuándo vas a la playa y la arena se cuela por todas partes. Por eso los diseñadores instalaron cepillos pequeños en los estrechos espacios entre la torre y la góndola. Estos bloquean los granos de arena transportados por el viento que, de otra manera, se acabarían infiltrando en el interior de la turbina. Los ingenieros también han agregado rejillas de bloqueo de arena en la puerta de la torre de la turbina.

Al hacerlo, el equipo logró varios propósitos. Estas salidas de aire en ángulo en cada extremo de la turbina mantienen toda la estructura más fresca al permitir que el aire se eleve y circule. “No hay equipo de refrigeración, sólo estamos usando el poder de la convección”, dice Calderón.

El interior de cualquier turbina eólica debe mantenerse por debajo de 55 grados. Temperaturas superiores destruirían los componentes electrónicos sensibles al calor. Las temperaturas extremas también castigan los componentes mecánicos de la turbina. Por ejemplo, el aceite de lubricación de los engranajes de la caja multiplicadora de la turbina se deteriora debido a las altas temperaturas, se escurre por el calor, causando rechinamiento en los engranajes.

Una turbina eólica estándar no modificada puede funcionar a máxima potencia sólo hasta una temperatura exterior de 35 grados centígrados. Una temperatura de entre 35 y 40 grados centígrados reduce su capacidad y potencia. Se apaga por completo cuando el mercurio alcanza los 40 grados centígrados.

Pero Calderón explica que una turbina modificada puede funcionar a 5 grados centígrados por encima de los niveles normales. Eso es suficiente, dice, para Omán, donde la temperatura máxima promedio del verano es de 45 grados centígrados.

Calderón declara que la turbina adaptada puede producir electricidad al 100% de su capacidad de generación hasta que la temperatura exterior alcance los 40 grados centígrados, y aún genera potencia entre 40 y 45 grados.

Esto significa que las turbinas eólicas podrían permanecer operativas durante el caluroso mediodía de Omán. Un dato fantástico para el parque eólico de 13 turbinas del país en Dhofar, que producirá un máximo de 50 MW cuando se ponga en marcha en julio de 2019, lo que se traduce en cientos de megavatios más por día tanto para Masdar, el desarrollador, y para la red del país.

La labor de Calderón no sólo trata de exprimir horas extras de producción de energía. Las turbinas resistentes al desierto pueden abrir enormes franjas de tierra estéril y sin uso en el norte de África y Medio Oriente para la generación de electricidad renovable. Los vastos desiertos de la región son hogares potenciales para una turbina a prueba de tormentas de arena y resistente al calor.

“Hay muchos sitios en toda la región que tienen un clima extremadamente cálido y áreas arenosas, donde el viento no supone un obstáculo ahora gracias a este nuevo diseño”, añade Calderón.

Esta no es la primera vez que los ingenieros de GE diseñan una turbina para lidiar con condiciones climáticas extremas. Los compañeros de Calderón en Barcelona también están trabajando en una turbina eólica a prueba de tifones y huracanes. Puedes leer la historia aquí.Imagen superior: En el proyecto participan también equipos de Alemania y China. Crédito de la imagen: GE Renewable Energy.