Terreno de pruebas: la turbina eólica más grande del mundo, diseñada en Barcelona, se probará en el banco de pruebas de ORE Catapult en el Reino Unido

El equipo que desarrolla la Haliade-X desde el Centro de Excelencia de Ingeniería de GE Renewable Energy en Barcelona, liderado por Marc Sala, tiene un gran desafío entre manos. Están diseñando y preparando el lanzamiento al mercado de la gigantesca turbina Haliade-X, que tendrá 260 metros de altura, casi la misma altura que el icónico rascacielos Rockefeller Plaza en Nueva York. Contando con palas más largas que un campo de fútbol, la turbina tendrá un generador capaz de producir 12 MW, 2,5 MW más que las turbinas actuales y suficiente para suministrar la energía equivalente necesaria para abastecer a 16.000 hogares. Podría ser un punto de inflexión para la industria de la energía.

Pero antes de que esto ocurra, un grupo de ingenieros en el noreste de Inglaterra se encargará de hacer todo lo posible para validarlo completamente primero a través de varios test y bancos de pruebas para asegurar que la turbina se comporta como se espera.

Llevar la turbina a sus límites y más allá es una parte esencial del proceso de desarrollo. Es por este motivo que los ingenieros de la instalación de pruebas ORE Catapult en la ciudad británica costera de Blyth pasarán los próximos 5 años llevando al extremo las diferentes partes de la Haliade-X 12MW, incluyendo el generador, las palas y el rotor para garantizar que la nueva turbina no solo cumpla, sino que también exceda los estándares de la industria. “Queremos entender cómo las partes se deterioran con el tiempo”, dice Sala, líder de ingeniería ejecutiva de GE para la Haliade-X. “Queremos ver dónde y cómo los componentes comienzan a fallar”.

La Haliade-X tiene la capacidad de hacer que la energía sea mucho más eficiente. Su diseño de 12MW permitirá a los operadores construir parques eólicos con menos turbinas, menos cables y reducir la construcción, el mantenimiento y otros costes de capital. Esto debería permitirles recuperar sus inversiones más rápido y ayudar a seguir presionando a la baja el precio de la energía eólica, que ya es asequible, y a veces, menor que el coste de la energía de los combustibles fósiles.Los ingenieros de la instalación de pruebas ORE Catapult en la ciudad británica costera de Blyth pasarán los próximos 5 años llevando al extremo las diferentes partes de la Haliade-X 12MW, incluido el generador, las palas y el rotor para garantizar que la nueva turbina no solo cumpla, sino que también exceda los estándares de la industria. Créditos de la imagen principal: ORE Catapult. Créditos de la imagen superior: GE Renewable Energy.

ORE ha estado probando partes de turbinas eólicas durante los últimos cinco años, pero la Haliade-X es ahora su prioridad. La góndola, la caja metálica que se encuentra en la parte superior de la torre que contiene el motor y el generador, son los más pesados jamás construidos. Las palas medirán 107 metros de largo cada una, 18,6 metros más que la pala más larga actualmente.

Una vez instalada en el mar, la Haliade-X se enfrentará a las mismas fuerzas que las generaciones anteriores de turbinas, pero en mayor medida debido a su gran tamaño. Por ejemplo, mientras el generador gira dentro de la góndola, estará sujeto a vientos provenientes de muchas direcciones diferentes, incluidas las corrientes ascendentes, que aumentarán la tensión. Las palas más largas serán empujadas y dobladas por el viento en mayor medida que cualquier otra pala actualmente en el mercado.

Los ingenieros de ORE Catapult comenzarán probando la góndola. Conectarán la transmisión de la turbina, incluyendo el generador de transmisión directa, a una potente plataforma de prueba. El elemento principal de la plataforma es un motor de imanes permanentes diseñado por GE Power Conversion y capaz de generar 20.000 caballos de fuerza. Este motor puede operar al 125% de la potencia máxima de la Haliade-X, lo que significa que puede ejecutar el tren de transmisión un tercio más duro que su especificación de diseño.

Por otra parte, el sistema de actuación de la fuerza imitará el empuje del viento en la góndola. “El motor proporciona la potencia del viento, girando el eje en cualquier dirección”, explica el gerente de proyecto de ORE Catapult, Mark Taylor. “El sistema de aplicación de fuerza replica las otras direcciones de fuera, proporcionando ‘seis grados de libertad’ que representan con precisión las condiciones extremas a las que la turbina estará expuesta en el mar”.Gozando de palas más largas que un campo de fútbol, la turbina tendrá un generador capaz de producir 12 MW, 2,5 MW más que las turbinas actuales y suficiente para suministrar la energía equivalente necesaria para abastecer a 16.000 hogares. Crédito de la infografía: GE Renewable Energy.

Taylor y su equipo simularán diferentes condiciones de viento en diferentes periodos de tiempo. Podrían ejecutar un patrón de carga las 24 horas del día durante 10 semanas, aunque eso nunca sería realista, dado que los patrones de los vientos oceánicos no son normalmente constantes de forma prolongada.

Lo importante aquí es encontrar y eliminar cualquier posible punto débil. Durante las pruebas, los ingenieros utilizarán datos provenientes de sensores dentro y alrededor de la góndola para crear su gemelo digital. Ese modelo virtual de la maquina se volverá más sofisticado en el transcurro de las pruebas y dotará a los ingenieros de la información necesaria para modificar y mejorar el diseño final.

Después de un año de tortura mecánica en ORE, GE instalará la primera Haliade-X en el campo para probarla en condiciones reales. “Nuestro desafío es adelantarnos a la góndola en el terreno”, dice Taylor. “Si podemos detectar una debilidad aquí, podremos reaccionar antes de que se convierta en un problema en el terreno”.

La Haliade-X debe estar certificada después del primer año de prueba. Los ingenieros dedicarán los próximos cuatro años a perfeccionar el modelo. Se espera que la nueva turbina comience las pruebas en el campo en 2019 y comience a entregarse en 2021.