Diseño e implementación de un sistema experimental para la caracterización del funcionamiento de un aerogenerador de eje vertical.

Resumen

Debido a la preocupación a nivel mundial por reducir el consumo de combustibles fósiles, el uso de fuentes renovables de energía para producir electricidad se ha extendido en los últimos años. De las tecnologías eólicas disponibles, los aerogeneradores de eje vertical han demostrado un gran potencial para ser instalados en ambientes urbanos y marítimos. A pesar de que existe mucha investigación numérica bidimensional de estos dispositivos, entender la aerodinámica en 3D y su operación resulta crucial para mejorar el diseño y el desempeño de los aerogeneradores verticales. En este artículo se describe un diseño experimental capaz de analizar el momento instantáneo que se genera sobre el eje de un rotor durante una revolución. Para comprender la influencia de cada una de las aspas en la generación del momento sobre el eje y definir el adecuado rango de relación de velocidad de punta del aerogenerador, se realizan simulaciones en 3D con el código CACTUS. La curva de potencia estimada con CACTUS presenta un rango de operación entre 0.5 y 2.5, mientras que las pruebas experimentales muestran un rango aproximado entre 0 y 1.7. No se realizaron pruebas a valores de relación de velocidad de punta mayores a 1.7 debido a las limitaciones de rigidez del prototipo; sin embargo, el análisis numérico, así como el experimental, predicen valores de coeficiente de potencia similares. El diseño experimental aquí descrito es capaz de medir el momento instantáneo generado sobre el eje y, por lo tanto, predecir el coeficiente de potencia del aerogenerador.