Energía y físicaArtículo· 2021Publicado
Turbinas eólicas marinas flotantes
Dónde colocar amortiguadores en la plataforma de una turbina flotante para reducir sus vibraciones. Publicado en Energies.
Artículo completoEn pocas palabras
Las turbinas eólicas flotantes se balancean con el viento y las olas, y esas vibraciones las fatigan y les restan eficiencia. Una forma de amortiguarlas son los amortiguadores de masa sintonizada (TMD), que normalmente van en la góndola o en la torre, donde el espacio y el peso están muy limitados.
En este trabajo los llevamos a la plataforma flotante. Con el modelo de 5 MW tipo barcaza del NREL, simulado en FAST, estudiamos cómo cambia la respuesta de la turbina al mover uno o dos amortiguadores a distintas posiciones y orientaciones.
En la plataforma, los amortiguadores reducen sobre todo el cabeceo de la plataforma y, en menor medida, las vibraciones de la torre. La plataforma admite amortiguadores más pesados, pero cada masa añadida rompe la simetría, así que la posición importa, y dos amortiguadores colocados de forma simétrica estabilizan mejor que uno.
Como siguiente paso proponemos sustituirlos por captadores de energía de las olas, para formar un sistema híbrido eólico y marino que, además de estabilizar, genere energía.
Resumen
Las turbinas eólicas marinas flotantes (FOWT, por sus siglas en inglés) están sometidas a cargas fuertes, principalmente por el viento y las olas. Estas perturbaciones causan vibraciones no deseadas que afectan a la estructura, aumentan la fatiga y reducen su eficiencia energética. Una posible forma de mejorar el rendimiento de estos aerogeneradores instalados en el océano es combinarlos con otros sistemas de energía marina, lo que además puede mejorar su estabilidad.
El objetivo de este trabajo es analizar el efecto que tiene instalar dispositivos en la plataforma de un aerogenerador tipo barcaza sobre las vibraciones de la estructura. Para ello se instalan dos dispositivos de control pasivo, TMD (amortiguadores de masa sintonizada), en la plataforma flotante, con distintas posiciones y orientaciones. Los TMD suelen instalarse en la góndola o en la torre, lo que impone fuertes restricciones de espacio, peso y tamaño. El análisis se ha realizado con el modelo de software FAST del aerogenerador flotante NREL-5MW. Se ha obtenido la tasa de supresión del desplazamiento de la cima de la torre y del cabeceo de la plataforma para distintas ubicaciones de los dispositivos, y se ha comparado con el sistema sin TMD.
En conclusión, estos dispositivos pasivos pueden mejorar la estabilidad de la turbina flotante y reducir sus vibraciones. Sin embargo, es imprescindible un análisis previo para encontrar la orientación y la posición óptimas de los TMD en la plataforma.