Enjambres de drones cargados de sensores ayudarían a granjas eólicas

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Drones cargados de sensores ayudarían a granjas eólicas

Las granjas eólicas pronto podrán usar enjambres de drones para resolver el problema de la turbulencia eólica e identificar los lugares más eficientes para instalar las turbinas, gracias a un equipo de investigadores de Suiza.

Los parques eólicos offshore probablemente formarán parte importante de la matriz energética mundial del futuro, pero para ser sostenibles, los parques eólicos de varios megavatios a gran escala deben ser lo más eficientes desde el punto de vista económico.

Determinar dónde colocar las turbinas dentro de un parque eólico es actualmente un gran dolor de cabeza para los gerentes y financieros debido a un fenómeno conocido como "el efecto estela".

A medida que el viento se mueve a través de una turbina, la corriente de aire disminuye en potencia, se extiende y crea turbulencia (como la estela de un barco). Esto puede disminuir las salidas de potencia de las turbinas a sotavento hasta un 40% y causar desgaste en las piezas.

El desafío es colocar las turbinas en ubicaciones dentro de un área disponible que minimicen el impacto que cada turbina tiene sobre la capacidad de la otra para producir energía.

Al mismo tiempo, los costos de las infraestructuras, como los cables eléctricos, también deben reducirse al mínimo, por lo que las turbinas deben espaciarse lo más cerca posible dentro de las limitaciones del efecto estela.

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Hasta ahora, los administradores de parques eólicos han tenido que confiar en fórmulas matemáticas, pruebas de túnel de viento y modelado por computadora para guiar la colocación de aerogeneradores individuales. Pero por supuesto, un túnel de viento no puede capturar los comportamientos intrincados del viento en una parcela de tierra real en el tiempo.

Para lograr la máxima eficiencia, existe una necesidad urgente de herramientas que puedan utilizarse para realizar mediciones precisas y crear simulaciones precisas de diferentes ubicaciones de aerogeneradores.

Con este desafío en mente, un equipo interdisciplinario de expertos en hardware y software con especialidades en aerodinámica, física del flujo atmosférico, tecnología de energía y ciencia de materiales del Instituto Federal de Tecnología de Suiza ha desarrollado un nuevo drone con una serie de sensores que pueden reunir datos de campo precisos sobre terrenos y flujos de aire complejos en parques eólicos individuales.

Los investigadores son los primeros en desarrollar y probar en campo un drone instrumentado que puede medir, en detalle, el flujo de aire cerca y a sotavento de un parque eólico.

Vista desde drone

"Estas mediciones acelerarán el desarrollo de herramientas de simulación que se puedan utilizar para optimizar la colocación de turbinas eólicas en parques eólicos terrestres y marinos", dijo el investigador principal Dr. Ndonga Chokani.

En esta etapa, el drone funciona como una sonda aerodinámica de siete sensores de respuesta rápida que puede hacer mediciones de viento en el tiempo. Se basa en la tecnología de medición ya utilizada en centrales eléctricas convencionales, desarrollada originalmente por el Instituto Federal de Tecnología de Suiza.

Ahora que los investigadores han probado el concepto esperan ampliar las habilidades de los drones. El siguiente paso será probar múltiples drones instrumentados que vuelen en un enjambre para realizar mediciones simultáneas.