Energía Eólica
Mejora de producción energética de sistemas eólicos mediante diseño y construcción de turbinas inteligentes.
La energía eólica es una fuente de energía renovable que aprovecha la fuerza y la velocidad del viento para generar electricidad.
Mejora de sistemas eólicos mediante biomímesis
La incorporación de formas biológicas en estructuras artificiales permite mejorar el aprovechamiento del recurso eólico y así aumentar la eficiencia aerodinámica de las turbinas y la producción de energía en aerogeneradores.
Aplicaciones
- Generadores de vórtice pasivos y activos en extra-dorsos de turbina, (plumas de halcón peregrino)
- Bordes de ataque de turbina bio-inspirados (percebes en ballenas)
- Bordes de fuga de turbina bio-inspirados para reducción de ruido (plumas de lechuza)
Diseño de turbinas inteligentes con compensadores de vibración
El diseño de sistemas de compensación de vibración electromecánico permite estabilizar la rotación de los aerogeneradores y aumentar la vida útil de materiales de bajo costo que presenten fracturas ante vibraciones excesivas.
Aplicaciones
- Estabilización la rotación de los aerogeneradores.
- Protección ante vibraciones excesivas de las aspas.
- Selección de materiales para construcción de turbinas con bajo costo.
Sistemas de gestión y monitoreo de producción de energía renovable.
Construcción de sistemas de monitoreo de recurso eólico en zonas no interconectadas que permita la selección de turbina y la predicción de producción energética mediante Inteligencia Artificial.
Aplicaciones
- Caracterización de Vientos en 3D en zonas de alto recurso eólico.
- Plataforma Web de monitoreo que permita la visualización en tiempo real del recurso eólico.
- Aplicación de algoritmo de Inteligencia Artificial que permita estimar la producción energética para diferentes turbinas y zonas geográficas monitoreadas.
¿Por qué es importante investigar sobre la energía eólica?
La importancia de la investigación en energía eólica radica en varios aspectos, tales como:
- Contribuir al desarrollo sostenible y a la mitigación del cambio climático, al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y el consumo de combustibles fósiles.
- Fomentar la diversificación energética y la seguridad del suministro, al aprovechar un recurso abundante, gratuito e inagotable como el viento.
- Impulsar la innovación tecnológica y la competitividad económica, al abaratar los costos de producción e instalación de los aerogeneradores y mejorar su eficiencia y rendimiento.
- Generar empleo y desarrollo local, al crear oportunidades de trabajo en la cadena de valor de la energía eólica y favorecer el crecimiento de las comunidades donde se ubican los parques eólicos.
- Ampliar el acceso a la electricidad en zonas remotas o aisladas, donde la red eléctrica convencional no llega o es muy costosa.
La energía eólica tiene varias ventajas frente a otras fuentes de energía. Entre ellas, se destacan las siguientes:
– Es una energía renovable, es decir, que no se agota y que se puede obtener de forma continua e ilimitada.
– Es una energía limpia, que no emite gases de efecto invernadero ni otros contaminantes que afecten al medio ambiente y la salud humana.
– Es una energía autóctona, que reduce la dependencia energética de otros países y favorece el desarrollo local y regional.
– Es una energía competitiva, que tiene un coste cada vez menor gracias a los avances tecnológicos y a las economías de escala.
– Es una energía complementaria, que se puede integrar con otras fuentes de energía renovable para garantizar el suministro eléctrico.
La energía eólica también tiene algunos desafíos que deben ser superados para aumentar su potencial y su aceptación social. Entre ellos, se encuentran los siguientes:
– La variabilidad del viento, que implica que la producción eólica no sea constante ni predecible, y que requiere de sistemas de almacenamiento y gestión de la demanda para equilibrar la oferta y la demanda eléctrica.
– El impacto ambiental y paisajístico, que implica que la instalación de aerogeneradores pueda afectar a la fauna, la flora, el patrimonio cultural y la calidad visual del entorno, y que requiere de estudios previos y medidas de mitigación para minimizar estos efectos.
– La oposición social, que implica que algunos sectores de la población puedan rechazar o resistirse a la implantación de parques eólicos por motivos estéticos, económicos o ideológicos, y que requiere de procesos de participación e información para lograr el consenso y el apoyo social.
La energía eólica tiene un futuro prometedor como una de las principales fuentes de energía renovable del mundo. Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la capacidad eólica mundial podría alcanzar los 1.200 gigavatios (GW) en 2030 y los 2.300 GW en 2040, lo que supondría cubrir el 18% y el 26% de la demanda eléctrica global respectivamente. Para lograr este objetivo, se necesitarán inversiones en infraestructuras, innovación tecnológica, políticas de apoyo y cooperación internacional. Además, se prevé un mayor desarrollo de la energía eólica marina (offshore), que aprovecha los vientos más fuertes y constantes del mar, y de la energía eólica distribuida (onshore), que se adapta a las necesidades locales y reduce las pérdidas por transporte.
Un aerogenerador es una máquina que transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica. Está compuesto por un rotor con palas que giran al recibir el empuje del viento, un generador que convierte el movimiento rotatorio en electricidad, una torre que sostiene el rotor a una altura adecuada para captar el viento, y un sistema de control que regula el funcionamiento del conjunto. El aerogenerador se conecta a una red eléctrica para distribuir la electricidad producida.
Investigador
Hector Guillermo Parra Peñuela
Ingeniero Electrónico de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, con profundización en Telecomunicaciones, Telemática, Procesamiento Digital de Señales (DSP) y Control, Oficial de la reserva Naval de la Armada Nacional de Colombia, Magister en Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Militar Nueva Granada y estudiante de Doctorado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica en la Universidad Distrital (Becario de Excelencia Doctoral Colciencias Bicentenario 2019).
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