Crédito: Energía Renovable (2025). Doi: 10.1016/j.enene.2025.123549
Las ideas de un nuevo estudio podrían ayudar a desbloquear todo el potencial de una forma en desarrollo de generación de energía eólica a menor escala, dicen los investigadores.
Los ingenieros de la Universidad de Glasgow han utilizado sofisticadas simulaciones informáticas de turbinas eólicas sin buques (BWT) para identificar por primera vez cómo las generaciones futuras de la tecnología podrían construirse para obtener la máxima eficiencia.
El artículo del equipo, titulado “Análisis de rendimiento y optimización geométrica de turbinas eólicas sin luces usando el modelo de oscilador de Wake”, se publica en Renewable Energy.
Los hallazgos podrían ayudar a la industria de las energías renovables a tomar BWT, que todavía se encuentran en una etapa temprana de investigación y desarrollo, desde experimentos de campo a pequeña escala hasta formas prácticas de generación de energía para las redes de electricidad nacionales.
A diferencia de las turbinas eólicas convencionales, que convierten la energía cinética de las cuchillas impulsadas al mover el aire a la electricidad, los BWT generan energía a través de un proceso llamado vibración inducida por vórtice.
Los BWT toman la forma de estructuras cilíndricas delgadas que se balancean en el viento, como las farolas en el clima inclinado. A medida que el viento sopla contra ellos, los BWT crean vórtices, alternando remolinos de aire que sacuden toda la estructura de un lado a otro. Cuando la frecuencia del balanceo coincide con la tendencia natural de la estructura a vibrar, el movimiento se amplifica significativamente y el aumento del movimiento se convierte en electricidad.
En su nuevo artículo, el equipo muestra cómo utilizaron técnicas de modelado por computadora para simular el rendimiento de miles de variaciones de diseño BWT. Los resultados arrojan una nueva luz valiosa sobre la interacción entre las dimensiones del mástil, la potencia de salida y la seguridad estructural en vientos entre 20 y 70 millas por hora.
Su hallazgo clave es que hay un diseño óptimo para los BWT que crea un ‘punto óptimo’ donde la generación de energía se maximiza contra la fuerza estructural.
El diseño ideal, que equilibra finamente la generación de energía contra la resistencia, es un mástil de 80 cm que tiene 65 cm de diámetro. El equipo descubrió que ese diseño podría entregar de manera segura un máximo de 460 vatios de potencia, superando significativamente el mejor rendimiento de incluso los prototipos de mejor rendimiento del mundo real construidos hasta la fecha, que han entregado un máximo de 100 vatios.
Su modelo también demostró los límites de otros diseños, lo que podría generar más potencia. En el documento, muestran cómo los diferentes diseños de BWTS podrían, en teoría, generar hasta 600 vatios, pero a costa de la integridad estructural, en condiciones del mundo real, rápidamente fallarían.
El equipo dice que su metodología podría proporcionar la base para ampliar los BWT a los sistemas de grado utilidad que generan 1 kilovatios y más allá, lo que los hace mucho más prácticos para el uso de proveedores de energía renovable.
El Dr. Wrik Mallik, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow, es uno de los autores correspondientes del documento. Él dijo: “Lo que este estudio muestra por primera vez es que, contraintuitivamente, la estructura con la más alta eficiencia para extraer energía no es, de hecho, la estructura que proporciona la mayor potencia de salida.
“En cambio, hemos identificado el punto medio ideal entre las variables de diseño para maximizar la capacidad de los BWT para generar energía mientras mantenemos su resistencia estructural.
“En el futuro, los BWTS podrían desempeñar un papel invaluable en la generación de la energía eólica en los entornos urbanos, donde las turbinas eólicas convencionales son menos útiles. Los BWT son más silenciosos que las turbinas eólicas, ocupan menos espacio, representan menos amenazas para la vida silvestre y tienen menos partes móviles, por lo que deben requerir un mantenimiento menos regular”.
El profesor de James Watt School of Engineering, Sondipon Adhikari, también es autor correspondiente del documento. Él dijo: “Esperamos que esta investigación ayude a estimular a la industria a desarrollar nuevos prototipos de diseños de BWT al demostrar claramente el diseño más eficiente. Eliminar algunas de las conjeturas involucradas en la refinación de los prototipos podría ayudar a acercar los BWT a convertirse en una parte más útil de la caja de herramientas del mundo para lograr la red neta a través de las renovables.
“Planeamos continuar refinando nuestra comprensión del diseño de BWT y cómo la tecnología se puede ampliar para proporcionar energía en una amplia gama de aplicaciones. También estamos interesados en explorar cómo los metamateriales, pueden impulsar los materiales diseñados especialmente que han sido finamente ajustados para imitarlas con propiedades que no se encuentran en la naturaleza, podrían impulsar la efectividad de BWTS en los años viene”.
James Watt School of Engineering Master’s Janis Breen también contribuyó al periódico.
Más información: Janis Breen et al, Análisis de rendimiento y optimización geométrica de turbinas eólicas sin luces utilizando el modelo de oscilador Wake, energía renovable (2025). Doi: 10.1016/j.enene.2025.123549
Proporcionado por la Universidad de Glasgow
Cita: el diseño óptimo podría desbloquear el potencial de las turbinas eólicas sin buque (2025, 13 de junio) recuperado el 13 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-optimal-potential-bladeless-turbines.html
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