Vortex Bladeless Ltd. es una empresa tecnológica española que está desarrollando un tipo específico de generador de energía eólica sin palas giratorias ni lubricantes. [1] La energía se produce a partir de vibraciones resonantes cuando el viento pasa a través de la turbina y se desvía hacia vórtices en un proceso llamado desprendimiento de vórtices . [2]
Esta tecnología podría reemplazar instalaciones de electricidad solar anteriores , como sistemas de bajo consumo, generación fuera de la red, sistemas autónomos y generación distribuida de electricidad. [3]
Vortex Bladeless es un generador eólico resonante por vibración inducida por vórtices , en contraste con las turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT) y las turbinas eólicas de eje vertical (VAWT) que funcionan por rotación. La innovación de Vortex proviene de su forma inusual y su manera de aprovechar la energía por oscilación; el mástil de polímero reforzado con fibra de vidrio y fibra de carbono oscila con el viento, aprovechando la emisión de vórtices de von Kármán cuando un fluido en movimiento pasa sobre una estructura delgada. [4] [5] En la parte inferior del mástil, una varilla de fibra de carbono mueve un alternador que genera electricidad sin partes móviles en contacto. [6] Vortex Bladeless no gira y, por lo tanto, no es una turbina. [ aclaración necesaria ] .
El diseño busca superar los problemas percibidos relacionados con las turbinas eólicas rotativas, como el mantenimiento, la amortización, el ruido, las aves y el impacto ambiental, la logística y los aspectos visuales [ cita requerida ] . Según la firma, los generadores Vortex tienen una pequeña huella de carbono y utilizan menos materias primas en comparación con las turbinas eólicas rotativas de la misma altura. [7] Se espera que tengan un centro de gravedad bajo que permita unas dimensiones de cimentación pequeñas y una turbulencia de estela muy baja , por lo que varios generadores Vortex pueden caber en la misma área que una turbina rotativa, posiblemente mejorando la menor densidad de energía por hectárea que las turbinas eólicas suelen alcanzar [ cita requerida ] . Sin embargo, la firma no tiene como objetivo competir con la industria de las turbinas eólicas, sino ofrecer una alternativa de turbina eólica pequeña para el mercado de consumo final y los sistemas de baja potencia, mercados atendidos de manera deficiente o nula por la energía eólica a gran escala. [2]
El Vortex es un dispositivo cilíndrico, esbelto y vertical. Está compuesto por dos partes principales: una base fija donde se fija el dispositivo a un ancla, y un mástil flexible que, actuando como un voladizo , interactúa más libremente con el fluido en movimiento en un movimiento oscilatorio. No tiene engranajes ni partes móviles en contacto, por lo que no necesita aceites ni lubricantes como sí lo hacen las máquinas rotativas. El funcionamiento del dispositivo apenas requiere mantenimiento y costos de operación. [8] Todas estas características los acercan a las de la energía solar y los hacen más útiles para la energía distribuida [ cita requerida ] . Un alternador lineal transforma la energía mecánica en electricidad. Cuenta con imanes de neodimio y su estator se encuentra dentro de la parte móvil del dispositivo. [7]
Al convertir la energía mecánica en electricidad, el alternador amortigua el movimiento de oscilación inducido y al mismo tiempo puede modificar la frecuencia de oscilación natural de la estructura en movimiento. De esta manera, se aumenta el rango de bloqueo mientras se mantiene la frecuencia de resonancia a velocidades de viento más altas. La firma patentó un mecanismo llamado sistema de sintonización para esta tarea, basado en la repulsión magnética. [7] A diferencia de los aerogeneradores rotativos, este fenómeno puede modificar la constante de elasticidad aparente de la estructura que depende de la amplitud de oscilación, lo que permite que crezca a medida que crece la velocidad del viento. A pesar de su simplicidad, 6 familias de patentes registradas protegen el diseño y la tecnología en todo el mundo. [9]
Vortex Bladeless está trabajando actualmente en dos productos futuros que se espera que estén disponibles comercialmente en 2021. Los objetivos específicos para cada modelo son: [10]
Con la tecnología Vortex, la cantidad de energía aprovechada crece exponencialmente al cuadrado con la altura y al cubo con la velocidad del viento. Por lo tanto, son deseables dispositivos Vortex más grandes, ya que los costos de producción crecen más lentamente que la generación de energía con la altura, lo que da como resultado dispositivos más rentables y eficientes capaces de trabajar con vientos más fuertes. A partir de 2021 [actualizar], debido a su condición de pequeña y mediana empresa (PYME), la firma solo está trabajando en estos pequeños dispositivos alternativos de turbinas eólicas . [11]
Vortex Bladeless Ltd. es una startup española de energía eólica que fue formalizada en 2012 por David Yáñez, David Suriol y Raúl Martín. En 2014, fundaron oficialmente la firma como empleados a tiempo completo. [2] [12] La idea original surgió en 2002 cuando David Yáñez, el inventor, vio un video del desastre del puente Tacoma Narrows (1940) que lo llevó a la idea de que hay mucha energía contenida en el principio físico que colapsó el puente, y podría aprovecharse como una nueva forma de generar energía a partir del viento. Su idea se mantuvo guardada en un cajón durante años hasta que en 2012 comenzaron a buscar inversores y financiación para iniciar el proyecto. [13]
A principios de 2014, Vortex obtuvo financiación pública del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) y comenzó a colaborar con el Barcelona Supercomputing Center (BSC) [14] y sus enormes recursos computacionales para las simulaciones sobre vibraciones inducidas por vórtices (VIV), interacciones de campos magnéticos y magnetismo del método de elementos finitos (FEMM) necesarias para su desarrollo. [15] La prueba de concepto fue validada y la historia de Vortex comenzó ganando el South Summit Award 2014 en la categoría de Energía e Industria.
En 2015, la firma comenzó a colaborar con representantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Harvard . [10] [16] En Estados Unidos, el proyecto llegó a la empresa Altair Engineering que ofreció su software de simulación avanzada a Vortex para su investigación sobre su concepto de dinámica de fluidos . También, ONG y otras entidades medioambientales como BirdLife International han mostrado interés en este sistema y se han ofrecido a colaborar, [17] ya que Vortex puede tener un menor impacto en la naturaleza y las aves, especialmente a medida que se construyan dispositivos de energía eólica de mayor tamaño en el futuro. Gracias al apoyo de estas administraciones públicas y centros de investigación, en 2015, Vortex lanzó en junio una exitosa campaña de crowdfunding para financiar los primeros contratos de suministro y contratar a los ingenieros necesarios para avanzar en el proyecto. [18]
A finales de 2016, y tras validar la tecnología en simulaciones por ordenador y demostradores tecnológicos, la empresa alcanzó la fase de prototipo con una geometría que puede aprovechar una cantidad útil de energía del viento con este principio. En esta fase, Vortex pudo solicitar financiación del programa Horizonte 2020 para investigación e innovación de la Comisión Europea . [19] Al ser la mayor financiación con la que contaba la empresa, Vortex construyó un gran túnel de viento , el más alto de España, para probar sus sistemas, y comenzó el desarrollo de su concepto patentado de un alternador oscilante con sistema de ajuste. En esta fase, la empresa ganó el Sello de Excelencia del programa H2020. [20]
Durante 2017, la empresa ha seguido desarrollando su alternador y sistema de tuning. Dado que esta tecnología se considera novedosa en muchos aspectos que intervienen (geometría, movimiento, sistema de conversión de energía), ha sido un desarrollo más difícil de lo que la empresa esperaba. La colaboración en esta etapa del Instituto de Microgravedad de la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad Europea de Madrid , junto con CDTI, Altair, Birdlife y Barcelona Supercomputing Center (BSC) fueron la clave para obtener una tecnología viable que pueda aprovechar la energía del viento de esta manera particular. En este año la empresa obtuvo el sello "Pyme Innovadora" del gobierno español. [21]
En 2018, la firma comenzó a planificar la industrialización de sus aerogeneradores. En este punto, la firma se enfrentó a muchos problemas debido a la falta de procesos de producción industrial viables para producir en masa algunas de las piezas que utilizan la tecnología Vortex. La geometría y los materiales estaban casi finalizados en esta etapa, por lo que la firma comenzó un proceso de certificación para sus prototipos actuales y obtuvo la ISO 9001. Esta certificación es un proceso regular para cada turbina eólica en el mercado europeo y americano. La norma está escrita para turbinas de palas y rotativas, y es posible que deba reescribirse para certificar los dispositivos Vortex como generadores eólicos. [ cita requerida ]
Los objetivos de la firma para el futuro son obtener la certificación necesaria para iniciar las ventas, y establecer un método factible de producción y logística de envío para que puedan iniciar la comercialización de las primeras turbinas Vortex para el año 2020. [2] Recientemente han mostrado pruebas de desempeño en Puerto Cortés, Honduras. [22]
Los socios estratégicos más relevantes para Vortex Bladeless son la Agencia Ejecutiva para la Pequeña y Mediana Empresa (EASME), el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), Altair Engineering y el Consejo de Castilla y León en España. [23] Los premios ganados por la empresa o su equipo están todos relacionados con la energía, la innovación y el emprendimiento, [24] [25] enumerados por fecha:
Las turbinas eólicas modernas convencionales alcanzan una capacidad nominal de 2 a 3 megavatios, factores de capacidad del 40 al 55 % y pueden generar un kilovatio hora de electricidad por 0,02 a 0,035 dólares. [ cita requerida ] Los inventores encontraron una velocidad ideal del viento de 26 millas por hora. [ cita requerida ] Otros han intentado la tecnología sin aspas. [ cita requerida ] El sistema de turbina eólica Fuller fue una turbina eólica sin aspas anunciada en 2010 por Solatec LLC. Saphon Energy anunció una turbina eólica sin aspas en 2012. [ 27 ]
Vortex Bladeless está intentando producir una turbina eólica que en realidad no es una turbina. Todos los generadores requieren un campo magnético, un conductor y movimiento para producir electricidad. Un generador pequeño solo puede producir una pequeña cantidad de energía. Se necesita mucha energía (movimiento) para hacer girar un generador. Los más grandes generalmente se hacen girar mediante la caída de grandes cantidades de agua, calor, vapor o aire. Hay muy poco movimiento en la "turbina" de Vortex. Todo el movimiento en la parte superior no se traduce en mucho hacia abajo, donde se encuentra el generador. Utilizan un generador lineal . [28]
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