Vortex Bladeless Ltd. es una startup 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 en vórtices en un proceso llamado desprendimiento de vórtices . [2]
Esta tecnología podría reemplazar las instalaciones de electricidad solar anteriores , como los sistemas de baja potencia, la generación fuera de la red, los sistemas autónomos y la generación distribuida de electricidad. [3]
Vortex Bladeless es un generador eólico resonante de vibración inducida por vórtices , a diferencia de los aerogeneradores de eje horizontal (HAWT) y los aerogeneradores de eje vertical (VAWT) que funcionan por rotación. La innovación de Vortex proviene de su forma inusual y su forma de aprovechar la energía mediante oscilación; El mástil de polímero reforzado con fibra de vidrio y fibra de carbono oscila con el viento, aprovechando la emisión de los vórtices de von Kármán cuando un fluido en movimiento pasa sobre una esbelta estructura. [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. [ se necesita aclaración ] .
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 empresa, los generadores Vortex tienen una pequeña huella de carbono y utilizan menos materias primas en comparación con los aerogeneradores rotativos de la misma altura. [7] Se espera que tengan un centro de gravedad bajo que permita dimensiones de base pequeñas y una estela de turbulencia 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 suelen alcanzar las turbinas eólicas [ cita requerida ] . Sin embargo, la empresa no pretende competir con la industria de las turbinas eólicas, sino ofrecer una alternativa de turbinas eólicas pequeñas para el mercado de consumo final y los sistemas de baja potencia, mercados atendidos deficientemente o nulos por la energía eólica a mayor escala. [2]
Vortex es un dispositivo cilíndrico, vertical y delgado. Se compone de dos partes principales: una base fija donde se fija el dispositivo a un ancla, y un mástil flexible que, actuando como voladizo , interactúa más libremente con el fluido en movimiento en un movimiento oscilante. No tiene engranajes ni piezas móviles en contacto, por lo que no necesita aceites ni lubricantes como lo hacen las máquinas rotativas. El funcionamiento del dispositivo apenas requiere costes de mantenimiento y operación. [8] Todas estas características las acercan más a las características de la energía solar y las hacen más útiles para la energía distribuida [ cita necesaria ] . 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]
Mientras convierte la energía mecánica en electricidad, el alternador amortigua el movimiento de oscilación inducido y simultáneamente puede modificar la frecuencia de oscilación natural de la estructura en movimiento. Por lo tanto, el rango de bloqueo aumenta mientras se mantiene la frecuencia de resonancia a velocidades de viento más altas. La firma patentó un mecanismo llamado tuning system para esta tarea, basado en la repulsión magnética. [7] A diferencia de las turbinas eólicas rotativas, este fenómeno puede modificar la constante de elasticidad aparente de la estructura que depende de la amplitud de oscilación, permitiéndole crecer a medida que crece la velocidad del viento. A pesar de su sencillez, 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 especificados para cada modelo son: [10]
Con la tecnología Vortex, la cantidad de energía aprovechada crece exponencialmente al cuadrado por la altura y al cubo por 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, dando como resultado dispositivos más rentables y eficientes capaces de trabajar con vientos más altos. A partir de 2021 [actualizar], debido a su condición de pequeña y mediana empresa (PYME), la empresa solo está trabajando en estos dispositivos alternativos de pequeñas turbinas eólicas . [11]
Vortex Bladeless Ltd. es una startup española de energía eólica que se formalizó en 2012 por David Yáñez, David Suriol y Raúl Martín. En 2014, fundaron oficialmente la empresa como empleados a tiempo completo. [2] [12] La idea original surgió en 2002 cuando David Yáñez, el inventor, vio un vídeo del desastre del puente Tacoma Narrows (1940) que le llevó a la idea de que hay mucha energía contenida en el principio físico que derrumbó el puente y podría aprovecharse como una nueva forma de generar energía a partir del viento. Su idea estuvo guardada en un cajón durante años hasta que en 2012 empezaron a buscar inversores y financiación para poner en marcha 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 informáticos para las simulaciones de vibraciones inducidas por vórtices (VIV). , interacciones de campos magnéticos e investigaciones magnéticas por el método de elementos finitos (FEMM) necesarias para su desarrollo. [15] La prueba de concepto fue validada y la historia de Vortex comenzó ganando el Premio South Summit 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 los Estados Unidos, el proyecto llegó a la empresa Altair Engineering , quien ofreció su software de simulación avanzado a Vortex para su investigación sobre su concepto de dinámica de fluidos . Además, 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 más grandes 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 acuerdos de suministro y contratar los ingenieros necesarios para avanzar en el proyecto. [18]
A finales de 2016, y tras validar la tecnología en simulaciones por ordenador y demostradores de tecnología, la empresa llegó a la fase de prototipo con una geometría que puede aprovechar una cantidad útil de energía del viento con este principio. En esta etapa, Vortex pudo solicitar financiación del programa Horizonte 2020 para investigación e innovación de la Comisión Europea . [19] Al ser la mayor financiación que tenía 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 alternador oscilante con sistema de sintonización. En esta fase, la empresa obtuvo el Sello de Excelencia del programa H2020. [20]
Durante 2017, la firma continuó desarrollando su alternador y sistema de tuning. Dado que esta tecnología se considera nueva en muchos aspectos que intervienen (geometría, movimiento, sistema de conversión de energía), su desarrollo ha sido más duro de lo que esperaba la firma. La colaboración en este escenario 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 en este camino en 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 enfrentó 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 ya estaban casi finalizados en esta etapa, por lo que la firma inició un proceso de certificación para sus prototipos actuales y obtuvo la norma ISO 9001 . Esta certificación es un proceso habitual para todos los aerogeneradores del mercado europeo y americano. El estándar está escrito para turbinas rotativas y de palas, y es posible que sea necesario reescribirlo para certificar los dispositivos Vortex como generadores eólicos. [ cita necesaria ]
Los objetivos de la firma para el futuro son obtener la certificación necesaria para comenzar a vender, y establecer un método viable de producción y logística de envío para poder comenzar a comercializar las primeras turbinas Vortex para 2020. [2] Recientemente lo han demostrado Pruebas de desempeño en Puerto Cortés, Honduras. [22]
Los socios estratégicos más relevantes de Vortex Bladeless son la Agencia Ejecutiva para la Pequeña y Mediana Empresa (EASME), el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), Altair Ingeniería y la Junta 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 necesaria ] Los inventores encontraron una velocidad del viento ideal de 26 millas por hora. [ cita necesaria ] Otros han intentado la tecnología sin cuchillas. [ cita necesaria ] El sistema de turbina eólica Fuller era 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 sólo puede producir una pequeña cantidad de energía. Se necesita mucha energía (movimiento) para hacer girar un generador. Los más grandes generalmente son arrastrados por la caída de grandes cantidades de agua, calor, vapor o aire. Hay muy poco movimiento en la "turbina" del Vortex. Todo el movimiento en la parte superior no se traduce en mucho hacia abajo, donde está el generador. Utilizan un generador lineal . [28]
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