La turbina de marea cubierta es una tecnología emergente de corriente de marea que tiene una turbina encerrada en una cubierta o conducto (ventuducto) en forma de venturi , que produce una subatmósfera de baja presión detrás de la turbina. La turbina con cubierta Venturi no está sujeta al límite de Betz y permite que la turbina funcione con eficiencias más altas que la turbina sola al aumentar el volumen del flujo sobre la turbina. Las mejoras reclamadas varían, de 1,15 a 4 veces más potencia de salida [2] que la misma turbina sin la cubierta. El límite de Betz de 59,3% de eficiencia de conversión para una turbina en un flujo abierto todavía se aplica, pero se aplica a la sección transversal de la cubierta mucho más grande en lugar de a la sección transversal pequeña de la turbina.
Se ha mostrado un interés comercial considerable en las turbinas de corriente de marea cubiertas debido al aumento de la producción de energía. Pueden operar en aguas menos profundas y de movimiento más lento con una turbina más pequeña en sitios donde las turbinas grandes están restringidas. Dispuestas a lo largo de una vía marítima o en ríos de corriente rápida, las turbinas cubiertas están cableadas a la costa para conectarse a una red o a una comunidad. Alternativamente, la propiedad de la cubierta que produce una velocidad de flujo acelerada a través de la turbina permite que los flujos de marea que antes eran demasiado lentos para uso comercial se utilicen para la producción de energía.
Si bien la cubierta puede no ser práctica con viento, como la próxima generación de diseño de turbina de corriente de marea está ganando más popularidad y uso comercial. La turbina mareomotriz de Tidal Energy Pty Ltd es multidireccional capaz de mirar aguas arriba en cualquier dirección y la turbina de Lunar Energy es bidireccional. Todas las turbinas de corriente de marea necesitan estar constantemente orientadas en el ángulo correcto con respecto a la corriente de agua para poder funcionar. Tidal Energy Pty Ltd es un caso único con una base pivotante. Lunar Energy utiliza un difusor de gran ángulo para capturar el flujo entrante que puede no estar alineado con el eje largo de la turbina. También se puede construir una cubierta en una barrera contra mareas o una barrera para aumentar el rendimiento de las turbinas.
No todas las turbinas con cubierta son iguales: el rendimiento de una turbina con cubierta varía según el diseño de la cubierta. No todas las turbinas cubiertas han sido sometidas a un escrutinio independiente de los rendimientos declarados, ya que las empresas protegen de cerca sus respectivas tecnologías, por lo que las cifras de rendimiento citadas deben ser examinadas de cerca. Lunar Energy informa una mejora del 15% al 25% con respecto a la misma turbina sin la cubierta. [3] Las turbinas con cubierta no funcionan con la máxima eficiencia cuando la cubierta no intercepta el flujo de corriente en el ángulo correcto, lo que puede ocurrir cuando las corrientes se arremolinan y se arremolinan, lo que resulta en una eficiencia operativa reducida. Con eficiencias de turbina más bajas, el costo adicional de la cubierta debe justificarse, mientras que con eficiencias más altas, el costo adicional de la cubierta tiene menos impacto en los retornos comerciales. De manera similar, el coste añadido de la estructura de soporte de la cubierta debe equilibrarse con el rendimiento obtenido. Guiñar (girar) la cubierta y la turbina en el ángulo correcto, de modo que siempre miren hacia arriba como una manga de viento, puede aumentar el rendimiento de la turbina, pero puede requerir dispositivos activos costosos para girar la cubierta hacia el flujo. Se pueden incorporar diseños pasivos, como hacer flotar la turbina cubierta debajo de un pontón en un amarre giratorio o volar la turbina como una cometa bajo el agua. [4] Un diseño de Tidal Energy Pty Ltd mueve pasivamente la turbina cubierta usando una plataforma giratoria con una afirmación revisada por pares de un aumento de eficiencia del 3,84 (384 %) en comparación con la misma turbina menos la cubierta - Ver Kirke. [5]
Una turbina con cubierta típica no puede aprovechar una porción significativa del flujo másico aumentado dentro de la cubierta. La extracción de energía se puede mejorar aún más colocando otro rotor coaxial, convirtiéndola en una turbina de doble rotor cubierta. Curiosamente, estas turbinas pueden funcionar en múltiples configuraciones: (a) modo turbina-turbina (ambos rotores actúan como turbina y extraen energía del flujo), y (b) modo turbina-ventilador (el primer rotor extrae energía del flujo, mientras que el segundo rotor reduce el estancamiento del flujo impartiendo energía al flujo). [10] El análisis teórico de tales configuraciones ha revelado un aumento significativo de potencia en ambos modos con una flexibilidad operativa mejorada, dependiendo de las condiciones del flujo de entrada.