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Una configuración compacta de aerogeneradores de eje vertical genera más energía por hectárea que los sistemas tradicionales.

Turbinas de eje vertical. Foto: Physics World.

Los aerogeneradores convencionales de eje horizontal funcionan mejor si están alejados de los demás. De otra manera los vórtices creados por uno pueden afectar al siguiente.
En el caso del aerogenerador de eje vertical ocurre lo contrario y funcionan mejor si hay otros aerogeneradores de su mismo tipo alrededor. Si se tuviera en cuenta esto, los parques eólicos podrían ser más pequeños que los actuales y aún así proporcionarían la misma potencia.
Con un aerogenerador convencional se puede extraer un 50% de la energía del viento al que está expuesto, pero esta eficacia se reduce mucho cuando en un parque eólico tenemos que ponerlos separados unos de otros. Para asegurarse que el parque genere un 90% de la energía que generaría si cada turbina estuviera aislada cada una de ellas debe de estar separa una distancia 10 veces superior al diámetro de la hélice. Para palas que formen un rotor con un diámetro de 100 metros, por ejemplo, esa distancia debe de ser de 1 km.
Unos aerogeneradores menos habituales son los de eje vertical, de los cuales hay varios tipos. Estas turbinas recuerdan de alguna manera las cuchillas de las segadoras manuales de césped, pero con el eje de giro dispuesto verticalmente. Individualmente estos generadores son menos eficientes que los de eje horizontal. Sin embargo son mucho más efectivos cuando se sitúan unos junto a otros.
Ahora Robert Whittlesey y John Dabiri, ambos del MIT, han estudiado cuál es la mejor configuración de aerogeneradores de eje vertical que permita obtener el máximo rendimiento. Han trabajado junto a Daniel Weihs, un ingeniero que en los setenta demostró que los peces ahorran energía cuando nadan junto a otros en un banco de peces. Al parecer los peces se aprovechan de los vórtices creados por los peces que tienen delante.
Estos investigadores se preguntaron si el espaciado relativo óptimo entre peces podría servir como plantilla a la hora de disponer las turbinas de eje vertical sobre una superficie. Así que se pusieron manos a la obran y crearon un modelo computacional para comprobarlo.
Introdujeron distintas velocidades del viento como parámetros de entrada en el modelo y analizaron varias configuraciones de turbinas para ver cuál tenía mayor rendimiento. Encontraron que una configuración de turbinas de giro en el sentido de las agujas del reloj alternadas con otras de giro contrario incrementaba significativamente la velocidad de giro de todas ellas. La razón, según ellos, es que la presencia de las turbinas vecinas concentra y acelera el viento. Esta configuración es como sigue: una turbina de un tipo delante de una línea de dos turbinas del tipo contrario seguidas de una línea de tres del primer tipo y así sucesivamente.
Lo asombroso es que este tipo de configuración es capaz de producir 100 veces más potencia por unidad de área que la configuración típica de aerogeneradores convencionales. Esto haría a la energía eólica más atractiva para países que tienen viento pero poca extensión geográfica. Además creen que este sistema sería más seguro para las aves, pues tendría una apariencia más sólida y éstas no se aventurarían en su interior.
Lo que no está claro es si el coste total por megavatio sería mayor o menor que el sistema tradicional o si al final se tiene más o menos tierra de cultivo.
Estos investigadores planean ahora realizar estudios de campo con aerogeneradores reales.

Fuentes y referencias:
Noticia en Physics world.
Noticia en Science.