Diseño y modelamiento de un aerogenerador Vawt Darrieus tipo H para la zona costera del departamento de Córdoba

Design and modeling of a Vawt Darrieus type H wind turbine for the coastal zone of the department of Córdoba

Para esta investigación se utilizó el perfil naca 0025 dada las condiciones de estabilidad dinámica en bajos números de Reynolds.Se eligió el rotor Darrieus tipo H de baja potencia y a través del modelado del rotor (usando el método DMST) se obtuvieron la dimensión óptima del perfil y el diámetro del aerogenerador. Con el software ANSYS se determinó el rendimiento, obteniendo una longitud de cuerda óptima de 0,55 m y un radio del rotor de 1,3 m.En comparación con los resultados obtenidos el DMST, respecto a las simulaciones realizadas en ANSYS, se tuvo como resultado una discrepancia del 15% para el máximo momento a la velocidad de giro nominal.

1. INTRODUCCIÓN

El crecimiento acelerado de la población en todo el mundo exige una gran demanda de energía para suplir sus necesidades diarias. Los combustibles fósiles representan la mayor fuente de producción de energía, pero traen consigo la desventaja de no ser renovables; en algún momento se agotarán y no se podrá suplir la demanda de energía, además de ser uno de los principales contaminantes y contribuyentes del calentamiento global. En este sentido, alrededor del mundo, se está investigando sobre la creación de nuevas fuentes de energía limpia, que ha implicado a los gobiernos a realizar un incremento en el monto de inversión en I+D. Actualmente, a energía eólica es la de mayor crecimiento con un incremento exponencial de la capacidad instalada en estos últimos años [1].

La energía eólica en Colombia no es un tema nuevo, ya que cuenta con el parque de energía eólico Jepírachi, ubicado en el departamento de la Guajira, el cual está en funcionamiento desde el año 2004 y tiene una capacidad instalada de 19,5 MW [2]. Los últimos estudios sobre este tipo de energía están basados en analizar los modelos aerodinámicos, como el desempeño de las turbinas de viento de eje vertical (VAWT por sus siglas en ingles), estas presentan unas ventajas como su funcionamiento sin importar la dirección del viento, bajo costo en el mantenimiento, autoarranque y trabajan a bajas velocidades de viento [3]. La selección del perfil a utilizar en las hélices es de suma importancia, ya que estas presentan unas características y unas especificaciones para las cuales están diseñadas; además de ellas dependen, en gran parte, la eficiencia que pueda tener el aerogenerador [4].

Bajo esta perspectiva, el siguiente trabajo contempla el diseño del perfil alar óptimo mediante el modelado de una turbina eólica de eje vertical tipo H de baja potencia, implementando el Método Doble Tubo con Corrientes Múltiples (DMST) y la Dinámica de Flujos Computacional (CFD) en las condiciones de viento favorables que permitan generar potencia a bajas velocidades.