La turbina eólica diseñada por la UPB en el marco del proyecto: Generación distribuida de energía eléctrica en Colombia a partir de energía solar y eólica de Energética 2030, es un aerogenerador pequeño de eje horizontal, con rotor de paso fijo y mecanismo de orientación pasivo por medio de una veleta, lo que contribuye a la simplicidad de la operación en ubicaciones rurales y aisladas.

Está conformada por un generador eléctrico de imanes permanentes, un sistema de freno de emergencia y un rotor conformado por tres aspas en materiales compuestos. Adicionalmente cuenta con un sistema de censado de diferentes variables mecánicas y eléctricas para el análisis de varios componentes como el sistema de transmisión mecánica y la respuesta en la estructura de las aspas. Por lo tanto, la turbina eólica es también un mini laboratorio que permite monitorear en tiempo real diferentes aspectos de la operación del equipo.

¿Para qué se usa?

El objetivo de la turbina, en línea con la finalidad del proyecto 5, es el de generar electricidad de una manera costo-eficiente a partir de la energía eólica, de acuerdo con las necesidades de los consumidores pequeños, habitantes de regiones rurales y aisladas de la red de interconexión eléctrica nacional.

¿Cómo se usa?

La turbina eólica está diseñada para generar electricidad a velocidades de viento entre 2.5 m/s y 25 m/s; además en condiciones nominales a nivel del mar, se espera alcanzar 2.6 kW a 8m/s y 5 kW a 10 m/s. Estos niveles de generación se pueden alcanzar con un coeficiente de potencia de 0.43, es decir, aprovechando el 43% de la energía contenida en la corriente de aire interceptada por las aspas del rotor. Mediante la implementación de materiales compuestos con anisotropía y un diseño aeroelástico estratégico en las aspas del rotor, se espera elevar el coeficiente de potencia por encima del valor base de 0.43, incrementando así la energía aprovechada por la turbina eólica.

Este diseño aeroelástico permite que las aspas del rotor se adapten mediante la deformación mecánica para mejorar su rendimiento aerodinámico y posee varias características que lo hacen atractivo para aplicaciones de generación distribuida: no depende de componentes móviles adicionales, se pude implementar sin incrementar significativamente el peso del aerogenerador y tiene un tiempo de respuesta alto.

Ubicación

Elegir la ubicación para la instalación del prototipo es una tarea ardua porque dicha locación debe: contar con un recurso eólico favorable (alta probabilidad de velocidad de viento entre los 2.5m/s y los 15 m/s más o menos), contar con información sobre el recurso eólico a partir de mediciones de campo en el sitio específico, permitir el acceso de los equipos de instalación y permitir el suministro de fluido eléctrico y comunicación con alguna red de datos para el monitoreo remoto.

Se espera que para las pruebas iniciales del aerogenerador, el equipo se instale en la Universidad EAFIT sede Llano Grande, en un terreno que facilita la conexión al suministro eléctrico para los equipos de medición y el acceso de vehículos de carga y maquinaria para el montaje.

Alcance y expectativas

Con la puesta en funcionamiento del prototipo desarrollado por la UPB en el marco del proyecto 5, se espera determinar la efectividad de las aspas del rotor fabricadas con materiales inteligentes, en la mejora de la eficiencia global de la turbina. De esta manera se podrá demostrar que el uso de materiales avanzados en la fabricación de los componentes aerodinámicos puede elevar la competitividad de las fuentes de energía eólica con respecto a otras formas de generación eléctrica no convencionales.