Ingenieros de UT Dallas pioneros en palas de turbinas eólicas de océano profundo

El Dr. Todd Griffith, profesor asociado de ingeniería mecánica, demuestra su diseño de pala para una turbina eólica flotante marina. Griffith lidera un equipo de investigadores de UT Dallas y colaboradores para construir un prototipo de la turbina.

La nueva subvención es parte de una adjudicación de 26 millones de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) financiando 13 proyectos para acelerar tecnologías de turbinas eólicas flotantes marinas a través del programa Aerodynamic Turbines, Lighter and Afloat, with Nautical Technologies and Integrated Servo-Control (ATLANTIS).

El Departamento de Energía estima que aguas estatales y federales a lo largo de las costas de EE. UU. y los Grandes Lagos podrían generar el doble de la energía generada por todas las plantas eléctricas de la nación combinadas. Una de las mayores barreras para cosechar esa energía ha sido el alto coste de desplegar turbinas eólicas en aguas más profundas, donde se requieren plataformas flotantes. El proyecto de Griffith busca reducir el coste y superar desafíos con instalación y conexión a redes energéticas existentes con cables submarinos.

El diseño de turbina eólica de eje vertical de Griffith, a diferencia de las turbinas eólicas tradicionales de tres palas de eje horizontal, requiere palas verticales erguidas sobre una plataforma que se sienta parcialmente sobre la superficie del océano y parcialmente debajo. La plataforma está unida al lecho marino con cables, en lugar de anclada directamente al lecho marino, bajo profundidades oceánicas de al menos 200 pies.

Según el diseño, las palas de la turbina se elevarían entre 600 y 700 pies sobre la superficie del océano, pero podrían alcanzar hasta 900 pies.

Griffith comenzó a investigar diseños de turbinas eólicas de eje vertical en 2009 cuando era miembro principal del personal técnico y líder técnico offshore en el Departamento de Tecnologías de Energía Eólica de los Laboratorios Nacionales Sandia (Albuquerque, Nuevo México, EE. UU.). Se unió a UT Dallas en 2017.

Bajo la nueva subvención, el equipo de UT Dallas incluirá estudiantes de doctorado, investigadores postdoctorales y el Dr. Mario Rotea, cátedra Erik Jonsson y jefe de ingeniería mecánica, quien liderará el empuje de sistemas de control del proyecto. A través de un proceso llamado co-diseño de control, Rotea dijo que trabajará en desarrollar los subsistemas requeridos para extraer la máxima potencia con el menor esfuerzo de la turbina, lo que incluye gestionar las fuerzas en las palas y la velocidad de la turbina en condiciones climáticas cambiantes.

La investigación es crítica para expandir el uso de energía eólica en Estados Unidos, especialmente en áreas costeras, según Rotea. El único proyecto eólico marino comercial de la nación, que entró en línea en 2016, es el Block Island Wind Farm a unas 4 millas de la costa de Block Island, Rhode Island.

Investigadores de UT Dallas trabajan con la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y socios corporativos Aquanis Inc., VL Offshore y XFlow Energy.

«Para mí, esta es una oportunidad para hacer gran investigación con un gran equipo de ingeniería multidisciplinario», dice Griffith. «Estamos reuniendo diseño estructural, aerodinámica, sistemas de control, sistemas flotantes, economía y procedimientos de instalación. Es un verdadero problema de ingeniería a nivel de sistemas. Solo estoy emocionado de poder liderar este increíble grupo para unir toda esta tecnología y realizar la visión del programa ATLANTIS».