Investigadores de la Universidá d'Uviéu desenvolvieron técniques esperimentales con aerogeneradores d'exa vertical (VAWT), emplegando la tecnoloxía del túnel del vientu, que pueden ser d'utilidá para'l diseñu y construcción d'estes turbinas eóliques a escala real. Asina lo demuestren los trabayos realizaos pol grupu d'investigación FERES (Fluids Engineering for Renewable Energy and Sustainability), con una amplia trayectoria n'actividaes d'I+D+i, amestaes sobremanera al campu de les máquines de fluyíos y al de los sistemes con fluxos na industria o na inxeniería civil. Esti grupu de la Universidá d'Uviéu presenta agora los sos trabayos más recién nel desenvolvimientu de técniques esperimentales para ensayos en túnel de vientu de dispositivos y componentes aerodinámicos, con aplicación específica al diseñu y optimización de turbinas eóliques.

Los miembros d'esti grupu d'investigación recuerden que, tres un empiezu pausao y falto de siguimientu, la transición enerxética asítiase güei nun primer planu, siendo les sos principales metes la minimización del usu de los combustibles fósiles, algamar un escenariu de cero emisiones netes y disponer d'un suministru d'enerxía resiliente, independiente y seguro. Dientro de les acciones que se tán llevando a cabu, centraes nel esplegue d'enerxíes anovables, la eólica supon un componente fundamental, siendo la so principal tecnoloxía les turbinas eóliques d'exa horizontal (HAWT). Sicasí, los desafíos actuales nesti campu (esplegues en redolaes offshore d'agües fondes y turbinas de gran capacidá superando los 10 MW), según les meyores de la rede eléctrica (digitalización, sistemes d'almacenamientu...) y los últimos enclinos d'arquitectura sostenible, autoconsumo y smart-cities, abren la puerta a tecnoloxíes alternatives como les turbinas eóliques d'exa vertical (VAWT). 

Jesús Fernández, profesor de la Universidá d'Uviéu y coordinador del grupu, destaca qu'estes turbinas, y especialmente les de sustentación con palas rectes (H-rotor), cunten con característiques bien ventaxoses para aplicaciones urbanes a pequena escala y para la eólica off-shore, pero inda s'atopen en desenvolvimientu y esiste una relativa falta de proyectos a escala real. Para algamar un estáu de desenvolvimientu que dexe l'esplegue comercial, los ensayos esperimentales en túnel de vientu son una ferramienta imprescindible. Sicasí, trabayar con prototipos a pequena escala de VAWT ye especialmente difícil, debíu principalmente al amenorgamientu del par y la potencia apurríos, que son yá de por sí bien variables. Sicasí, los costos ya infraestructura necesaria para trabayar con prototipos de mayor tamañu dispárense, llindando descomanadamente la investigación nesti campu.

Por ello, el desenvolvimientu de metodoloxía y equipamientu que dexen l'estudiu d'estes turbinas por aciu ensayos esperimentales a pequena escala en túnel de vientu resulta considerablemente interesante y ye l'oxetivu principal de los trabayos más recién del grupu FERES. Resultancies destacaes d'estos trabayos fueron, ente otros, la publicación de trés artículos en revistes indexadas JCR (dos d'ellos nel primera cuartil de la so disciplina), y la presentación de la tesis doctoral de Luis Santamaría Bertolín, cola dirección de Sandra Velarde Suárez y Jesús Fernández Oro, calificada con Sobresaliente Cum Laude y propuesta pa Premiu Estraordinariu de Doctoráu.

El investigadores llevaron a cabu la evaluación y aplicación d'un diseñu novedosu de balanza aerodinámica pal ensayu esperimental de perfiles en túnel de vientu. Por aciu l'ensayu de distintos prototipos y la comparanza con datos de la bibliografía y simulaciones fluidodinámicas computacionales (CFD), comprobáronse les sos capacidaes, y validóse el so usu p'aplicaciones específiques de turbinas eóliques. 

Tamién se desenvolvió xuna metodoloxía innovadora pa la caracterización de prestaciones de prototipos de turbinas VAWT a pequena escala en túnel de vientu, utilizando un enfoque mecánicu. Esti trabayu, publicáu nuna revista de bien altu nivel, inclúi'l desenvolvimientu d'una instalación esperimental y l'aplicación de la novedosa metodoloxía, basada na manera de conducción activa (ADM), al estudiu d'un prototipu a escala. El grupu demostró que la metodoloxía desenvuelta amuesa interesantes ventayes sobro la determinación convencional del rendimientu de la turbina por aciu la manera de conducción pasiva (PDM).

“La resultancia xeneral d'estes investigaciones puede resumise en que se xeneraron les metodoloxíes necesaries pal estudiu de turbinas eóliques VAWT a escala de llaboratoriu, y que dexen superar les problemátiques típiques d'esti ámbitu. Esto, sumáu al desenvolvimientu d'equipamientu ya instrumentación realizáu, apurre les ferramientes necesaries pa realizar ambicioses investigaciones nesti campu, lo que contribúi a la implantación d'estes máquines en proyectos reales”, comenta la profesora Sandra Velarde, integrante del equipu. “Adicionalmente, la base de conocencia xenerada y la calidá de les resultancies sirven de referencia y son aplicables a otres investigaciones que rican d'ensayos aerodinámicos en túnel de vientu”, añede.

Los trabayos realizaos nesta llínea d'investigación cuntaron nos últimos años col financiamientu de Planes Nacionales (proyectos DEVTURB-ENE2017-89965-P y MERTURB-TED2021-13), del Principáu d'Asturies (GRUPIN IDI/2018/000205) y del IUTA y el Conceyu de Xixón (proyectu SV-22-GIJON-1-04).

El grupu FERES cuenta na actualidá con dellos túneles de vientu de distintes característiques y capacidaes, dellos bancos d'ensayos hidrodinámicos, equipos de visualización de fluxos por velocimetría de partícules (PIV), equipos de anemometría térmica (filo caliente), equipos de midíes acústiques, instrumentación pa captación y analís de señales de presión, vibración, fuerza y temperatura, etc. Tamién dispon d'equipamientu informáticu p'actividaes de modeláu y simulación numbérica de los sistemes fluidodinámicos y térmicos d'interés (CFD), consistente en dellos clústeres d'ordenadores d'alta capacidá pa cálculu paralelizado. Tou esti equipamientu atópase allugáu nel Edificiu Departamental Este del Campus de Xixón, see del grupu.

Son miembros del grupu el doctores de la plantiya del personal docente ya investigador de la Universidá d'Uviéu Jesús Fernández (coordinador), Katia Argüelles, Mónica Galdo, Pedro García, Manuel García, José González, Adrián Pandal, Bruno Pereiras y Sandra Velarde, xuntu con el investigadores contrataos Alberto García, Alberto Menéndez, Celia Miguel, Aitor Vega y Luis Santamaría, tamién toos ellos doctores.

Referencias
Santamaría L, Fernández Oro JM, Argüelles Díaz KM, Meana-Fernández A, Pereiras B, Velarde-Suárez S. Novel methodology for performance characterization of vertical axis wind turbines (VAWT) prototypes through active driving mode. Energy Conversion and Management 2022; 258 115530. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115530.
Santamaría L, Argüelles Díaz KM, Galdo Vega M, González Pérez J, Velarde-Suárez S, Fernández Oro JM. Performance assessment of vertical axis wind turbines (VAWT) through control volume theory. Sustainable Energy Technologies and Assessments 2022; 54 102811. https://doi.org/10.1016/j.seta.2022.102811.
Santamaría L, Galdo Vega M, Pandal A, González Pérez J, Velarde-Suárez S, Fernández Oro JM. Aerodynamic Performance of VAWT Airfoils: Comparison between Wind Tunnel Testing Using a New Three‐Component Strain Gauge Balance and CFD Modelling. Energies 2022; 15 9351. https://doi.org/10.3390/en15249351.