Mejores álabes para las turbinas de la energía mareomotriz reducen el coste de la actividad empresarial
Si bien el sol, el viento y las mareas son fuentes de energía infinitamente renovables, la energía mareomotriz tiene una ventaja añadida. Como explicó Newton hace casi 450 años, las mareas son principalmente el resultado de dos de los procesos más predecibles que conocemos: el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra a medida que esta gira sobre su eje. Por tanto, a diferencia de la energía solar y eólica, la mareomotriz es independiente de las condiciones meteorológicas y predecible con decenios de antelación. Las turbinas mareomotrices también tienen un efecto menos visible y audible en las comunidades circundantes. A pesar de su potencial y del histórico liderazgo mundial de la Unión Europea (UE) en este ámbito, la energía mareomotriz contribuye poco en la actualidad al suministro eléctrico de la UE. Uno de los mayores obstáculos es el coste. El equipo del proyecto NEMMO, financiado con fondos europeos, se centró en reducir el coste ajustado de la energía con una campaña de diseño integral para mejorar el rendimiento y la durabilidad de los álabes de las turbinas mareomotrices.
Aprovechar las ventajas de la energía mareomotriz
El agua es unas ochocientas veces más densa que el aire, por lo que los álabes de las turbinas mareomotrices son más cortos y resistentes que los de las eólicas. También giran más despacio, pero la alta densidad del agua en relación con el aire hace que las corrientes de las mareas puedan generar más energía por unidad de superficie que el viento. Sin embargo, dado el desgaste físico y químico debido a la rotación a través de agua salada densa, los bordes de los álabes pueden erosionarse rápidamente. Esto puede provocar grietas, por donde entra agua, lo que acelera la fatiga y aumenta el riesgo de fallo.
Una campaña integral de modelización, desarrollo y ensayos
La cavitación es un problema fundamental para los álabes de las turbinas mareomotrices. A medida que los álabes giran, la caída periódica de la presión hidrostática en la superficie de estos induce la formación de burbujas que implosionan, lo que provoca la fatiga de la superficie. «La modelización ha sido relativamente mínima en la industria mareomotriz. El equipo de NEMMO comenzó con una modelización informática exhaustiva para evaluar los posibles efectos de la cavitación en versiones a escala reducida de los álabes», explica el coordinador del proyecto, Pablo Benguria, de Tecnalia Research & Innovation. Paralelamente, en NEMMO se han desarrollado nuevos materiales, revestimientos y procesos para aumentar la vida útil de los álabes de las turbinas mareomotrices. Los materiales compuestos nanoreforzados mejoraron la resistencia a la fatiga y al impacto, y el microtexturizado de la superficie de los álabes redujo la bioincrustación. Se han desarrollado nuevos revestimientos antiincrustantes no lixiviantes para proporcionar una resistencia permanente a la cavitación. «Los ensayos de fatiga son imprescindibles en los álabes de las turbinas eólicas y existe una enorme bibliografía de referencias, pero los ensayos de fatiga en los álabes de turbinas mareomotrices son incipientes. Nuestros procedimientos de ensayo, que hace posible mejorar los modelos y optimizar así el diseño de los álabes de las turbinas mareomotrices, nos han permitido caracterizar los índices de desgaste por cavitación, el crecimiento de bioincrustaciones y el envejecimiento en un entorno marino agresivo, así como cuantificar el rendimiento hidrodinámico y la vida útil de los álabes de material compuesto», señala Benguria. Estos logros deberían tener una repercusión importante en el aumento de la fiabilidad de los futuros diseños de álabes.
Álabes optimizados rumbo al mar
En el exhaustivo proceso de diseño de NEMMO se evaluaron variables críticas que no se habían estudiado detalladamente hasta ahora y se logró un complejo diseño optimizado. «El nuevo diseño mejorará la capacidad de producción de energía y la durabilidad de los álabes, lo que disminuirá los gastos de explotación de la energía mareomotriz», resume Benguria. Pronto se instalarán tres álabes a escala real en la turbina experimental ATIR del socio Magallanes Renovables y se probarán en condiciones reales de funcionamiento en las islas Orcadas (Escocia). Los álabes de las turbinas mareomotrices de NEMMO podrían comercializarse pronto, lo que reduciría los obstáculos a la inversión en energía mareomotriz y liberaría el previsible poder de las mareas para contribuir a la transición de Europa hacia las cero emisiones netas en la producción de energía.
Palabras clave
NEMMO, energía mareomotriz, álabes de turbinas mareomotrices, cavitación, bioincrustaciones, ensayos de fatiga
