Aerogeneradores sin palas, eólica 2.0. con Vortex Bladeless

 

En los últimos años, se vienen registrando en nuestro país valores máximos históricos en cuanto a generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energías renovables (59.860 MW a finales del 2020, 44 % de la generación total). La eólica sigue siendo la tecnología renovable más importante en el mix de generación nacional, suponiendo el 24,8 % de la producción total, la participación anual más alta registrada hasta la fecha según el informe de red eléctrica relativo a datos del 2020.

España es pionera en la investigación y desarrollo de inventos relacionados con esta tipología energética, liderando el ranking internacional entre los países con mayor porcentaje de energía eólica.  Y de uno de esos inventos queremos hablar hoy, en esta nueva entrada del blog.

Se trata de un dispositivo eólico desarrollado por la empresa emergente Vortex Bladeless S.L., una estructura esbelta y vertical fijada al suelo que, a diferencia del giro de las máquinas eólicas convencionales, se mueve oscilando en el plano perpendicular de la dirección del viento, esto es, vibra cuando entra en resonancia. ¿Cómo se produce este fenómeno? El viento genera remolinos en contacto con un cuerpo redondeado que hacen que, al atravesar el mástil o estructura, esta se impulse de forma alternativa.

Este movimiento del mástil es energía mecánica que se transforma en energía eléctrica gracias a un alternador diseñado específicamente, y que también se encarga de mantener ajustada o sintonizada la oscilación a las diferentes velocidades de viento.

 

El origen, la inspiración …

Esta energía que vemos aquí tan bien aprovechada con este ejemplo, fue, sin embargo, la causante del derrumbe del puente de Tacoma Narrows en Estados Unidos, cuatro meses después de que se construyera en 1940. Este dramático colapso estructural es uno de los ejemplos académicos más utilizados para explicar cómo funcionan ciertas resonancias aerodinámicas inducidas por el viento.

 

Inspirado en este suceso, el presidente y socio fundador de Vortex Bladeless, David J. Yáñez, comenzó a trabajar en la idea de utilizar esa energía en algo aprovechable. Era el año 2002 cuando conoció dicho suceso, mientras estudiaba ingeniería en la Universidad de Valladolid. El fenómeno de la resonancia aeroelástica se estudiaba entonces como un problema de inestabilidad, pero él vio una oportunidad diferente de producir energía.  La idea se fijó en su cabeza, y años más tarde, presentaría la primera patente en el mundo sobre un aerogenerador sin palas o aspas ES2374233B1, capaz de optimizar este tipo de resonancias aerodinámicas y generar energía eléctrica.  Lo hizo a través empresa DEUTECNO fundada por el mismo junto con su socio Raúl Marín Yunta.

Turbina de viento resonante por vorticidad (fig. 1 ES2374233B1).

¿Por qué desarrollar una nueva tecnología eólica si ya hay una que funciona?

La respuesta es sencilla, sus ventajas son múltiples:

  • Esta nueva tecnología no precisa elementos mecánicos desgastables por fricción, como son palas, ejes, rodamientos u otros mecanismos, por lo que no precisa lubricantes y se minimizan los costes de mantenimiento y los tiempos de amortización.
  • La esperanza de vida útil es elevada. Los materiales empleados en su construcción, polímeros reforzados con fibras de carbono, acero, neodimio y cobre, tienen los requerimientos funcionales necesarios para trabajar alejados de sus límites operativos y con bajos niveles de fatiga o desgaste.
  • Los estudios preliminares sobre coste-efectividad pronostican una tecnología altamente competitiva.
  • Los cambios bruscos de la dirección de viento afectan menos a la operación del aerogenerador porque, por su sección transversal circular, están orientados a la dirección del viento.
  • No requieren frenos. Los dispositivos Vortex se detienen por si solos cuando la velocidad del viento excede el umbral del aerogenerador.
  • Es silencioso.
  • Respetuoso con el medio ambiente y con la fauna.

 

Aplicaciones

Aunque inicialmente se pensaba que el principio físico en el que se basa su funcionamiento sólo permitiría el desarrollo de máquinas de gran tamaño, posteriormente se comprobó el potencial de estas máquinas eólicas en el ámbito de la energía distribuida: entornos urbanos, residenciales.

Actualmente, se plantea el desarrollo de aerogeneradores de diferentes tamaños:

  • Vortex Nano.- Altura: 85cm, peso:1.7Kg, velocidad nominal: 5m/s, potencia nominal <2W. Desarrollado como prueba de concepto de la tecnología o mínimo producto viable de la tecnología. Orientado aplicaciones de señalización LED, pequeños sensores y ámbito académico.
  • Vortex Tacoma.- Altura: ~2.5m, peso: 14Kg, velocidad nominal: 9m/s, potencia nominal: ~100W. Aplicaciones semejantes a las de un panel solar. Ideal para ser ubicado en tejados combinado o no con paneles solares.
  • Vortex Atlantis.- Altura: entre 7 y 10m, peso: 420kg, velocidad nominal: 10,5m/s, potencia nominal: 2KW. Con aplicación en instalaciones de generación distribuida en espacios abiertos, puertos, pequeñas industrias, etc.
  • Vortex Goliat.- Altura: ~140m, peso: 270T, velocidad nominal: 12 m/s, potencia nominal 1MW.  Sus aplicaciones van dirigidas a grandes instalaciones eólicas de generación en llanuras, laderas, montañas o incluso en el mar.

 

Situación actual

Actualmente se está desarrollando la producción, industrialización y puesta en el mercado. Aunque la tecnología es inmadura, durante el año 2022 se comenzará este proceso de escalado e industrialización.

Hasta ahora se han instalado varios prototipos de estos aerogeneradores sin palas en universidades, centros de investigación, ayuntamientos y parques naturales. De esta forma, se obtienen métricas que permiten conocer su comportamiento y aplicar medidas de mejora.

También se está fabricando una preserie de Vortex Nano que, aunque no puede considerarse una acción comercial, es parte del proceso de desarrollo de la tecnología. Algunos de los participantes de esta campaña de “beta-tester” han realizado trabajos e investigaciones que han dado lugar a publicaciones científicas y presentaciones de los resultados en congresos internacionales.

Vortex Bladeless es consciente del largo camino que tiene que recorrer, pero lo hace acompañado de la propiedad industrial (PI) como medio de protección de su tecnología y desarrollos considerándola un aspecto crucial. Además, para realizar cualquier ronda de financiación o establecer cualquier tipo de colaboración con otras entidades, la PI es uno de los elementos más relevantes.

Las patentes de Vortex se están internacionalizando y países como EEUU, Europa, China, Rusia, Japón, México, etc. conceden sus solicitudes sin objeciones.  Ya son 5 familias de patentes las que avalan a esta start-up: WO 2012-017106, WO 2016-055370, WO2017174161A1, WO2018149942A1 y WO 2021-115640, siendo además,  fiel reflejo de su evolución histórica.

Sobre Vortex Bladeless: un pequeño equipo que hace posible un gran proyecto

Vortex Bladeless S.L. es una start-up abulense creada en 2013 y formada por 6 profesionales, con formación tecnológica y de ingeniería (mayormente industrial) complementado con otros perfiles en ADE y economía, que está luchando contra el viento para sacar lo mejor de él y hacer que la tecnología sea viable.

Su marca, su seña de identidad, fue diseñada por el cofundador Raúl Martín Yúnta, y nos habla mucho de la empresa, pues la V es una representación esquemática de la oscilación de un dispositivo y la denominación “vortex” evoca al fenómeno de la vorticidad, fundamento de esta tecnología.

Aunque se fundó en 2013, su origen está en otra empresa, Deutecno S.L., cofundada por David J. Yáñez y Raúl Martín Yúnta en 2008, que dedicó gran parte de su actividad al desarrollo de la tecnología que recogía la primera patente licenciada a la empresa. Posteriormente, tras recibir el apoyo de la Fundación Repsol y obtener diversos premios, se fundó la empresa Vortex Bladeless S.L., sobre la que se han cerrado exitosamente varias rondas de financiación.

Desde entonces, y a pesar de ser un proyecto pequeño, ha recibido premios y reconocimientos internacionales y está disfrutando de colaboraciones y apoyos desde la propia Comisión Europea, diferentes OPI, universidades y multinacionales: CIEMAT-CEDER, Universidad de Salamanca (EPSA), UNITEC, Centro Nacional de Supercomputación, Alfonso X el Sabio, Altair Engineering, Inc, etc.

Reconocimientos

Como veis, esta empresa ha puesto a nuestro país en la historia de los hitos y de los inventos y, como no podía ser de otra manera, los premios y reconocimientos no se han hecho esperar:

Además, uno de sus socios fundadores, David J. Yáñez fue reconocido por la revista Forbes como uno de los 100 españoles más creativos en el mundo de los negocios, en concreto, en el apartado de energía, en el que comparte protagonismo únicamente con otra empresaria de éxito (Andrea Barber de RatedPower).

El interés suscitado por el proyecto a nivel internacional ha sido extraordinario, especialmente y por este orden, en Asia, América y Europa, recibiéndose innumerables solicitudes de colaboración desde el ámbito industrial y académico.

Desde el ámbito social, también la recepción está siendo estupenda, ya que entidades como SEO Birdlife, la ONU, la Comisión Europea, cooperativas nacionales e internacionales, Asociaciones e Instituciones están ayudando a su realización o exponiendo sus diferentes perspectivas.

También desde nuestra institución, reconocemos el gran trabajo y esfuerzo de esta compañía por sacar adelante un proyecto tan innovador que cumple con muchos de los objetivos de la estrategia europea para el 2030: reducir factura luz, disminuir la dependencia del petróleo y el gas importando, mejorar la calidad del aire y, proteger el medio ambiente.

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