CWind, una startup canadiense, ha desarrollado un pequeño prototipo de turbina eólica que utiliza la fricción en vez de una caja de engranajes para convertir la energía del viento en electricidad.
Las aspas de la mayoría de las turbinas utilizan el viento para hacer girar un eje conectado a una caja de engranajes. La caja de engranajes administra la rotación de un segundo eje que se conecta a un generador eléctrico de gran tamaño. La caja de engranajes en la pieza más pesada de todo el equipo en la “nacela” de las turbinas eólicas. También es la pieza más vulnerable ante fallos. Las ráfagas de viento repentinas ponen a la caja de engranajes bajo tremendas tensiones mecánicas. A lo largo del tiempo esto puede desgastar o incluso romper los dientes de los engranajes de metal.
El diseño de CWind elimina el uso de la caja de engranajes por completo. En vez de eso, el eje de conducción está conectado directamente a un gran volante de metal. Abrazando la parte externa del volante se encuentran ocho ejes secundarios más pequeños, cada uno de ellos conectado a un generador de 250 kilovatios y varias ruedas especialmente diseñadas para sujetarse a la superficie del volante. A medida que el volante gira, hace funcionar a los generadores mediante el giro de los ejes alineados con las ruedas. La idea surgió hace años, cuando el autor del diseño contemplaba el funcionamiento de la noria gigante de Londres, accionada de forma similar.
El sistema utiliza un software para controlar los ocho ejes secundarios. Las llantas también están diseñadas para deslizarse temporalmente si un golpe de viento hace que la velocidad del volante suba de pronto. Esta característica suaviza el impacto en los generadores. Cada eje secundario también se puede desenganchar del volante si el viento se calma, lo que en efecto reduce la fricción y permite a los ejes que permanezcan conectados mantener el funcionamiento de sus generadores a alta capacidad.
La mayor ventaja del diseño de CWind es que es más sencillo y menos costoso de mantener a lo largo del ciclo vital de todo el equipo. Cuando una caja de engranajes en una turbina convencional falla, la turbina deja de funcionar completamente. Obtener una caja de repuesto lleva mucho tiempo, y extraer el enorme dispositivo de la nacela de la turbina requiere el uso de una grúa de gran tamaño y muchos días de trabajo. Cada día que la turbina no genera electricidad para la red, todo eso se traduce en pérdidas para el operador.
Con los sistemas conducidos por fricción de múltiples ruedas, si pierdes una de ellas el resto sigue allí, el reemplazo de las ruedas es rápido —apenas un día de trabajo— y los diseños futuros permitirán llevar a cabo el mantenimiento al tiempo que la turbina sigue funcionando. La misma redundancia se aplica a los generadores, si uno falla, los otros pueden seguir funcionando. Los pequeños generadores utilizados en el diseño de CWind se pueden obtener rápidamente y se instalan con gran facilidad, gracias a la ayuda de una pequeña grúa construida dentro de la nacela.
Nayef afirma que las ruedas utilizadas están diseñadas para que duren tres años, y que el reemplazo de las ruedas utilizadas en una turbina eólica de dos megavatios tiene un coste aproximado de 30.000 dólares—o casi 200.000 a lo largo de 20 años. Por el contrario, las cajas de engranajes tienen una vida media de seis años y su reemplazo cuesta alrededor de 600.000 dólares, o casi 2 millones a lo largo de 20 años. “Vamos a tener un precio competitivo en comparación con las turbinas de caja de engranajes convencionales, y además poseemos la ventaja de tener una mayor disponibilidad, mayor eficiencia, y todas las ventajas que proporciona la funcionalidad de nuestro servicio.”
Ahora están trabajando en diseños de cinco y de 7,5 megavatios, destinados a los mercados de turbinas mar adentro, así como a las localizaciones remotas en tierra firme donde la facilidad de mantenimiento es un punto de venta importantísimo.
