Mejorando la capacidad de autoarranque y la eficiencia de las turbinas eólicas de eje vertical híbridas Darrieus-Savonius con una configuración de doble eje
Autores: Ghafoorian, Farzad; Hosseini Rad, Sina; Moghimi, Mahdi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejorando la capacidad de autoarranque y la eficiencia de las turbinas eólicas de eje vertical híbridas Darrieus-Savonius con una configuración de doble eje
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Híbrido
VAWT
Capacidad de autoarranque
Darrieus-Savonius
Eficiencia
De doble eje
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
La capacidad de autoarranque ha presentado consistentemente un desafío significativo para las turbinas eólicas de eje vertical Darrieus (VAWTs). Un enfoque ventajoso para abordar este problema es el diseño de una VAWT híbrida Darrieus-Savonius. La VAWT híbrida mejora la capacidad de autoarranque al aumentar el coeficiente de potencia dentro del rango de bajo coeficiente de velocidad de punta (TSR) y el coeficiente de par en los ángulos de acimut iniciales, cuando las palas transitan de la posición de barlovento a la de sotavento. Un desafío significativo asociado con las VAWTs híbridas convencionales, en las que ambos rotores están montados en un solo eje, es la disminución de la eficiencia en el rango de alto TSR. Esta ineficiencia se debe a las limitaciones de rendimiento del rotor Savonius interno, que está diseñado para funcionar a bajas velocidades angulares. En el rango de alto TSR, la generación de vorticidad alrededor de los cubos del rotor Savonius impacta negativamente en el rendimiento del rotor Darrieus y en la VAWT híbrida. Se propone una configuración de doble eje para mitigar este problema, que utiliza un sistema de transmisión de tren motriz para evitar que el rotor Savonius supere su velocidad angular óptima, actuando así como un mecanismo de control. Los hallazgos indican que la implementación del rotor de doble eje resultó en una mejora del 35% en el rango de bajo TSR y una mejora del 25% en el rango de alto TSR. Esta mejora se logra cuando la velocidad angular del rotor interno se mantiene en un valor que se ha determinado como óptimo para el rotor interno.
Descripción
La capacidad de autoarranque ha presentado consistentemente un desafío significativo para las turbinas eólicas de eje vertical Darrieus (VAWTs). Un enfoque ventajoso para abordar este problema es el diseño de una VAWT híbrida Darrieus-Savonius. La VAWT híbrida mejora la capacidad de autoarranque al aumentar el coeficiente de potencia dentro del rango de bajo coeficiente de velocidad de punta (TSR) y el coeficiente de par en los ángulos de acimut iniciales, cuando las palas transitan de la posición de barlovento a la de sotavento. Un desafío significativo asociado con las VAWTs híbridas convencionales, en las que ambos rotores están montados en un solo eje, es la disminución de la eficiencia en el rango de alto TSR. Esta ineficiencia se debe a las limitaciones de rendimiento del rotor Savonius interno, que está diseñado para funcionar a bajas velocidades angulares. En el rango de alto TSR, la generación de vorticidad alrededor de los cubos del rotor Savonius impacta negativamente en el rendimiento del rotor Darrieus y en la VAWT híbrida. Se propone una configuración de doble eje para mitigar este problema, que utiliza un sistema de transmisión de tren motriz para evitar que el rotor Savonius supere su velocidad angular óptima, actuando así como un mecanismo de control. Los hallazgos indican que la implementación del rotor de doble eje resultó en una mejora del 35% en el rango de bajo TSR y una mejora del 25% en el rango de alto TSR. Esta mejora se logra cuando la velocidad angular del rotor interno se mantiene en un valor que se ha determinado como óptimo para el rotor interno.