ESOLIA
Transición a la Energía Solar desde la Ingeniería del Viento
La preocupación por el acceso a una energía de bajo coste y no contaminante en los últimos años ha llevado a un crecimiento exponencial de las energías renovables. Entre las diferentes tecnologías, la energía solar y la energía eólica han sido las que se han desarrollado con más fuerza. En este proyecto se aborda la investigación sobre diversos aspectos relacionados con el comportamiento aerodinámico y aeroelástico de las plantas de producción de energía eléctrica basadas en el aprovechamiento masivo de la energía solar.
En concreto, se realiza un estudio aeroelástico intensivo de una de las tecnologías más extendidas para el aprovechamiento a gran escala, las plantas de seguidores solares planos monoeje. Estas plantas requieren una gran inversión inicial para su instalación, siendo su operación y mantenimiento relativamente baratos. Una parte importante del coste de instalación es el relativo a las estructuras que soportan los elementos que transforman la energía solar en fotovoltaica o térmica, por lo que optimizar estas estructuras contribuye directamente a que este sector energético sea más competitivo. Dado que estas plantas requieren grandes extensiones de terreno, generalmente se encuentran en zonas muy abiertas y expuestas al viento. Por eso, las cargas de origen aerodinámico son las más relevantes en el cálculo y dimensionamiento de las estructuras. El estado actual del conocimiento sobre la determinación de estas cargas sobre estas estructuras es muy escaso, debido a la complejidad inherente al flujo aerodinámico sobre ellas. Además, con la intención de reducir los costes de fabricación, la industria ha reducido gradualmente la rigidez de las estructuras utilizando criterios basados en la escasa información disponible. Esto ha llevado a la aparición de inestabilidades aeroelásticas en condiciones de viento ligero a medio, que han demostrado ser catastróficas.
En este proyecto se propone aumentar el conocimiento del comportamiento aerodinámico y aeroelástico de las plantas de seguidores solares planos monoeje, abordando el problema desde varios enfoques. Partiendo de la generación de un modelo común de ensayo, que busca convertirse en un modelo canónico (benchmark) para la investigación en este campo, se propone realizar un conjunto de campañas experimentales de ensayos en túnel de viento estáticos y dinámicos de los elementos de estas plantas. Considerándose la influencia de la direccionalidad y propiedades físicas del viento incidente, el ángulo de inclinación de la estructura, y las características estructurales del modelo, el alcance del proyecto cubre los principales factores desencadenantes de inestabilidades aeroelásticas.
En paralelo, se identifican los modelos numéricos más adecuados para simular el complejo flujo alrededor de estas estructuras. Los resultados experimentales y numéricos se validarán y complementarán mutuamente y brindarán el conocimiento y la información necesarios para generar un conjunto de modelos subrogados del comportamiento aerodinámico y aeroelástico de estas plantas. Todos los datos generados serán puestos a disposición de la comunidad científica para fomentar el desarrollo y la investigación en la estabilidad aeroelástica de los seguidores solares. El aporte del nuevo conocimiento generado tendrá un impacto directo en el diseño óptimo y seguro de estas plantas y, por lo tanto, en la reducción de costes en la producción de energía eléctrica.