Los materiales y procesos de fabricación más avanzados permiten que las palas puedan seguir el ritmo de la instalación de torres más altas y aerogeneradores más grandes de forma eficaz y rentable. (Foto: Composites One)

El sector eólico ha batido récords de instalación en los dos últimos años. Esta tendencia puede continuar, ya que se prevé que la capacidad eólica mundial se duplique en los próximos cinco años, según el Consejo Mundial de la Energía Eólica. Esta tendencia de crecimiento se debe, en parte, al desarrollo del mercado de la energía eólica marina y a los aerogeneradores más grandes con palas más largas.

«El sector eólico ha aumentado la longitud de las palas aproximadamente 6,5 pies por año durante los últimos 10 años», dijo Mark Kirk, CCT, Director de Ventas de Energía Eólica de Composites One. «Este aumento de la longitud ha permitido a la industria aumentar la producción mediante el uso de turbinas más grandes y, por tanto, reducir el coste de la energía».

Sin embargo, cuanto más larga es la pala, más se cuestiona la fiabilidad y la estabilidad. Kirk atribuye a los materiales y a la fabricación el hecho de que las palas de las turbinas puedan seguir el ritmo de las torres, cada vez más grandes. «Gracias a los materiales compuestos, las palas pueden girar más rápido y captar vientos a menor velocidad. Los materiales compuestos ofrecen a los fabricantes de aerogeneradores resistencia y flexibilidad de procesamiento con la ventaja añadida de ser un material ligero», afirma.

Los materiales compuestos están formados por dos o más materiales con diferentes propiedades físicas o químicas que, al combinarse, no se mezclan del todo, pero juntos se hacen más fuertes y duraderos. Los materiales para el mercado de palas de aerogeneradores incluyen resinas de poliéster reforzado con fibra de vidrio, epoxi reforzado con fibra de vidrio y epoxi reforzado con fibra de carbono.

«La combinación de fibras de vidrio con una matriz de resina da lugar a materiales compuestos que son fuertes, ligeros, resistentes a la corrosión y dimensionalmente estables. También proporcionan una buena flexibilidad de diseño y una alta resistencia dieléctrica, y suelen requerir menores costes de fabricación», afirma Kirk, quien señala que los materiales compuestos de alta resistencia, como la fibra de carbono y los epoxis, también se utilizan ahora para las palas de alto rendimiento.

«Las palas y los componentes de las turbinas actuales deben cumplir estrictas propiedades mecánicas, como una alta rigidez y resistencia a la torsión y la fatiga. Además de estas propiedades mecánicas, el producto final debe ofrecer una excelente resistencia a la corrosión y una tolerancia a las altas temperaturas. Los materiales compuestos pueden ofrecer mayor rigidez en muchos casos y reducir el peso de las piezas acabadas», añade.

Pero eso no es todo. Gracias a su flexibilidad, los materiales compuestos facilitan las reparaciones a los técnicos eólicos y proporcionan una mayor vida útil a las palas. Los materiales también pueden utilizarse para otros componentes de las turbinas. «El paso a las cubiertas de góndolas y hélices de material compuesto y, en algunos casos, al moldeo cerrado más avanzado de estos componentes de material compuesto, también ha reducido el peso total de las unidades en comparación con el acero y el aluminio tradicionales, por lo que los costes de las turbinas están bajando»

Los materiales suponen más del 90% de los costes de fabricación de una pala, por lo que si se quiere que las turbinas aumenten de tamaño, la reducción de costes es fundamental. «El reto de la industria eólica actual es claro», afirma Alexis Crama, Vicepresidente de Desarrollo Offshore de LM Wind Power. «El sector debe aumentar la producción anual de energía y reducir los costes mediante la innovación en el uso de materiales y tecnologías de fabricación, sin dejar de tener en cuenta la fiabilidad y el mantenimiento eficiente de las turbinas durante su funcionamiento».

Dice que a medida que las palas de las turbinas sean más largas y se desarrollen más proyectos en alta mar, la demanda de mayor fiabilidad y menores costes no hará sino aumentar por parte de los promotores de parques eólicos. «La construcción de palas más largas plantea nuevos retos de diseño, que en muchos casos implican un replanteamiento de los materiales, la estructura y otras características. Las palas del rotor son, sin duda, una de las piezas que más influyen en el coste de la energía».

Además de construir la pala más larga del mundo hasta la fecha (con 88,4 metros -la pala se está sometiendo a pruebas para la validación del producto en Dinamarca-), LM Wind Power ha presentado recientemente una investigación sobre un concepto de moldeado de palas modular para aumentar la flexibilidad de la producción al fabricar palas más grandes y largas. El nuevo proceso amplía el diámetro del rotor mediante la colocación de puntas de longitud variable, sin el gasto añadido que supone la construcción de un nuevo molde de pala.

Este proceso permite la fabricación por separado de la pala y la punta, seguida de una técnica de unión tradicional que ensambla permanentemente una pala, explica Crama. «Mediante una combinación de reducción de los costes de producción, aumento del tamaño del rotor y optimización del rendimiento de los parques eólicos, se espera que estos productos modulares reduzcan el coste de la energía en las aplicaciones de palas en alta mar entre un 6 y un 8%»,

añade: «En última instancia, los ganadores de la industria eólica del futuro serán los que puedan adaptarse, innovar y expandirse con el menor coste»

.