Se trata de un VAWT (Vertical Axle Wind Turbine) que parte de un diseño del ingeniero finlandés Sigurd J. Savonius del año 1922, es una turbina de empuje donde no se aplica la sustentación.

El producto, sus características.

Ésta propuesta apunta exclusivamente a la gama de potencias de entre 2 a 10 Kw  que tiene una arquitectura de eje vertical con algunas particularidades tales como, su construcción modular, sus captores de viento que poseen una geometría modificada del modelo original, su sistema de generación de acoplamiento directo con generadores de imanes permanentes de flujo axial y multi etapas con bobinas fijas, aisladas y embebidas en material compuesto de resina / fibra de vidrio, formando un conjunto totalmente sellado.

Las etapas están ubicadas una a continuación de la otra en la dirección axial. Cada etapa del generador provee una corriente alterna trifásica de frecuencia variable que es rectificada y luego ondulada a frecuencia y voltaje de red en forma trifásica. La suma de etapas permite contar con la potencia necesaria.

Protección térmica                               

Cada grupo de bobinas tendrá incorporado un sensor de temperatura que actúa deteniendo la generación si por caso la temperatura supere el límite de normal funcionamiento, deteniendo al generador como protección.

Etapas de los captores de viento

Los captores de viento están montados sobre un eje tubular cuyas dimensiones aseguren una frecuencia propia de vibración que deberá estar lejos de las frecuencias ocasionadas por un posible y ocasional desbalanceo del eje.

Cada eje tubular se encuentra apoyado y guiado por rodamientos en cada extremo del mismo. Estos extremos se montan y pueden encajar en otro tramo mediante un dispositivo de acople especialmente diseñado para transmitir el torque y asegurar el centrado de toda la ristra de ejes, y así sucesivamente hasta lograr la potencia necesaria (sin sobrepasar los 10 Kw). En la parte inferior de la ristra se encuentra acoplado el generador eléctrico.

Cada etapa producirá poco más de 2 Kw.

En esta forma resulta apto para Autogeneración; con posibilidad de volcar a la red de 220/380 de CA (o en cualquier otro voltaje) la energía sobrante; y para Puntos Aislados. Pudiéndose complementar con generación fotovoltaica, mini hidráulica o diésel.

El generador propiamente dicho puede extrapolarse su uso a mayores potencias en aerogeneradores de eje horizontal tanto bipalas como tripalas.

Optimización y generalidades del proyecto

Los generadores tipo Savonius, tienen debilidades y fortalezas que tienen que ver con el propio diseño básico. He tratado de convertir esas debilidades en fortalezas, por ejemplo  su rudeza  lo hace óptimo para lugares con vientos arrachados que cambian fácilmente de intensidad y de dirección, este sistema  como todos los aerogeneradores de eje vertical funcionan en forma omnidireccional razón por la cual no poseen mecanismo de orientación.

Es posible objetar el rendimiento de un Savonius, es relativamente bajo como molino, con esto me refiero a la mayor o menor facilidad de captar la energía del viento y convertirla en energía mecánica; y es cierto, pero en este caso la evaluación del rendimiento carece de mayor peso, porque usar más viento para la misma potencia mecánica no es de mayor importancia, se resuelve con molinos más grandes o mayor cantidad de molinos, pero implica también lo de tener una gama acotada de potencias y no ser conveniente su uso para mayores donde la arquitectura de eje horizontal de dos o tres palas se torna la más conveniente y superadora.

Los Savonius tienen otra fortaleza su costo por Kw de potencia instalada frente a los de eje horizontal, dentro de la gama de potencias de 500 W hasta los 10 Kw.

Además he incluido en este Savonius las mejores soluciones constructivas y mecánicas, que mejorarán aún la performance, la duración y el costo de generación.

En lo particular de la construcción de los captores de viento; cuyo diseño difiere del original en cantidad y en forma, y el empleo de materiales compuestos hoy disponibles  elaborados por procesos de Transferencia de Resina en Moldes (RTM) o de VRTM (con aplicación de vacío), más un sistema de construcción modular tanto en la captación de la energía como en el generador de imanes permanentes y de flujo axial, permiten lograr un bajo costo y una facilidad en la fabricación.

El diseño Savonius independientemente de su robustez permite también ser utilizado en condiciones de viento muy fuertes,   puesto que se puede usar como variable de diseño el diámetro de rueda de captores, que a su vez determina su velocidad de giro.

En cuanto a su ubicación en una ciudad no solo puede colocarse sobre los techos sino también sobre paredes elevadas o en encuentros de paredes.

Recientemente descubrí que en las bases Antárticas se consume GOA (gas oil antártico) para los grupos generadores CAT. En la Base Marambio se consumen 600.000 litros anuales, y la logística es muy cara e implica riesgos  muy serios de derrame, del continente por rompehielos y una vez en la isla se desembarca con helicópteros de carga. Esto puede reemplazarse en buena parte con Aerogeneradores del tipo que estoy proponiendo. Solo habrá que construirlo con alguna adaptación para con las bajas temperaturas, fundamentalmente en los lubricantes de los rodamientos y en la forma de enclavar y fijar el equipo en él permafrost.

Respecto del viento que sopla y que circunstancialmente llega a 60 m/seg, y que no es soportable por aerogeneradores de eje horizontal convencionales y las posibles alternativas con palas rebatibles tienen dos desventajas importantes su costo y su incierta operación.

Competencia local y externa.

Es conocido que muchas máquinas que cubren estas potencias básicamente importadas en la gama de potencias de 0,5 a 1Kw resultan máquinas endebles que terminan siendo destruidas por el mismo viento en condiciones de ráfagas severas. Por otro lado son máquinas comparativamente caras referidas a su costo por unidad de potencia instalada.

En general son máquinas de eje horizontal que son orientables frente al viento, implicando costos elevados y de durabilidad condicionada.

En este momento existe en Alemania una empresa que está desarrollando y llevando a cabo un proyecto en este direccionamiento que propongo y estimo que habrá más en un futuro próximo.

Para poder plasmar esta idea he proyectado una fábrica de aerogeneradores completa, donde se desarrolle la ingeniería básica y la de detalle de toda la serie de aerogeneradores propuestos, para lo cual se montará de inicio una oficina técnica con las herramientas informáticas necesarias.

En cuanto a la planta de fabricación esta contará con las máquinas herramienta, dispositivos, utilajes, equipos de soldadura varios, sistemas de corte de caños y planchuelas, equipos oxiacetilénicos de corte y de soldado (brazing) para elaborar piezas mecánicas y la propia matricería.

Para las partes fabricadas en compuestos, se construirán y se   montarán de equipos  auxiliares para producir piezas de resina & fibra de vidrio ó carbono por el proceso de RTM y VRTM, incluyendo sus respectivos moldes y matrices.

Se incluirá un túnel de viento para pruebas de colapso de los aerogeneradores. Determinación de la velocidad del viento para esta condición. Utilizado por debajo de este régimen se pueden determinar las curvas de rendimiento.

Se prevé un banco de pruebas de los generadores propiamente dicho que consta de un motor eléctrico de velocidad variable por variación de frecuencia, una caja reductora de velocidad, soporte para el montaje de diversos generadores de hasta 10 Kw, y un set de instrumentos eléctricos de medición completo que permitan la medición de todos los parámetros eléctricos que incluyen un osciloscopio además de vatímetros, amperímetros, voltímetros y un frecuencímetro.

El conjunto de facilidades enunciadas permitirán luego de completado el desarrollo fabricar 15 unidades de 8 Kw mensuales utilizando el equipamiento propuesto.

En la primera etapa se cubrirán las potencias de 2 a 10 Kw, y posteriormente se cubrirán mayores potencias en una segunda etapa con otra arquitectura.