Publicación: Alianza Séneca: impulsando la transformación y la sostenibilidad energética de Colombia
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Resumen en español
Las turbinas hidrocinéticas pueden utilizarse para la obtención de energía distribuida debido a su capacidad para aprovechar el flujo de agua en ríos, canales naturales y artificiales y en corrientes marinas. Estas turbinas pueden instalarse en ubicaciones cercanas a los consumidores de ener gía, reduciendo de esta manera las pérdidas y los costos de transmisión y distribución. Además, al ser una fuente de energía renovable, permi ten reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y promo ver la sostenibilidad energética a nivel local. En este trabajo, se presenta una comparación del rendimiento de tres turbinas hidrocineticas de eje vertical: la turbina H-Darrieus, la turbina Gorlov y la turbina Savonius. Las pruebas fueron realizadas en un canal hidráulico de circulación de agua. Cabe destacar que las turbinas H-Darrieus y Gorlov se caracterizan por tener tres álabes localizados 120° entre ellos, mientras que la turbina Savonius se presentan en forma de dos semicírculos o S. Los álabes de las turbinas H-Darrieus y Gorlov fueron diseñados usando el perfil hi drodinámico NACA 0015. El área de barrido para la turbina H-Darrieus, Gorlov, y Savonius fueron 0.02644 m2 , 0.02017 m2 y 0.02604 m2 , respectiva mente. Los resultados experimentales muestran que los valores máximos del coeficiente de potencia (CP) para la turbina H-Darrieus, Gorlov y Savo nius fueron 0.3076 (para una velocida 0.2831 (TSR de 0.2342) y 0.4252 (TSR de 1.315), respectivamente. Durante las pruebas experimentales, se evidenció que la turbina hidrocinética tipo H-Darrieus presentaba características de arranque deficientes y una velo cidad de rotación menos estable en comparación con las turbinas Gorlov y Savonius, siendo esta última la turbina que mostró un rendimiento supe rior en comparación con las turbinas H-Darrieus y Gorlov. Sin embargo, es esencial considerar que la turbina Savonius podría tener un mayor im pacto ambiental debido al bloqueo asociado a su rodete. En este sentido, la selección de una turbina hidrocinética debe basarse no solamente en su rendimiento destacado, sino también en la sostenibilidad ambiental de la misma, de manera que se hace imprescindible realizar una evaluación exhaustiva de los impactos ambientales asociados particularmente en la fase de funcionamiento.
Resumen en inglés
Hydrokinetic turbines can be used for distributed energy generation due to their ability to take advantage of the water flow in rivers, marine cu rrents and natural and artificial channels. The referred turbines can be located close to energy consumers, thus reducing transmission and distri bution losses. In addition, they contribute to the reduction of GHG emis sions since they are a renewable energy source, promoting energy sustai nability at the local level. In this work, a comparison of the performance of three vertical-axis hydrokinetic turbines is presented: the H-Darrieus type turbine, the Gorlov type turbine and the Savonius type turbine. The expe rimentation was conducted in a hydraulic water circulation channel. The H-Darrieus and Gorlov turbines are characterized by having three blades located 120° among them, while the Savonius turbine, they are disposed forming a S or two semicircles. The blades of the H-Darrieus and Gor lov turbines were designed using the Naca 0015 hydrodynamic profile. The swept area for the H-Darrieus, Gorlov, and Savonius turbines were 0.02644 m2 , 0.02017 m2 , and 0.02604 m2 , respectively. The results show that the maximum values of the power coefficient (CP) for the H-Darrieus, Gorlov and Savonius turbines were 0.3076 (for a TSR of 0.44), 0.2831 (TSR of 0.2342) and 0.4252 (TSR of 1,315), respectively. During the experimental tests, it was evidenced that the H-Darrieus type hydrokinetic turbine had poor starting characteristics and a less stable rotation speed compared to the Gorlov and Savonius turbines, the latter being the turbine that showed a superior performance compared to the Gorlov and H-Darrieus turbines. Nevertheless, the Savonius turbine could have a greater environmental impact due to the blockage associated with its runner. In this regard, the selection of a hydrokinetic turbine must be based on its outstanding per formance along with its environmental sustainability, so it is crucial to conduct a deep evaluation of the associated environmental impacts, par ticularly during the operating phase.