Los seguidores fotovoltaicos de un solo eje, uno de los dispositivos mecánicos más utilizados para orientar los paneles solares, son una de las estructuras más necesarias para producir energía eléctrica, pero la necesidad de ahorrar costes de fabricación ha llevado a que se produzcan con frecuencia roturas por efecto del viento. Un equipo de investigación del campus de Mieres perteneciente al Departamento de Energía de la Universidad de Oviedo ha logrado por primera vez identificar de forma precisa la velocidad crítica del viento que termina provocando la ruptura de los seguidores solares. El hallazgo tiene relevancia porque permitirá a las empresas realizar diseños seguros que permitan que estos mecanismos resistan los embates del viento sin quebrarse. Los ensayos realizados por este equipo de las Áreas de Ingeniería Hidráulica y de Mecánica de Fluidos han sido publicados en dos revistas de alto impacto científico.
Antonio Navarro Manso, profesor en la Escuela Politécnica de Mieres y perteneciente al Departamento de Energía, además de firmar los artículos, explica que los seguidores solares de un solo eje son ampliamente utilizados en todo el mundo para la captación de energía fotovoltaica. “Los fabricantes compiten actualmente por diseñar trackers cada vez más esbeltos, debido principalmente a la necesidad de abaratar costes. Sin embargo, esto ha llevado a numerosas roturas producidas por la acción del viento porque los fenómenos aerodinámicos no son suficientemente conocidos y no están adecuadamente contemplados en las normas de cálculo actuales”, comenta.
Las estructuras de los seguidores solares se asemejan a grandes alas de avión, situadas en terreno abierto, y están, por tanto, sujetas a la acción del viento. De hecho, son susceptibles a fenómenos aeroelásticos muy similares a los que se producen en los aviones y en los puentes colgantes. “Se ha encontrado que, a partir de una cierta velocidad de viento, se genera una oscilación torsional de amplitud creciente, que puede llevar al colapso catastrófico (la rotura) de la estructura”, indicó el profesor.
El funcionamiento de los seguidores radica en el continuo movimiento de rotación de su eje, siguiendo la orientación más favorable para captar la radiación solar. Existe el riesgo de que se den unas condiciones específicas de velocidad y dirección de viento que provoquen el movimiento incontrolado del seguidor, hasta su destrucción o colapso.
“En nuestra investigación hemos desarrollado un enfoque analítico y experimental para estudiar dichas inestabilidades. El estudio analítico ha permitido identificar los parámetros adimensionales que gobiernan el movimiento de la estructura. Asimismo, hemos realizado ensayos sistemáticos en túnel aerodinámico sobre un modelo aeroelástico 3D a escala. Tanto el túnel como los modelos han sido diseñados y construidos por el propio equipo investigador”, destaca Eva Martínez García, primera autora de las publicaciones. Estos ensayos se hicieron en el túnel aerodinámico que la Universidad tiene en Gijón, aunque próximamente se continuarán en el túnel de viento recientemente inaugurado en la Escuela Politécnica de Mieres que actualmente se encuentra en tareas de calibración.
El catedrático Eduardo Blanco dio cuenta de que la relevancia de esta investigación, que ha sido desarrollada en colaboración con empresas del sector, “radica en el gran impacto científico-técnico del hallazgo, que permitirá a las empresas realizar diseños seguros frente a los efectos del viento, y en su indudable interés social ya que está en la línea de investigación enmarcada en el campo de las energías renovables”.
Junto a al profesor Antonio Navarro, la doctoranda Eva Martínez y el catedrático Eduardo Blanco, el equipo de investigación está formado también por el catedrático Jorge Parrondo Gayo, y Beatriz Bayón García, Olaya Gómez Carril y Daniel Fernández de la Cruz, investigadores contratados del Área de Ingeniería Hidráulica del Departamento de Energía.
