Análisis de aerogeneradores de eje vertical para entornos urbanos. Modelación numérica 2D de rotores Savonius.

Abstract

En esta tesis se presenta el estudio de la tecnología para la explotación del recurso eólico a pequeña escala y en entornos urbanos. Se expone la evolución de energía eólica en los últimos años, a nivel nacional y global, y las distancias entre los parques de gran escala y la microgeneración. Para esta última, este trabajo encuentra potencial en el desarrollo tecnológico para aplicaciones en entornos urbanos, donde la tecnología ha quedado rezagada; y se muestra una incipiente la viabilidad económica. El eje del estudio son los aerogeneradores de eje vertical (VAWT), del tipo Savonius, y su modelación con CFD utilizando OpenFOAM. Se determinan los aspectos computacionales y de modelación más adecuados para obtener resultados que se asemejen a estudios experimentales, delimitando el alcance de CFD en dos dimensiones. Se analizan tres modelos Savonius con diferentes separaciones entre palas y se realizan simulaciones para diferentes puntos de operación. Esquemas de discretización de primer y de segundo orden son utilizados para ver los distintos comportamientos. Asimismo, se analiza el impacto del tamaño del dominio simulado en los resultados, encontrando que es necesario un dominio más amplio que el utilizado usualmente en trabajos similares. Además de la predicción del coeficiente de potencia, se analiza también el desarrollo del fluido en el intercambio con el rotor y sus características.