Al navegar durante más de 40 años, he tenido la oportunidad de apreciar estas excelentes máquinas ecológicas que son nuestros veleros que pueden navegar con la fuerza del viento utilizando solo unos pocos metros cuadrados de tela.
¿Por qué no usar velas en tierra para recuperar la fuerza del viento?
Obviamente, esto ha existido durante milenios, los "molinos de Creta" del Mar Egeo son los mejores ejemplos. Además de sus funciones principales, extraer agua o moler granos, son hermosos e incluso se han convertido en un símbolo estético de las islas griegas.
El principio de estas velas triangulares, enrolladas en mástiles, es excelente, pero tiene una desventaja: requiere un monitoreo constante. Sus molineros tuvieron que establecer el área de navegación adecuada, día y noche, bajo pena de destrucción con un viento demasiado fuerte (el Meltem que sopla en esta región a menudo alcanza la fuerza 8 ...).
Nuestros veleros modernos han aprovechado, al perfeccionarlo, esto significa reducir la vela enrollando el estay para las focas o incluso dentro del mástil para las velas grandes. Estos procesos, ahora generalizados en veleros, son perfectamente confiables y funcionan en las peores condiciones climáticas.
Entonces, ¿por qué no retomar este principio ancestral utilizando nuestras técnicas actuales?
Una turbina eólica de vela moderna, cuyo devanado de las velas estaría asegurado por motores eléctricos controlados electrónicamente por la fuerza y dirección del viento. medido por una veleta, es perfectamente alcanzable. El equipo necesario, de calidad marina, por lo tanto resistente a condiciones extremas, está fácilmente disponible en todas las dimensiones, ya que está ampliamente distribuido en yates. Para la producción de las velas, recientemente se han realizado avances muy significativos en la calidad de los tejidos, haciéndolos más resistentes y perfectamente adecuados para la operación continua.
Obviamente, para altas potencias, una turbina eólica de vela nunca puede competir con grandes turbinas eólicas de tres palas, los problemas técnicos serían insuperables con superficies de vela demasiado grandes.
Por otro lado, en dimensiones realistas (menos de 10 m de diámetro), por lo tanto, para potencias pequeñas o medianas, sería tan eficiente como una turbina eólica tradicional de tres palas sin ser más costoso (su costo sería comparable al del aparejo de un velero tamaño mediano)
Además, al girar más lentamente, es mucho más tranquilo, lo que permitiría su uso en un entorno urbanizado pero ventoso como la costa y no necesariamente en campo abierto o en alta mar como con las turbinas eólicas actuales. Otra ventaja de esta velocidad más baja: salvaría a las aves a diferencia de las grandes tres palas que hacen una verdadera carnicería ...
Ella tambien más seguro porque una vela que se rompe en la tormenta es menos peligrosa que las aspas de carbono que juegan "sables voladores".
Y, sobre todo, sin duda sería mas estético; y esta última cualidad está lejos de ser insignificante con respecto al argumento principal del lobby antiviento ...
Sus dimensiones modestas y sus cualidades específicas favorecerían su implantación geográfica más fácil incluso en áreas pobladas, por lo tanto, cerca de las necesidades eléctricas. ¿Por qué no equipar, por ejemplo, puertos deportivos, para garantizar su autonomía eléctrica o rotondas para su iluminación?
Una pequeña turbina eólica de vela autorregulable :
Para uso doméstico, por lo tanto, con pequeñas dimensiones (menos de 2 o 3 m de diámetro), por lo tanto, de baja potencia, la esclavización por motores eléctricos de las velas se vuelve demasiado costosa y con una eficiencia energética demasiado baja si el viento es irregular. (que siempre es el caso con pequeños aerogeneradores cerca del suelo). Con una regulación solicitada con demasiada frecuencia, la electricidad producida solo se usaría para operar los motores de bobinado ... ¡Esta pequeña turbina eólica con velas sería decorativa, pero desafortunadamente ineficaz!
Por lo tanto, debemos encontrar una manera de permitir que se autorregule
Para enrollar las velas en los largueros, además de la fuerza del viento, la única fuerza utilizable que no requiere entrada externa es la fuerza centrífuga.
Ser capaz de utilizar la masa de contrapeso que se desvía del eje en función de la velocidad de rotación y, por lo tanto, de la fuerza del viento, sería una buena solución porque haría que la turbina eólica fuera autónoma. nada inventado: fue James Watt quien, en el siglo XVIII, tuvo la brillante idea del regulador de bolas)
Otra ventaja: la función de regulación de velocidad. La masa de los contrapesos que se comportan como un volante podría hacer que la turbina eólica sea menos dependiente de las variaciones del viento, lo que sería favorable para la producción eléctrica; Los generadores funcionan mejor a una velocidad regulada.
Por lo tanto, la idea es atractiva en el papel, pero su implementación revela muchas dificultades, como pude descubrir al hacer un modelo de 1m20 de diámetro (ver fotos).
1- ¿Cómo hacer un regulador de bola que funcione en el plano vertical? De hecho, en este caso, la gravedad interviene: la bola superior tiende a "caer" hacia el eje y la inferior para alejarse de él. Una solución: conectarlos mediante un paralelogramo deformable doble centrado en el eje, que neutraliza la gravedad. Fácil de hacer para un par de contrapesos, es mucho más complejo cuando hay varios.
2- Es necesario que la fuerza centrífuga sea suficiente para permitir el devanado, por lo tanto, la masa de los contrapesos se adapta a la superficie de las velas. Estos datos esenciales son difíciles de calcular, las únicas soluciones encontradas: una posición ajustable en relación con el eje, y ... prueba y error.
3- Es necesario transformar este desplazamiento axial en devanado de las velas. Lo hice copiando lo que se hace en los veleros con una cuerda enrollada en un tambor en la base de las velas. Está en un circuito cerrado porque debe funcionar en ambas direcciones: enrollado - desenrollado. Y para evitar la fricción, todas las referencias deben hacerse en poleas, el extremo está tenso por un cordón elástico.
4- Otra variable que obviamente debe tenerse en cuenta: la longitud de las "hojas" utilizadas para "bordear" o "sacudir" las velas. Esta vez, el regulador de bola ofrece la solución fácilmente: fijando las láminas en los contrapesos, cuyos movimientos centrífugos o centrípetos dependiendo de la velocidad de rotación permiten que las velas se ajusten automáticamente de acuerdo con su devanado.
5- Una vez enrollada cuando el viento es fuerte, las velas deben poder desplegarse solas cuando se debilita, por lo que debe proporcionar resortes de retorno o cuerdas elásticas en el regulador para que regrese al centro (Watt's usa la gravedad para volver a cero).
Resultados prácticos: el modelo funciona bien con vientos moderados (fuerzas de 3 a 6) pero aún no lo he probado con vientos tormentosos. Todavía es perfecto para vientos ligeros porque la fricción sigue siendo demasiado grande, especialmente para el eje de rotación que actualmente no está montado sobre rodamientos de bolas. Finalmente, queda por realizar el acoplamiento eléctrico con un pequeño generador.
Nota: para este modelo, el regulador centrífugo puede parecer demasiado grande (por lo tanto, antiestético, lo que es particularmente dañino para una turbina eólica con velas), pero creo que a mayor escala podría ser proporcionalmente menos importante. Además, para ser menos visible, podría colocarse detrás de las velas.
