CT, empresa de ingeniería líder en innovación tecnológica a lo largo de todo el ciclo de vida del producto, lleva trabajando desde 2020 en el campo de los sistemas de generación de energía eólica aerotransportada (en inglés “Airborne Wind Energy Systems” o AWES), una tecnología joven que se posiciona como una nueva alternativa verde, al utilizar una fuente de energía renovable, como la eólica.
Los sistemas AWES aglutinan múltiples conceptos para la conversión de la energía del viento en energía eléctrica gracias a vehículos aéreos autónomos conectados a tierra con un cable. Los dos conceptos principales son la generación eléctrica a bordo del vehículo (“fly-gen”) y en tierra (“ground-gen”).
Como parte de su actividad en este campo, CT trabaja desde 2021 en colaboración con el equipo investigación en sistemas AWE de la UC3M, liderados por los profesores Gonzalo Sánchez Arriaga y David Santos Martín, pioneros en España en el desarrollo de un banco experimental para el vuelo de sistemas AWE y de uno de los simuladores de código abierto más conocidos del sector, LAKSA, gracias a tres proyectos financiados por la Agencia Estatal de Investigación.
Entre otras iniciativas conjuntas CT-UC3M, destacan la realización de un doctorado industrial financiado por la Comunidad de Madrid, cuyo principal objetivo es el desarrollo y fabricación de un demostrador de sistema de generación AWE, la creación de la cátedra UC3M-CT Ingenieros, orientada a favorecer proyectos de I+D+i en este campo, y la creación de un laboratorio especializado en AWES en el Parque Científico de Leganés.
El proyecto acaba de celebrar un importante hito. CT y la UC3M han realizado con éxito una nueva sesión de ensayos para recoger datos de vuelo reales, con los que entrenarán los modelos de inteligencia artificial que controlan la aeronave. El objetivo final es optimizar las trayectorias para alcanzar un control robusto al tiempo que se maximiza la generación de energía. Los ensayos se han llevado a cabo con la ayuda de una Unidad de Pruebas Móvil, desarrollada por ambos equipos, en la zona de pruebas en vuelo AWES que CT tiene en la Sierra de Gredos entre Madrid y Castilla y León.
El proyecto avanza hacia su objetivo de tener lista para la primavera del 2024 un demostrador orientado hacia el sector low-cost y del autoconsumo basado en vehículos muy sencillos y de tipo ground-gen. La fase de diseño del subsistema eléctrico acaba de iniciarse y el prototipo actual se escalará para operar con aeronaves de mayor tamaño. El demostrador se quiere presentar en la Airborne Wind Energy Conference 2024, el evento más importante a nivel mundial en el ámbito de las tecnologías AWE que se celebrará en abril del próximo año en Madrid con la UC3M como institución organizadora.
Según indica Agustín Arjonilla, responsable de Sistemas AWE de CT, “se trata de un sector que requiere conocimientos heterogéneos y avanzados tanto dentro de la ingeniería aeronáutica – por ejemplo el diseño conceptual de aeronaves, como de la computación – como son el modelado y simulación avanzados- y que, finalmente, precisa de tecnologías avanzadas en la generación, almacenamiento y distribución específicas para energías renovables. Por ello, desde CT, nos hemos embarcado en este proyecto, ya que contamos con capacidades en todas estas áreas únicas dentro del sector aeronáutico europeo, además de una vasta experiencia en más de 200 proyectos de energías renovables tanto nacionales como internacionales”.
“La tecnología es viable ya que en la actualidad existen prototipos de máquinas AWE totalmente autónomos y con una potencia nominal en el rango de los 100 kW. De hecho, ya se han mostrado competitivos para aplicaciones en islas fuera de la red”, explica el Prof. Sánchez Arriaga. Es importante seguir haciendo investigación y desarrollo en tecnologías AWE para conocer su verdadero potencial al tiempo que se maduran los prototipos actuales para convertirlos en productos”, añade Sánchez-Arriaga.
“La tecnología AWE puede llegar a competir o complementar a la energía eólica convencional terrestre, y en especial a la marina, pudiendo llegar al rango del MW en conexiones conectadas a red, haciendo uso de toda la experiencia y desarrollo adquirido con los sistemas de electrónica de potencia e integración en red de las últimas décadas, pero sustituyendo toda la enorme estructura mecánica para capturar la energía eólica por un nuevo sistema que optimiza el concepto de rotor eólico junto a una mayor capacidad de control”, explica el Prof. Santos Martín.
Los AWES, una fuente de energía escalable, accesible y versátil
Por sus características, los sistemas AWES ofrecen un ahorro de tiempo y coste de instalación en comparación con las actuales turbinas eólicas. Esto, junto con el hecho de que son escalables tanto en tamaño como en número, los convierte en una fuente de energía muy versátil. Además, permiten el acceso a capas más altas de la atmósfera que los tradicionales aerogeneradores, lo que se puede traducir en una mayor energía disponible, complementando a los actuales parques eólicos.
Gracias a que son fácilmente transportables y desplegables en cualquier lugar, siempre que se disponga de la fuerza del viento adecuada, estos sistemas podrían ser la solución para llegar a abastecer de energía zonas remotas en caso de necesidad y emergencia humanitaria.
Además de su uso para producir energía, los sistemas AWE también pueden utilizarse como sistemas complementarios de propulsión de grandes embarcaciones produciendo ahorros de combustibles de alrededor de un 15%.
