Descubriendo los efectos sísmicos de los parques eólicos
En un reciente estudio en el Reino Unido sobre los movimientos telúricos causados por turbinas eólicas, se utilizaron acelerómetros e instrumentos de rápida implementación.
El Ministerio Británico de Comercio e Industria estableció objetivos para aumentar considerablemente el uso de fuentes de energía renovables, especialmente de parques eólicos. Estos parques funcionan en varios lugares del Reino Unido y en alta mar. Los pantanos del sur de Escocia son un lugar ideal para instalar nuevos parques eólicos debido a su escasa población y su clima ventoso.
Se llevaron a cabo algunos experimentos en dos parques eólicos escoceses para determinar los posibles efectos de construir turbinas eólicas cerca de estaciones sismológicas.
Estudio de una turbina eólica
El grupo utilizó un sistema de acelerómetros para estudiar las vibraciones dentro y alrededor de una turbina eólica en Ardrossan, al oeste de Escocia. Se trata de una estación completa de registro y digitalización con un computador incorporado, el que puede recopilar datos de acelerómetros de una hasta tres componentes.
Para este experimento, se instalaron cuatro instrumentos uniaxiales en placas de vidrio dentro de las paredes de la torre de la turbina eólica, con sus ejes sensibles apuntando hacia el norte, sur, este y oeste. Se instalaron dos instrumentos uniaxiales adicionales en el piso con una configuración vertical.
El módulo de adquisición de datos central se instaló en el centro de la base de la torre y se conectó, ya sea a la corriente principal por medio de un adaptador trifásico o a un paquete de baterías de 12V.
También se desplegó un sensor triaxial, se enterró en un foso con arena poco profundo cerca de la torre. Este sensor registró movimientos telúricos, mientras que los instrumentos uniaxiales monitorearon el movimiento de la torre misma.
El experimento se volvió a implementar en una segunda torre cercana.
Resultados
En este experimentó se demostró que las turbinas eólicas sí generan vibraciones telúricas, según frecuencias predecibles que se relacionan con la velocidad de rotación de las aspas y los modos normales de vibración de las torres.
Además, se mostró que las turbinas eólicas causan movimientos telúricos a un nivel proporcional a la producción de energía de la turbina. Los científicos plantean que esto puede corregirse si se cambia el diseño de la base de la turbina, así se consideraría no solo la estabilidad estructural, sino que también el acoplamiento sísmico.
Estudio de todo un parque eólico
En el primer experimento se utilizaron acelerómetros uniaxiales en la turbina y un acelerómetro triaxial a un costado para medir las vibraciones estructurales de alta frecuencia cerca de una turbina. Cuando la distancia aumenta, estas altas frecuencias se atenúan, por esta razón, el grupo utilizó sensores de velocidad media para medir los efectos de parques eólicos distantes. Los instrumentos de velocidad (sismómetros) son mucho más sensibles a los movimientos telúricos de baja frecuencia que los acelerómetros.
En este experimento, se utilizaron 7 sismómetros, los que se instalaron en una línea recta a distancias de entre 1 a 17 kilómetros desde el parque eólico en Dun Law, en la región de Scottish Borders, además de otros tres adicionales que forman un sistema triangular a una distancia de 6 kms.
Cada instrumento se ajustó para registrar datos en modo RE-USE (reutilización) y guardar todos los flujos generados en su memoria flash. Esto permitió que los sismómetros funcionaran por aproximadamente 55 días entre las visitas a terreno. En cada visita, se descargó la información de los sensores. Se repitió el mismo procedimiento durante los 4 meses que duró el experimento.
Resultados
En este experimento se demostró que los movimientos sísmicos de parques eólicos viajan como ondas sísmicas superficiales, las que pueden detectarse a muchos kilómetros de distancia. El grupo de científicos también descubrió que el movimiento telúrico generado por un grupo de turbinas es proporcional a la raíz cuadrada del número de turbinas: por lo tanto, un parque eólico de 25 turbinas puede provocar un movimiento telúrico 5 veces mayor al de un parque eólico con solo una turbina.
El grupo Keele utilizó estos resultados, junto con otro experimento de infrasonido aparte, para sugerir que sería posible construir parques eólicos en la región de Scottish Southern Uplands (Mesetas del sur de Escocia) con una capacidad de 1.6 GW y que las turbinas de diseño actual pueden ubicarse, como la distancia más cercana, a 17,5 km de una estación sismológica.