La presente tesis trata sobre el proyecto de innovación aplicado a la
producción de energía eólica en las zonas urbanas y zonas de baja velocidad de
viento. El objetivo es el aprovechamiento del recurso eólico de baja velocidad, el
cual tiene una distribución global y es actualmente desperdiciado debido a su poca
capacidad de producción energética, ya que la potencia de una turbina de viento
depende principalmente de su tamaño y de la velocidad del viento que incide sobre
ella. La oportunidad de innovación se encuentra al resolver la contradicción que se
presenta al intentar generar más energía con una turbina de viento pequeña que
opere en zonas de baja velocidad de viento. La metodología utilizada está basada
en el diseño de producto y el en design thinking y utiliza los 40 principios TRIZ para
la resolución de problemas de inventiva. El proceso de investigación y diseño
sugiere el uso de dispositivos externos que incrementen la velocidad del viento que
incide sobre las palas de la turbina para así incrementar la potencia de la turbina.
Dentro de las opciones exploradas destaca el uso de un difusor alrededor de la
turbina. La propuesta de innovación es la implementación del perfil aerodinámico de
baja velocidad y borde de fuga plano AF300. Se realizan pruebas de dinámica de
fluidos computacional (CFD) para probar el efecto de aumento de velocidad de
viento al interior del difusor con distintos ángulos de ataque. Los resultados
muestran aumentos de la velocidad del viento al interior del difusor de al menos 1.4
veces.
This thesis is about an innovation project applied to the wind energy
production in the urban environment and other zones with low wind speed. The
objective is to make use of the low speed wind resource, which has a global
distribution and is currently being wasted due to its low energy production capacity.
The power of a wind turbine depends mainly on its size and on the speed of the wind
that hits the rotor. The opportunity for innovation is the resolution of the contradiction
of trying to produce more energy while using a small size wind turbine in a low wind
speed zone. The methodology used for this project is based on the product design
and design thinking and it makes use of the 40 TRIZ principles in order to resolve
the inventive problems. The investigation and design processes suggest the use of
external devices to increase the wind speed that will hit on the turbine blades to
augment the power of the turbine. Among the options explored, the use of a diffuser
around the wind turbine stands out. The innovation proposal is the use of a low wind
speed airfoil with a blunt trailing edge for the geometry of the diffuser. This airfoil is
the AF300. CFD analysis are carried out to test the speed up effect that takes place
inside of the diffuser while varying the angle of attack. The results show wind speed
increases of at least 1.4.