Investigación fundamental

Las empresas pioneras en sostenibilidad Amstelius y Dutch Green Company, en colaboración con Ben Bronsema, obtuvieron una subvención a la innovación de RVO a principios de 2014 para seguir desarrollando y hacer realidad el primer edificio de hormigón(n) de energía cero del mundo con el innovador concepto "Tierra, Viento y Fuego " (concepto EWF). Dutch Green Company ha obtenido una subvención por un importe aproximado de 500.000 euros como socio principal en cooperación con varios socios de investigación de TKI EnerGO (RvO).

VENTECDAK

En el concepto EWF se desarrolló un Ventecdak (o Powerdak 1.0) con la función principal de extracción natural del aire de ventilación. La energía eólica se generaba aquí mediante aerogeneradores en la cámara de sobrepresión. La eficacia resultó insuficiente debido al bajo rendimiento y a los elevados costes. Por tanto, no era una solución rentable.

Inspirándose en el Powerdak 1.0, surgió la idea entre Bert Blocken, de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e), y Ben Bronsema, de la Universidad Tecnológica de Delft, de adaptar el Powerdak 1.0 utilizando turbinas eólicas de eje vertical, aprovechando, entre otras cosas, el aumento de la velocidad del viento en el techo venturi. A esto se le llamó Powerdak 2.0.

EL TEJADO ELÉCTRICO 2.0

El objetivo de la investigación fundamental adicional era optimizar el coeficiente de potencia de las turbinas para conseguir una generación rentable de energía eólica en el entorno construido. Para ello, los aerogeneradores del parque eólico de cubierta venturi debían cumplir unos requisitos aerodinámicos y electromecánicos específicos, a saber:

• La morfología del techo;
• Forma de las palas de las turbinas;
• Producción de energía prevista.

En aquel momento, las turbinas estándar del mercado no funcionaban adecuadamente, por lo que hubo que buscar una solución a medida para el proyecto BREEZE. Lamentablemente, la TU/e rechazó otra solicitud de subvención para desarrollar un prototipo de aerogenerador. Los modelos teóricos mostraban rendimientos energéticos muy elevados, de 200.000 kWh, basados en simulaciones preliminares con 40 turbinas en el Powerdak 2.0. Desgraciadamente, en la práctica, la producción de energía eólica de las turbinas previstas resultó ser en promedio ≈ 62.000 kWh al año. En definitiva, no resultaba rentable.

EL TEJADO ELÉCTRICO 3.0

Se decidió entonces desarrollar un Powerdak 3.0 en el que las turbinas de eje vertical se dispusieran sobre el tejado en un plano curvo múltiple, aprovechando los efectos de aceleración del viento como en el Powerdak 2.0. Se utilizaron simulaciones para optimizar la morfología de la forma del tejado. En colaboración con Luc Heijnen, de Troades, se compró una turbina de eje vertical a Windspire, de Estados Unidos, para realizar más pruebas en un aerogenerador del Instituto Von Karman de Dinámica de Fluidos (VKI) de Lovaina. Sobre la base de esta prueba de campo, se pudo investigar la eficacia del perfil de las palas y del ángulo de éstas utilizando el modelo de simulación desarrollado por TU/e. El cálculo global con los datos del fabricante indicaba que podía resultar rentable. Por desgracia, la prueba de la turbina de eje vertical en el túnel de viento VKI volvió a arrojar resultados mediocres. Posteriormente, se estudiaron algunas alternativas más con 28 y 20 turbinas de eje vertical de unos 3 m de altura respectivamente, pero su rendimiento anual estimado era ≈ 100.000 kWh. Esto seguía siendo insuficiente para la realización del Powerdak 3.0 en el proyecto BREEZE para conseguir un edificio energéticamente neutro.

FACHADA Y TEJADO ELÉCTRICOS

La alternativa que exploramos entonces fue generar energía solar utilizando BIPV a medida en la fachada, en las chimeneas solares, en la marquesina y en el tejado. El resultado fue la Fachada y Cubierta Energéticas del actual proyecto BREEZE. Su producción total de energía es ≈ 200.000 kWh al año.

Durante la investigación básica del periodo 2014-2015, Ben Bronsema dirigió el desarrollo ulterior del concepto EWF para el Hotel Breeze. Para desarrollar los componentes técnicos de este concepto, colaboramos con las empresas más avanzadas del mundo y las universidades técnicas Technical University Delft, Technical University Eindhoven y el renombrado Instituto Von Karman de Dinámica de Fluidos.