Los aerogeneradores son una parte importante de un sistema energético limpio y sostenible. El viento es la forma más barata y disponible de energía renovable, y los aerogeneradores son una de las formas más eficientes de aprovecharla.
Los aerogeneradores funcionan convirtiendo la energía cinética del viento en energía eléctrica con la ayuda de un generador. El viento hace girar unas aspas que parecen hélices gigantes, que dan vueltas y vueltas al atrapar el viento. Estas aspas giratorias están unidas a un eje que se conecta a un generador eléctrico situado debajo de ellas.
Componentes de un Aerogenerador
Los componentes de una turbina eólica son esenciales para el funcionamiento de toda la máquina. Cada uno tiene una función específica y es necesario para que la turbina funcione correctamente. Las palas son las que hacen girar el eje de la turbina.
Cuchillas
Las cuchillas son horizontales y giran alrededor de un buje conectado al rotor. Las palas son largas, anchas y tienen un extremo puntiagudo en la parte delantera. Constan de dos secciones: la raíz y la punta.
La raíz de la cuchilla está unida al buje o góndola (que contiene la caja de engranajes). Esta parte de la pala suele ser más larga que la punta. Soporta la mayor parte de la carga del aerogenerador y ayuda a transformar la energía del viento en rotación. También actúa como un freno aerodinámico que reduce la velocidad cuando es necesario.
La sección de la punta de la pala también está unida a otra pieza que gira al unísono con ella, conocida como conjunto de rodamiento superior, que las mantiene unidas para que puedan moverse independientemente la una de la otra sin afectar demasiado a su función.
Generador
El generador es el componente más importante de un aerogenerador y convierte la energía cinética en energía eléctrica. El generador consta de dos partes: rotor y estator.
El rotor, también llamado palas, está conectado al eje del aerogenerador, mientras que el estator, formado por bobinas trifásicas, se encuentra en el interior de la góndola. Cuando el viento sopla sobre las palas del rotor, éstas empiezan a girar, lo que hace que los flujos magnéticos circulen en trayectorias paralelas por cada bobina de fase para producir una tensión de corriente alterna (CA).
Sistema de transmisión
El sistema de transmisión es lo que hace girar la turbina. Consiste en una caja de engranajes, que convierte la energía del viento en movimiento de rotación que acciona el rotor de la turbina. La caja de engranajes puede conectarse a un generador para producir electricidad o a un alternador para suministrar energía mecánica para su uso en otras máquinas.
El sistema de transmisión también incluye un controlador eléctrico que supervisa y controla todas las operaciones dentro del generador y transmite datos sobre su rendimiento a la base para su supervisión, mantenimiento y reparación.
Torre
La torre es un componente del aerogenerador que ayuda a soportar y conectar las palas, el generador y otras partes a la turbina. La función principal de una torre de aerogenerador es soportar la estructura de la turbina eólica.
La torre también ayuda a transferir la energía generada por el aerogenerador a tierra o a la red eléctrica. Cuando hay vientos fuertes, puede transferir esta energía de un lugar a otro a través de su base.
Sistema de control
El sistema de control es un componente de una turbina eólica. Permite que la turbina funcione de forma eficaz y segura, controlando y regulando la velocidad de las palas, el rotor y el generador. También supervisa la producción de energía, de modo que cualquier problema pueda identificarse rápidamente y rectificarse.
El sistema de control funciona en conjunción con otros componentes de la turbina eólica, como el convertidor de potencia (que convierte la corriente alterna del generador en corriente continua) y los sensores que miden la velocidad y la dirección del viento.
¿Cómo las turbinas eólicas generan electricidad?
Conversión de energía cinética del viento a energía mecánica
Al girar, las aspas empujan el aire, creando trabajo, es decir, una fuerza que mueve algo contra una resistencia. El rotor actúa como un ventilador que sopla aire sobre su superficie, creando resistencia en su superficie y tirando de ella en una dirección mientras empuja contra ella en otra dirección.
Esto crea par, que es lo que impulsa la rotación de todo tipo de motores: desde los motores eléctricos del motor de tu coche hasta los transformadores de centrales eléctricas como la presa Hoover o centrales nucleares como las de Fukushima Daiichi.
Uso de generador para convertir energía mecánica en electricidad
Las turbinas eólicas funcionan utilizando un generador para convertir la energía cinética de una pala en movimiento en energía eléctrica. El viento empuja las palas de una turbina, que están conectadas a un eje que gira cuando el viento las empuja.
Esto hace que los imanes del generador giren alrededor de bobinas de alambre, produciendo una corriente eléctrica que se envía a través de las líneas eléctricas y, finalmente, se utiliza en nuestros hogares o empresas.
Transmisión de electricidad a la red o para uso in situ
Los aerogeneradores generan electricidad captando la energía cinética del viento y convirtiéndola en energía mecánica o eléctrica. La turbina eólica está conectada a un generador, que convierte la energía mecánica de las palas giratorias de la turbina en energía eléctrica que fluye a través de cables conectados a la turbina.
La electricidad puede entonces transmitirse a través de torres de transmisión directamente a una red eléctrica para su uso por otras personas o empresas, o puede ser utilizada in situ por edificios e instalaciones con generadores en sus sótanos o edificios.
Factores que afectan la eficiencia de las turbinas eólicas
Velocidad y dirección del viento
El rendimiento de una turbina eólica depende de la velocidad y la dirección del viento.
Velocidad del viento
Cuanto mayor es la velocidad del viento, más energía puede extraerse de él. Una mayor velocidad del viento permite aumentar la generación de energía y reducir los niveles de ruido. Sin embargo, al aumentar el diámetro del rotor también aumentan las fuerzas de arrastre sobre las palas, lo que las hace más difíciles de girar y aumenta su desgaste.
Dirección del viento
La mejor dirección del viento para una turbina eólica es la que permite una exposición óptima al viento sin obstrucciones de árboles o edificios. De este modo se maximizará la producción de energía y se minimizarán los niveles de ruido debidos a las turbulencias causadas por obstáculos situados delante o alrededor de las palas de la turbina.
Diseño y material de la hoja
Las cuchillas son la parte más importante de una turbina eólica. Las palas se encargan de convertir la energía cinética del viento en energía mecánica que puede utilizarse para hacer girar un generador y producir electricidad.
El diseño de las palas afecta a su eficacia, ya que determina la cantidad de viento que pueden captar y la cantidad de ese viento captado que se convierte en electricidad.
El material utilizado para fabricar las palas también influye en su eficacia. Algunos materiales son más eficaces para captar el viento que otros, mientras que otros son mejores para convertir el viento captado en electricidad.
Tamaño y tipo de generador
Los aerogeneradores están diseñados para diferentes aplicaciones. El tamaño del generador viene determinado por la potencia máxima requerida y el tipo de aerogenerador seleccionado.
Las turbinas con palas más grandes requieren generadores más grandes para producir electricidad a plena capacidad nominal. Las características eléctricas del generador deben ajustarse a las de la turbina, incluidos el voltaje, la frecuencia y la secuencia de fases.
Altitud y ubicación geográfica
La eficiencia de las turbinas eólicas depende de varios factores. Aunque hay muchos, dos factores principales que afectan a la eficiencia de los aerogeneradores son la altitud y la ubicación geográfica.
Los aerogeneradores son más eficientes a mayor altitud porque hay menos resistencia en las palas de la turbina debido a la menor turbulencia. Sin embargo, es posible construir aerogeneradores a altitudes más bajas, pero no generarán tanta energía como si se construyeran a mayor altitud.
La ubicación geográfica de un aerogenerador también desempeña un papel importante a la hora de determinar su eficiencia. Los mejores lugares para construir aerogeneradores son aquellos donde la velocidad media del viento es alta, como cerca de masas de agua o cadenas montañosas.
Impacto Ambiental de Aerogeneradores
Los aerogeneradores son muy ecológicos, y el impacto de los parques eólicos en el medio ambiente es mínimo.
Los aerogeneradores son una fuente de energía renovable, es decir, no producen gases de efecto invernadero ni otros contaminantes como los combustibles fósiles. En cambio, utilizan el viento para generar electricidad que se utiliza en hogares y empresas de todo el mundo.
El principal impacto ambiental de los aerogeneradores se produce durante su construcción. Para construir un parque eólico, las empresas deben construir carreteras y vías férreas para transportar los materiales a lugares remotos.
Conclusión
El viento es una fuente natural de energía que existe desde hace siglos. Los aerogeneradores son máquinas que aprovechan la fuerza del viento para generar electricidad, que puede utilizarse para diversos fines.
Los aerogeneradores son magníficos porque no contaminan el aire ni producen gases de efecto invernadero como otras formas de energía. Tampoco utilizan agua ni combustible, por lo que son muy seguras y fiables.
Pero los aerogeneradores pueden ser difíciles de entender a primera vista: ¡son enormes! Y hacen mucho ruido. Y a veces la gente resulta herida. Teniendo todo esto en cuenta, es fácil entender por qué algunas personas pueden tener miedo de los aerogeneradores.
