Tipos de aerogeneradores
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte una forma de energía en electricidad. Hay muchos tipos diferentes de generadores eléctricos. La mayor parte de la electricidad que se genera en el mundo procede de generadores basados en el descubrimiento del científico Michael Faraday en 1831 de que mover un imán dentro de una bobina de alambre hace (induce) que fluya una corriente eléctrica por el alambre. Fabricó el primer generador de electricidad llamado disco de Faraday, que funciona a partir de esta relación entre magnetismo y electricidad y que condujo al diseño de los generadores electromagnéticos que utilizamos hoy en día.
Los generadores electromagnéticos utilizan un electroimán -un imán producido por la electricidad- y no un imán tradicional. Un generador electromagnético básico tiene una serie de bobinas aisladas de alambre que forman un cilindro estacionario -llamado estator- que rodea un eje electromagnético -llamado rotor-. Al girar el rotor, fluye una corriente eléctrica en cada sección de la bobina de alambre, que se convierte en un conductor eléctrico independiente. Las corrientes de las secciones individuales se combinan para formar una gran corriente. Esta corriente es la electricidad que circula desde los generadores hasta los consumidores a través de las líneas eléctricas. Los generadores electromagnéticos accionados por motores cinéticos (mecánicos) son responsables de casi toda la generación de electricidad en Estados Unidos.
Energía eólica
Las turbinas eólicas utilizan palas para recoger la energía cinética del viento. El viento fluye sobre las palas creando sustentación (efecto similar al de las alas de los aviones), lo que hace girar las palas. Las palas están conectadas a un eje de transmisión que hace girar un generador eléctrico, que produce (genera) electricidad.
La generación de electricidad a partir del viento ha crecido considerablemente en los últimos 30 años. Los avances en la tecnología de la energía eólica han reducido el coste de la generación de electricidad eólica. Los requisitos gubernamentales y los incentivos financieros para las energías renovables en Estados Unidos y en otros países han contribuido al crecimiento de la energía eólica.
La generación total anual de electricidad a partir de energía eólica en EE.UU. aumentó de unos 6.000 millones de kilovatios hora (kWh) en 2000 a unos 380.000 millones de kWh en 2021. En 2022, las turbinas eólicas fueron la fuente de alrededor del 10,2% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos en Estados Unidos. La escala de servicios públicos incluye instalaciones con al menos un megavatio (1.000 kilovatios) de capacidad de generación de electricidad.
Componentes de aerogeneradores
El viento se utiliza para producir electricidad convirtiendo la energía cinética del aire en movimiento en electricidad. En los aerogeneradores modernos, el viento hace girar las palas del rotor, que convierten la energía cinética en energía rotacional. Esta energía rotacional se transfiere mediante un eje que al generador, produciendo así energía eléctrica.
A medida que la tecnología ha ido mejorando y ampliándose, los costes han disminuido y los factores de capacidad han aumentado. Entre 2010 y 2020, el coste medio ponderado de la electricidad (LCOE) de la energía eólica terrestre se redujo un 56%, de 0,089 USD/kWh a 0,039 USD/kWh. En el mismo periodo, el LCOE de los nuevos proyectos eólicos marinos se redujo aproximadamente a la mitad (48%).
La capacidad de las turbinas eólicas ha aumentado con el tiempo. En 1985, las turbinas típicas tenían una capacidad nominal de 0,05 MW y un diámetro de rotor de 15 metros. En la actualidad, los nuevos proyectos eólicos tienen una capacidad de 3-4 MW en tierra y de 8-12 MW en el mar.
La cantidad de energía que puede obtenerse del viento depende del tamaño de la turbina y de la longitud de sus palas. La producción es proporcional a las dimensiones del rotor y al cubo de la velocidad del viento. En teoría, cuando la velocidad del viento se duplica, el potencial eólico se multiplica por ocho.
Técnico de aerogeneradores
¿Se ha preguntado alguna vez cómo es posible? El mecanismo es muy sencillo. Los aerogeneradores modernos tienen entre dos y tres palas en forma de hélice que rodean un rotor. Cuando sopla el viento, la energía eólica empuja las palas y las hace girar alrededor del rotor. A su vez, el rotor hace girar el eje principal del interior de la turbina, lo que genera electricidad.
Los fundamentos de la generación de energía eólica se basan en el empuje del viento sobre las aspas del aerogenerador. Pero, ¿cómo se convierte este movimiento en electricidad? En realidad, la energía eólica ya se utiliza para hacer volar una cometa, activar una campana de viento o navegar en un velero. Un aerogenerador va un paso más allá y transforma la energía cinética del viento en electricidad. Este cambio se realiza aprovechando la fuerza del viento.
La mayoría de las turbinas eólicas que se ven son aerogeneradores de eje horizontal (HAWT), que permiten que el aire sople a ambos lados de las palas de la turbina. Este diseño permite crear una presión de aire más alta en un borde de la pala y más baja en el otro borde, ya que el aire tarda más en atravesarlo. La diferencia en la presión del aire permite una mayor velocidad de rotación, ya que la pala es arrastrada, lo que permite generar más electricidad que con las antiguas palas de arrastre, que suelen verse en las granjas.