Tipos de aerogeneradores
Los aerogeneradores funcionan según un principio sencillo: en lugar de utilizar electricidad para generar viento -como un ventilador-, las turbinas eólicas utilizan el viento para generar electricidad. El viento hace girar las palas de la turbina alrededor de un rotor, que a su vez hace girar un generador que genera electricidad.
Los aerogeneradores de eje horizontal son lo que mucha gente imagina cuando piensa en turbinas eólicas: suelen tener tres palas y funcionan “contra el viento”, con la turbina pivotando en la parte superior de la torre para que las palas miren hacia el viento.
Los aerogeneradores de eje vertical se presentan en diversas variedades, como el modelo Darrieus, que lleva el nombre de su inventor francés y es omnidireccional, lo que significa que no es necesario ajustarlos para que apunten hacia el viento.
El tamaño de los aerogeneradores terrestres oscila entre 100 kilovatios y varios megavatios, pero los más grandes son más rentables y se agrupan en centrales eólicas que suministran energía a la red eléctrica.
Muchas de las turbinas utilizadas en aplicaciones distribuidas son pequeños aerogeneradores. Los pequeños aerogeneradores individuales -de menos de 100 kilovatios- suelen utilizarse en aplicaciones residenciales, agrícolas, comerciales e industriales.
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Puede ver el ventilador de refrigeración interno moviéndose dentro de este generador. Está montado en el extremo del rotor, que está oculto dentro del brillante cilindro de acero magnético, llamado estator. La superficie, similar a la de un radiador, refrigera el generador. Es difícil ver los detalles en un generador real como el de la derecha. Por eso, lo desmontaremos y haremos algunos modelos simplificados en las páginas siguientes.
Los generadores eólicos son un poco inusuales, comparados con otras unidades generadoras que se suelen encontrar conectadas a la red eléctrica. Una de las razones es que el generador tiene que trabajar con una fuente de energía (el rotor del aerogenerador) que suministra una potencia mecánica (par) muy fluctuante.
En estas páginas se da por supuesto que está familiarizado con los fundamentos de la electricidad, el electromagnetismo y, en particular, la corriente alterna. Si alguna de las expresiones voltio (V), fase, trifásico, frecuencia o hercio (Hz) le suenan extrañas, debería echar un vistazo a los
En los grandes aerogeneradores (por encima de 100-150 kW), el voltaje (tensión) generado por la turbina suele ser de 690 V de corriente alterna (CA) trifásica. Posteriormente, la corriente se envía a través de un transformador situado junto al aerogenerador (o dentro de la torre) para elevar la tensión a entre 10.000 y 30.000 voltios, dependiendo de la norma de la red eléctrica local.
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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. Teóricamente, cuando la velocidad del viento se duplica, el potencial eólico se multiplica por ocho.
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Aunque es posible que la energía eólica de pequeña potencia nunca se convierta en una corriente dominante, tiene un gran potencial como fuente de energía renovable y limpia a escala local y comunitaria. De hecho, el DOE ha hecho un llamamiento para aumentar la contribución de la energía eólica al suministro eléctrico del país hasta el 20% en 2030. Aunque la energía eólica aumenta considerablemente cada año, en 2007 sólo produjo el 0,8% de la electricidad nacional. Los obstáculos para alcanzar el objetivo del DOE en estos momentos no son tecnológicos, sino relacionados con las infraestructuras: el reto de transmitir energía limpia desde los parques eólicos de brisa constante hasta los hogares de las personas que pueden estar a cientos de kilómetros de distancia. (La gente, después de todo, no suele elegir vivir en las zonas más ventosas de las regiones más ventosas del país.)Para más información, hay una plétora de recursos en Internet. El término de búsqueda es “Small Wind”. Para empezar, la American Wind Energy Association es el autoproclamado centro neurálgico de la industria de la energía eólica.Rachel Adams es doctoranda en biología.