Aerogeneradores: ¿Qué son y para qué sirven? ¿Cómo funcionan? 💈⚡

¿Qué es un aerogenerador?

Los aerogeneradores son una forma de energía sostenible capaces de convertir la energía del viento en electricidad.

En consecuencia, la principal materia prima de un aerogenerador es el uso del viento, que moverá las palas de un aerogenerador, hasta llegar a la producción sostenida de electricidad con ayuda de otros componentes.

 Son la versión mejorada y moderna de los antiguos molinos de viento,  porque en principio manejan la misma filosofía de aprovechamiento de la energía mecánica, que en antaño se usaba para la molienda del grano y posterior obtención de harina.

La misión que tienen es convertir la energía del viento o energía cinética, en energía mecánica para después llegar a transformarla en energía eléctrica, tras pasar a través de un sistema de transmisión hasta un generador o alternador que producirá finalmente electricidad.

¿Qué tipos que hay?

Aerogeneradores qué sonEn el mercado actual existen diversos tipos de aerogeneradores, dependiendo de la potencia que  puedan desarrollar, el eje de rotación y su disposición. 

Pueden trabajar en forma aislada o concentrados en  los llamados parques eólicos o plantas de generación eólicas,  donde se localizan distanciados unos de otros para controlar el movimiento de las palas y reducir el impacto ambiental.

El tamaño de los aerogeneradores varía mucho.

Cuando se determina la cantidad de electricidad que generará una turbina, la longitud de las aspas juega un papel de primer orden.

 Las turbinas eólicas pequeñas son capaces de generar toda la electricidad  que necesita una sola casa, siempre que la capacidad de generación alcance 10 kilovatios (KW).

Pero las más grandes pueden generar considerablemente mucha más, estimada entre 5.000 a 8.000 KW y son usadas en complejos o parques eólicos que podrán entregar energía a las redes eléctricas existentes.

En este sentido, se distinguen dos tipos de aerogeneradores:

Aerogenerador de eje horizontal

Aerogenerador eje horizontalEstas turbinas de eje horizontal tienen alabes que parecen las hélices de un avión. Son tres los alabes. Las más grandes pueden alcanzar una longitud similar a un edificio de 20 pisos, con alabes igualmente grandes, de unos 100 pies de largo.

Mientras más grandes sean, más electricidad podrán generar, pero los problemas de instalación también serán grandes, aunque no imposibles de resolver.

En el mercado actual, la mayoría de las turbinas eólicas más comercializadas son de eje horizontal.

Aerogeneradores de eje vertical

Las también llamadas turbinas de eje vertical funcionan con alabes unidos en la parte inferior y superior de un rotor vertical.

La más conocida turbina de eje vertical es la llamada turbina eólica Darrieus, en homenaje al ingeniero francés que la patentó en 1931.

Su diseño  es muy parecido a las aspas de una batidora (de dos hojas) para huevos.  Existen modelos que alcanzan los 100 pies de altura y unos 50 pies de ancho, pero en realidad ya no son usadas en casi ningún lugar, porque su rendimiento no es igual a las horizontales, muy superiores.

¿Qué tipo de energía necesita para funcionar?

La misión de un aerogenerador es convertir la energía del viento o energía cinética, en energía mecánica para después llegar a transformarla en energía eléctrica, tras pasar a través de un sistema de transmisión hasta un generador o alternador que producirá finalmente electricidad.

En otras palabras, la energía cinética del aire en movimiento, suministra la energía mecánica que necesita para su funcionamiento un rotor hélice que, dispuesto a través de un sistema de transmisión mecánico, pone a girar el rotor de un generador, o alternador trifásico, que convertirla la energía mecánica rotación en energía eléctrica.

Del mismo modo, un aerogenerador necesita ser orientado en forma automática para  recoger la mayor velocidad del viento.  Necesitan mucha energía cinética.

Para ello, se dispone de una veleta que posee cada equipo, así como un anemómetro, aparato que medirá la velocidad del viento a fin de que toda la barquilla logre el giro ideal, ubicándose en la posición más conveniente.

¿Cuáles son las partes de un aerogenerador?

Tienen las siguientes partes superficiales o más visibles:

  1. Góndola: es la carcasa que protege el mecanismo interno del aerogenerador.
  2. Palas de rotor: pueden alcanzar, dependiendo del modelo, hasta 20 metros de longitud. Son 3 por aerogenerador.
  3. Mástil: es la base o sostén principal del aerogenerador. Pero hay otros componentes que no son visibles, sino que forman parte del sistema interno. Estos son:
  4. Buje: une a las palas con un eje de baja velocidad, cuyo movimiento no supera las 3º 30 revoluciones por minuto (r.p.m) y que se conecta a su vez con un multiplicador.
  5. Multiplicador: su función es acelerar considerablemente el eje de alta velocidad, el cual puede girar 50 veces más rápido que el de baja velocidad.
  6. Generador eléctrico: gracias a este aumento de la velocidad, el generador eléctrico, capaz de alcanzar entre 500 a 1.500 kW), no podría funcionar y esto es indispensable porque esta parte eléctrica es la responsable de realizar la transformación de energía cinética producida por el viento en electricidad.
  7. Conductores: llevan la electricidad a la estación.
  8. Controlador electrónico: es una pieza fundamental que monitoriza las condiciones del viento. Si este cambia de dirección, se encarga de reorientar las palas. Así se impide que se pierda energía cuando el viento se mueve distinto.
  9. Refrigerador: pieza que evita sobrecalentamiento del aerogenerador.

En síntesis, un aerogenerador debe tener las siguientes características:

  • Orientación automática.
  • Giro de las palas.
  • Multiplicación.
  • Generación.
  • Evacuación.
  • Motorización.

¿Qué velocidad de viento necesita un aerogenerador?

Lo primero que requiere una turbina de este tipo para producir electricidad, es que la velocidad del viento oscile entre 3 a 4 m/seg, a fin de generar una potencia estimada de 15m/seg.

AerogeneradoresPero la mayoría de estos equipos, disponen de un mecanismo de seguridad que los desconecta en caso de que los vientos sean muy fuertes y rebasen los 25m/seg.

¿Cuánta energía puede producir?

Las tres palas que integran el aerogenerador y el buje donde se enganchan, forman un rotor que cuando entra en funcionamiento gracias al movimiento de las palas, hace que a su vez se mueva un eje de baja velocidad. Dicho eje, conectado a un multiplicador que llevará la velocidad del giro de 13r.p.m a 1500 r.p.m, aumentándola significativamente.

Este proceso permitirá que el generador produzca alrededor de 690 voltios, energía que por supuesto deberá se adaptada al voltaje que circula por la red de distribución eléctrica, que va de entre 20 a 132 kilovoltios.

¿Produce un tipo de energía renovable?

Los aerogeneradores a lo largo de los años y ante los variados problemas derivados del uso abusivo de combustibles fósiles, se han convertido en una alternativa de energía renovable de fácil muy popular, aun cuando no deja de ser complicada su instalación en centros o parques eólicos de grandes magnitudes.

Lo mejor que tienen es que no producen residuos contaminantes ni tampoco en sus procesos de producción energética, se emiten gases de efecto invernadero implicados en el cambio climático.

Esto la configura como una forma de energía bastante limpia, amigable con el ambiente y generosa cuando se instala en lugares de una configuración ideal, de vientos constantes.

Pero no todo es maravilloso con la energía de origen eólica.

Puntos negativos de los aerogeneradores

AerogeneradoresEn su localización, por lo general en lugares de gran valor ecológico, lamentablemente sí hay un impacto ambiental porque se trata de cumbres montañosas vírgenes, donde la riqueza de la fauna y la flora se ven afectadas por un impacto visual nada agradable, porque estos aerogeneradores deben colocarse alineados a cierta distancia uno del otro (3 a 10 diámetros de rotor) causando un nuevo paisaje distorsionante de la naturaleza.

Y ni qué decir del intenso ruido que producen las palas. Son incansables y generan contaminación acústica.

Otro factor de contaminación puntual se genera con la construcción de estas infraestructuras, especialmente en lo atinente al transporte de la energía eléctrica hasta los puntos de consumo.

Y lo peor es que muchas aves mueren al estrellarse contra las veloces aspas.

Existe una estadística que da cuenta de  un promedio cercano a 14 aves y unos 40 murciélagos muertos  por cada megavatio (MW) instalado.

Y hay estudios en progreso que tratan de establecer si en verdad su uso generalizado podría traer problemas adicionales de calentamiento atmosférico a causa del bloqueo de corrientes de aire. Eso, en todo caso, no se ha comprobado.

En todo caso, actualmente la energía renovable producida por los aerogeneradores terrestres, está considerada como la segunda menos contaminante, después de la energía de origen hidroeléctrica, con un promedio estimado en 12 gramos (g) de producción de CO2 por cada kW/h, contra 4g producidos por la energía que produce el movimiento del agua, o los 16g de la nuclear y los 22g de la solar térmica.

¿Es eficiente un aerogenerador?

Son eficientes.

Un parque eólico o una planta de energía eólica,  pueden llegar a producir grandes cantidades de electricidad. 

Un parque eólico consiste en la colocación de muchos aerogeneradores alienados a cierta distancia uno del otro, en una vasta área donde la circulación de buen viento debe ser constante.

¿Sabías qué...?
En Texas, Estados Unidos, funciona con éxito uno de los parques eólicos más grandes del mundo, con 420 aerogeneradores instalados en 47.000 hectáreas que conforman el Centro de Energía Eólica Horse Hollow.

Esta instalación gigantesca posee una capacidad de generación instalada de 735 megavatios o 735.000 KW.

 

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