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¿Cómo podemos aprovechar la energía del viento?

marzo 18, 2022
¿Cómo podemos aprovechar la energía del viento?

Cómo se aprovecha la energía eólica cerebralmente

La explotación de una central eólica es más compleja que la simple instalación de aerogeneradores en una zona ventosa. Los propietarios de las centrales eólicas deben planificar cuidadosamente dónde colocar los aerogeneradores y deben tener en cuenta la velocidad y la frecuencia con la que sopla el viento en el lugar.

Los lugares idóneos para las turbinas eólicas son aquellos en los que la velocidad media anual del viento es de al menos 9 millas por hora (mph) -o 4 metros por segundo (m/s)- para las pequeñas turbinas eólicas y de 13 mph (5,8 m/s) para las turbinas de escala comercial. Los lugares favorables son las cimas de las colinas suaves y redondeadas, las llanuras abiertas y el agua, y las brechas de las montañas que canalizan e intensifican el viento. Los recursos eólicos suelen ser más favorables para la generación de electricidad a mayor altura sobre la superficie terrestre. Los grandes aerogeneradores se colocan en torres que van desde los 500 pies hasta los 900 pies de altura.

Los recursos de energía eólica varían cada hora y cada temporada en todo Estados Unidos. La velocidad del viento suele cambiar a lo largo del día y de una estación a otra. Por ejemplo, en Tehachapi (California), donde se encuentran numerosos aerogeneradores, el viento sopla con más frecuencia de abril a octubre que en invierno, y el viento suele ser más fuerte por la tarde. Estas fluctuaciones son el resultado del calor extremo del desierto de Mojave durante los meses de verano. A medida que el aire caliente sobre el desierto se eleva, el aire más frío y denso sobre el Océano Pacífico se precipita a través del puerto de montaña de Tehachapi para ocupar su lugar. En Montana, los fuertes vientos invernales canalizados a través de los valles de las Montañas Rocosas crean vientos más intensos durante el invierno.

Aprovechamiento de la energía eólica significado

Si se imagina una turbina eólica típica, probablemente le parecerá un gigantesco ventilador de tres aspas. Se trata de un aerogenerador de eje horizontal y es, con mucho, la forma más común de aprovechar la energía del viento, pero en el fondo, esta tecnología tiene cientos de años de antigüedad. ¿Es realmente la forma más eficiente de generar energía eólica?

Muchos dicen que no. Algunos han decidido diseñar y construir sus propias turbinas con la esperanza de mejorar una tecnología que ya tiene éxito. Aquí presentamos nueve de esos diseños. Quizá uno de ellos se convierta algún día en la nueva turbina estándar.

Una de las variantes de turbina más comunes es la turbina de eje vertical.  La turbina de la foto de arriba generó 4 megavatios de potencia hasta que fue retirada del servicio en 1993. Principalmente, la turbina es omnidireccional, lo que significa que no tiene que girar para seguir el viento. Esto hace que las turbinas de eje vertical sean más sencillas y eficaces en entornos de viento caótico. Otras ventajas son que el generador y la caja de engranajes están a nivel del suelo, lo que facilita el mantenimiento, y que su menor anchura permite colocar las turbinas más cerca unas de otras. Las turbinas de eje vertical experimentan un estrés considerable debido a las fuerzas desiguales que se ejercen sobre ellas, y esto puede hacer que fallen antes que un molino de viento normal. Aun así, las turbinas de eje vertical son muy útiles y hay muchos diseños diferentes que todavía se utilizan.

Ventajas y desventajas de la energía eólica

Durante siglos, los molinos de viento han sido una característica distintiva de muchos paisajes, produciendo energía para bombear agua o moler maíz. En lugar de las persianas de madera y las velas de tela de los molinos tradicionales, la nueva generación de aerogeneradores de hoy en día tiene dos o normalmente tres elegantes palas giratorias que convierten la energía del viento en electricidad. Funcionan según un principio sencillo. Cuando el viento hace girar las palas en forma de hélice, éstas hacen girar un eje que se conecta a un generador. Las turbinas más grandes -con palas enormes que suelen medir unos 40 metros de largo- se montan en la parte superior de una torre alta para aprovechar la mayor velocidad del viento. Estas turbinas se agrupan en parques eólicos, que están conectados a la red eléctrica. El modelo más grande, el Enercon E112, tiene 186 m de altura y es capaz de generar 6 megavatios de potencia.

Las miniturbinas eólicas -que suelen generar 2 kilovatios de electricidad- proporcionan energía a los hogares en lugares remotos y sin conexión a la red eléctrica. Sin embargo, como la energía eólica es intermitente, las turbinas se utilizan para cargar baterías y así almacenar la energía hasta que se necesite. En las zonas urbanas, las microturbinas eólicas, que pueden instalarse en la parte superior de los edificios, tienen una potencia de 400 vatios, suficiente para hacer funcionar cuatro bombillas de 100 vatios.

Pala de aerogenerador

La energía eólica es una forma de energía solar[1]. La energía eólica (o energía del viento) describe el proceso por el cual se utiliza el viento para generar electricidad. Los aerogeneradores convierten la energía cinética del viento en energía mecánica. Un generador puede convertir la energía mecánica en electricidad[2]. La energía mecánica también puede utilizarse directamente para tareas específicas, como el bombeo de agua. El DOE de EE.UU. ha elaborado una breve animación sobre la energía eólica que ofrece una visión general del funcionamiento de un aerogenerador y describe los recursos eólicos de Estados Unidos.

El viento es causado por el calentamiento desigual de la atmósfera por el sol, las variaciones en la superficie terrestre y la rotación de la tierra. Las montañas, las masas de agua y la vegetación influyen en los patrones de flujo del viento[2], [3]. Los aerogeneradores transforman la energía del viento en electricidad haciendo girar las palas de la hélice alrededor de un rotor. El rotor hace girar el eje de transmisión, que hace girar un generador eléctrico. Hay tres factores clave que afectan a la cantidad de energía que una turbina puede aprovechar del viento: la velocidad del viento, la densidad del aire y el área de barrido[4].

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