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¿Cómo se transforma el viento en energía?

marzo 16, 2022
¿Cómo se transforma el viento en energía?

Generador eólico

Aunque la mayoría de los aerogeneradores se instalan en tierra firme, también pueden encontrarse en el mar. Los aerogeneradores offshore se colocan en el mar, a más de 10 km de la costa. Allí, debido a la fuerza y regularidad de los vientos marinos, funcionan de forma más continua que en tierra. Debido a su mayor eficiencia, generan hasta un 60% más de energía que un aerogenerador terrestre.

Los aerogeneradores terrestres se colocan en parques eólicos, cubriendo grandes extensiones de terreno. Pueden medir de 10 a 120 m de altura, con palas de 5 a 90 m de longitud, lo que equivale a más de 5 camiones colocados uno detrás de otro.

El viento debe soplar a un mínimo de 10 km/h para que la turbina funcione. A más de 90 km/h, un sistema de seguridad apaga la turbina automáticamente. Una sola turbina eólica de 3 MW puede cubrir las necesidades de electricidad de 2.600 personas, incluida la calefacción.

El principio básico del funcionamiento de las turbinas eólicas es la transformación de la energía cinética de los vientos en energía eléctrica en los terminales del generador. El viento mueve las palas y hace girar el rotor, que transmite la rotación al generador, que, a su vez, convierte esta energía mecánica en energía eléctrica. Situado dentro o cerca del mástil, el transformador cambia la tensión de la corriente para que pueda ser transmitida por las líneas de media tensión de la red.

Eficiencia de la energía eólica

Los aerogeneradores surgieron hace más de un siglo. Tras la invención del generador eléctrico en la década de 1830, los ingenieros empezaron a intentar aprovechar la energía del viento para producir electricidad. La generación de energía eólica tuvo lugar en el Reino Unido y Estados Unidos en 1887 y 1888, pero se considera que la energía eólica moderna se desarrolló por primera vez en Dinamarca, donde se construyeron aerogeneradores de eje horizontal en 1891 y un aerogenerador de 22,8 metros comenzó a funcionar en 1897.

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El viento se utiliza para producir electricidad utilizando la energía cinética creada por el aire en movimiento. Ésta se transforma en energía eléctrica mediante turbinas eólicas o sistemas de conversión de energía eólica. El viento golpea primero las palas de un aerogenerador, haciéndolas girar y haciendo girar la turbina conectada a ellas. Esto transforma la energía cinética en energía de rotación, moviendo un eje que está conectado a un generador, y produciendo así energía eléctrica a través del electromagnetismo.

La cantidad de energía que se puede cosechar 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 de energía eólica se multiplica por ocho.

Planta de energía eólica

Los aerogeneradores funcionan según un principio sencillo: en lugar de utilizar la electricidad para hacer viento -como un ventilador-, los aerogeneradores utilizan el viento para hacer electricidad. El viento hace girar las palas de la turbina, parecidas a las hélices, alrededor de un rotor, que hace girar un generador que crea electricidad.

Los aerogeneradores de eje horizontal son los que la mayoría de la gente imagina cuando piensa en turbinas eólicas; suelen tener tres palas y funcionan “contra el viento”, con la turbina girando en la parte superior de la torre para que las palas estén orientadas hacia el viento.

Los aerogeneradores de eje vertical existen en varias variedades, como el modelo Darrieus, de estilo batidor de huevos, que lleva el nombre de su inventor francés, y son omnidireccionales, lo que significa que no es necesario ajustarlos para que apunten hacia el viento para funcionar.

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El tamaño de los aerogeneradores terrestres oscila entre los 100 kilovatios y los varios megavatios. Los aerogeneradores 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 aerogeneradores individuales pequeños -de menos de 100 kilovatios- suelen utilizarse en aplicaciones residenciales, agrícolas, comerciales e industriales.

Energía eólica

La turbina se asienta en unos cimientos de hormigón armado, cuyas dimensiones dependen del tamaño de la turbina. La cimentación es una estructura sustancial diseñada para garantizar que la turbina resista vientos muy fuertes. Siempre está por debajo del nivel del suelo y no es visible una vez terminada la construcción.

La mayoría de las turbinas eólicas tienen tres palas o (menos comúnmente) dos palas, que giran alrededor de un cubo central en un eje horizontal. Las palas están fabricadas con diversos materiales, como fibra de vidrio, fibra de carbono o laminados de madera.

Los aerogeneradores generan electricidad aprovechando la fuerza natural del viento. Las palas de un aerogenerador son como el ala de un avión: cuando el aire pasa por la pala, provoca una elevación que crea una fuerza de giro.

Las palas giran en un eje dentro de la góndola, que va a la caja de cambios. La caja de cambios aumenta esa velocidad de rotación para el generador, que utiliza campos magnéticos para convertir la energía de rotación en energía eléctrica. Algunas turbinas utilizan la tecnología de accionamiento directo, que conecta el cubo giratorio directamente con el generador. La electricidad del generador va por cables a un transformador y luego a la subestación del parque eólico, donde se convierte al voltaje adecuado para la red eléctrica o local. La red o la red local transmite la electricidad a los hogares y las empresas.

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