Peso del aerogenerador
La segunda es elevar las palas a la atmósfera, donde el viento sopla con mayor intensidad. Esto aumenta el “factor de capacidad” de la turbina, es decir, la cantidad de energía que realmente produce en relación con su potencial total (o más coloquialmente: la frecuencia con la que funciona).
La historia del desarrollo de la energía eólica ha sido la historia de la ingeniería de turbinas cada vez más altas con palas cada vez más grandes. Es un asunto complicado y delicado. Las cosas altas y delgadas, colocadas en vientos fuertes, tienden a doblarse y flexionarse. Cuando las palas largas de las turbinas se doblan, pueden chocar contra la torre o el buje, como le ocurrió a este sistema danés en 2008 después de que le fallara el “freno” y quedara fuera de control:
Así que el tercer reto de la ingeniería es encontrar diseños y materiales que puedan soportar las tensiones que conllevan la altura y los vientos más fuertes. Esas tensiones son bastante intensas: mira este vídeo en el que los ingenieros prueban una enorme pala de turbina tirando de ella de un lado a otro con “el peso de aproximadamente 16 elefantes africanos”.
Producción de aerogeneradores
La energía eólica se está disparando en Estados Unidos; la capacidad de energía renovable del país se ha triplicado con creces en los últimos nueve años, y la energía eólica y solar son las principales responsables. Ahora las empresas quieren aprovechar aún más la energía eólica, a un precio más barato, y una de las mejores formas de reducir el coste es construir turbinas más grandes. Por eso, una alianza de seis instituciones lideradas por investigadores de la Universidad de Virginia está diseñando la mayor turbina eólica del mundo, con 500 metros de altura, casi un tercio de milla de altura y unos 57 metros más que el Empire State Building.
Las turbinas son ya notablemente más grandes que hace 15 o 20 años. El tamaño varía, pero las torres típicas de los parques eólicos actuales miden unos 70 metros de altura, con palas de unos 50 metros de longitud. Su potencia depende del tamaño y la altura, pero suele oscilar entre uno y cinco megavatios. “Hay una motivación para utilizar turbinas eólicas más grandes, y la razón es más bien económica”, explica John Hall, profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Buffalo, S.U.N.Y. Una de las razones por las que las turbinas gigantes son más rentables es que el viento sopla con más fuerza y constancia a mayor altura. Así, “se capta más energía” con una estructura más alta, dice Eric Loth, jefe del proyecto de la turbina masiva, que está financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía de Estados Unidos.
Turbina eólica vertical
Con la creciente preocupación por la contaminación y el cambio climático, cada vez aparecen más instalaciones de energías renovables en todo el mundo. La energía solar es una de las principales fuentes de energía renovable en las que piensa mucha gente, pero no hay que descartar la eficacia de la energía eólica. Si alguna vez has visto un parque eólico formado por enormes molinos de viento a un lado de una carretera rural, habrás visto esta fuente de energía renovable en acción.
Los enormes molinos de viento, también llamados aerogeneradores, suelen tener dos o tres palas que giran cuando el viento sopla lo suficientemente rápido. Estas turbinas se instalan estratégicamente en lugares ventosos y a menudo se agrupan en “granjas” para obtener la mayor eficiencia.
La finalidad de un aerogenerador es convertir la fuerza del viento en energía utilizable. En pocas palabras, convierte la energía cinética del viento en energía mecánica, que puede utilizarse para moler grano o bombear agua. Combinado con un generador, un aerogenerador puede producir electricidad para abastecer a las ciudades cercanas. Aquí se explica con más detalle cómo funciona:
Generador de turbina eólica
El transporte de elementos tan grandes y de las grúas necesarias para montarlos suele plantear problemas en las zonas remotas donde suelen construirse. Hay que ensanchar las carreteras, enderezar las curvas y, en las zonas salvajes, construir caminos nuevos.
La torre de acero se ancla en una plataforma de más de mil toneladas de hormigón y barras de refuerzo de acero, de 30 a 50 pies de ancho y de 6 a 30 pies de profundidad. En ocasiones, se introducen pozos más profundos para ayudar a anclarla. Las cimas de las montañas deben ser voladas para crear un área nivelada de al menos 3 acres. La plataforma es fundamental para estabilizar el inmenso peso del conjunto de la turbina.
En el modelo de 1,5 megavatios de GE, sólo la góndola pesa más de 56 toneladas, el conjunto de palas pesa más de 36 toneladas y la propia torre pesa unas 71 toneladas, lo que supone un peso total de 164 toneladas. Los pesos correspondientes del Vestas V90 son 75, 40 y 152, un total de 267 toneladas; y los del Gamesa G87 72, 42 y 220, un total de 334 toneladas.
La caja de engranajes -que transforma el lento giro de las palas en una mayor velocidad del rotor- y el generador son enormes piezas de maquinaria alojadas en un contenedor del tamaño de un autobús, llamado góndola, en la parte superior de la torre. Las palas están unidas al buje del rotor en un extremo de la góndola. Algunas góndolas incluyen una plataforma de aterrizaje para helicópteros.