Los vientos de levante polares
El viento es el movimiento natural del aire u otros gases en relación con la superficie de un planeta. Los vientos se producen a distintas escalas, desde los flujos de tormentas eléctricas que duran decenas de minutos, pasando por las brisas locales generadas por el calentamiento de las superficies terrestres y que duran unas horas, hasta los vientos globales resultantes de la diferencia de absorción de energía solar entre las zonas climáticas de la Tierra. Las dos causas principales de la circulación atmosférica a gran escala son el calentamiento diferencial entre el ecuador y los polos, y la rotación del planeta (efecto Coriolis). Dentro de los trópicos y subtrópicos, las circulaciones térmicas bajas sobre el terreno y las altiplanicies pueden impulsar las circulaciones monzónicas. En las zonas costeras, el ciclo brisa marina/brisa terrestre puede definir los vientos locales; en las zonas que tienen un terreno variable, pueden prevalecer las brisas de montaña y de valle.
Los vientos se suelen clasificar por su escala espacial, su velocidad y dirección, las fuerzas que los provocan, las regiones en las que se producen y su efecto. Los vientos tienen varios aspectos: la velocidad (velocidad del viento); la densidad del gas implicado; el contenido energético o la energía del viento. El viento es también un medio de transporte fundamental para las semillas, los insectos y las aves, que pueden viajar en las corrientes de viento durante miles de kilómetros.
Sinónimo de viento
Los aerogeneradores funcionan según un principio muy sencillo: en lugar de utilizar la electricidad para generar viento -como un ventilador-, los aerogeneradores utilizan el viento para generar 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.
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.
Sistema híbrido eólico-solar
Los grandes sistemas de viento globales se crean por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra. Estos sistemas de viento globales, a su vez, impulsan las corrientes superficiales de los océanos. Para entender cómo se forman los vientos globales y cómo impulsan las principales corrientes oceánicas, hay que saber que el viento es básicamente el movimiento del aire desde una zona de alta presión a otra de baja presión. La presión es la fuerza por unidad de superficie, y la presión atmosférica es simplemente el peso (la fuerza) de la columna de aire sobre un lugar determinado, por unidad de superficie. Por tanto, la presión atmosférica depende de la elevación o la altitud (a mayor altura, menor cantidad de aire), de la temperatura media del aire sobre el lugar en cuestión (el aire caliente es más ligero que el frío) y de la composición del aire. Por ejemplo, el aire con una gran cantidad de vapor de agua es menos denso que el aire seco porque la molécula de agua tiene menos masa que una molécula individual de nitrógeno u oxígeno. Además, a medida que aumenta la elevación o la altitud, el aire se vuelve menos denso.
El calentamiento desigual de la superficie de la Tierra también forma grandes patrones de viento globales. En las zonas cercanas al ecuador, el sol está casi directamente encima durante la mayor parte del año. El aire caliente sube en el ecuador y se desplaza hacia los polos. En los polos, el aire más frío se hunde y vuelve hacia el ecuador. Sin embargo, no es tan sencillo. Los vientos globales no se mueven directamente de norte a sur o de sur a norte porque la Tierra gira. Todos los vientos del hemisferio norte parecen curvarse hacia la derecha mientras se mueven. En el hemisferio sur, los vientos parecen curvarse hacia la izquierda. Esto se conoce como efecto Coriolis, que es el desplazamiento aparente de la trayectoria de cualquier fluido u objeto que se mueve sobre la superficie de la Tierra debido a la rotación de ésta.
Medición del viento
Un sistema eólico pequeño puede conectarse a la red eléctrica a través de su proveedor de energía o puede ser autónomo (sin conexión a la red). Esto hace que los sistemas eólicos pequeños sean una buena opción para las zonas rurales que no están conectadas a la red eléctrica.
Un sistema eléctrico eólico está compuesto por una turbina eólica montada en una torre para tener un mejor acceso a los vientos más fuertes. Además de la turbina y la torre, los sistemas eólicos pequeños también necesitan componentes de equilibrio del sistema.
Los componentes de equilibrio del sistema que necesitará para un sistema eólico pequeño -los que se añaden a la turbina eólica y a la torre- dependerán de su aplicación. Por ejemplo, las piezas necesarias para un sistema de bombeo de agua serán muy diferentes de las que se necesitan para una aplicación residencial.
Los fabricantes y los instaladores pueden proporcionarle un paquete de sistemas que incluya todas las piezas necesarias para su aplicación concreta. En el caso de una aplicación residencial conectada a la red, las piezas de equilibrio del sistema pueden incluir lo siguiente: