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¿Qué es y cómo funciona una central eólica?

marzo 20, 2022
¿Qué es y cómo funciona una central eólica?

Eficiencia de la energía eólica

La producción de electricidad a partir del viento ha crecido considerablemente en los últimos 30 años. Los avances en la tecnología de la energía eólica han reducido el coste de la producción de electricidad a partir del viento, y los incentivos gubernamentales y de otro tipo en Estados Unidos y en otros países han fomentado el crecimiento de la energía eólica.

El total de la generación anual de electricidad de Estados Unidos a partir de la energía eólica aumentó de unos 6.000 millones de kilovatios hora (kWh) en 2000 a unos 338.000 millones de kWh en 2020. En 2020, las turbinas eólicas fueron la fuente de alrededor del 8,4% de la generación total de electricidad a escala de servicios públicos en Estados Unidos. La escala de servicios públicos incluye instalaciones con al menos un megavatio (1.000 kilovatios) de capacidad de generación de electricidad.

La mayor turbina eólica

La gente ha utilizado la fuerza del viento durante miles de años. El viento ha movido barcos a lo largo del río Nilo, ha bombeado agua y molido grano, ha apoyado la producción de alimentos y mucho más. Hoy en día, la energía cinética y la potencia de las corrientes de aire naturales llamadas viento se aprovechan a gran escala para crear electricidad. Una sola turbina eólica moderna en alta mar puede generar más de 8 megavatios (MW) de energía, suficiente para abastecer limpiamente a casi seis hogares durante un año. Los parques eólicos terrestres generan cientos de megavatios, lo que convierte a la energía eólica en una de las fuentes de energía más rentables, limpias y disponibles del planeta.

La energía eólica es la fuente de energía renovable a gran escala de menor coste y es la mayor fuente de energía renovable en Estados Unidos en la actualidad. Hay casi 60.000 aerogeneradores con una capacidad combinada de 105.583 megavatios (MW). Eso es suficiente para suministrar energía a más de 32 millones de hogares.

El proyecto Frontier Windpower I, en el condado de Kay (Oklahoma), lleva funcionando desde 2016 y se está ampliando con el proyecto Frontier Windpower II. Una vez completados, Frontier I y II generarán un total de 550 megavatios de energía eólica, suficiente para alimentar 193.000 hogares.

Cómo funciona un aerogenerador

Los aerogeneradores utilizan la energía cinética del aire entrante. Las centrales eólicas modernas constan de un mástil, una góndola con el equipo mecánico y el rotor, normalmente con tres palas. Comienzan a girar a una velocidad de viento de 2 metros por segundo (m/s). Una central eólica empieza a producir electricidad a partir de una velocidad del viento de 4 m/s. La potencia máxima se alcanza a partir de 12 a 15 m/s. Durante las tormentas, el aerogenerador suele desconectarse para evitar daños. Las puntas de las palas del rotor pueden alcanzar velocidades superiores a los 200 km/h. La producción de electricidad depende de la velocidad del viento (producción de electricidad proporcional a la tercera potencia de la velocidad del viento). Si la velocidad del viento se duplica, se produce 23 u 8 veces más energía.

La tecnología de las turbinas eólicas está relativamente madura. Sin embargo, todavía se puede mejorar, sobre todo en los ámbitos del diseño rentable, la tecnología de producción, la eficiencia global y en los conceptos de funcionamiento y mantenimiento, que se traducen en menores costes de producción. La vida útil de una central es de entre 20 y 25 años. Después, la planta puede ser repotenciada (sustituida por otra más moderna y eficiente) o desmantelada. Un aerogenerador medio está compuesto por un 60-65% de hormigón, un 30-35% de acero, un 2-3% de materiales compuestos (por ejemplo, plásticos reforzados con fibra de vidrio) y menos de un 1% de cobre.

Ventajas y desventajas de la energía eólica

Un aerogenerador es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica. Cientos de miles de grandes turbinas, en instalaciones conocidas como parques eólicos, generan actualmente más de 650 gigavatios de energía, a los que se añaden 60 GW cada año[1]. Son una fuente cada vez más importante de energía renovable intermitente, y se utilizan en muchos países para reducir los costes energéticos y la dependencia de los combustibles fósiles. Un estudio afirmaba que, a partir de 2009[actualización], la energía eólica tenía las «menores emisiones relativas de gases de efecto invernadero, las menores demandas de consumo de agua y… los impactos sociales más favorables» en comparación con la fotovoltaica, la hidráulica, la geotérmica, el carbón y el gas[2].

Las turbinas eólicas más pequeñas se utilizan para aplicaciones como la carga de baterías para la energía auxiliar de barcos o caravanas, y para alimentar las señales de tráfico. Las turbinas más grandes pueden contribuir al suministro de energía doméstica y vender la energía no utilizada al proveedor de servicios públicos a través de la red eléctrica.

La rueda de viento de Héroe de Alejandría (10 d.C. – 70 d.C.) es uno de los primeros ejemplos registrados de máquinas accionadas por el viento en la historia[3][4]. Sin embargo, las primeras centrales eólicas prácticas conocidas se construyeron en Sistán, una provincia oriental de Persia (actual Irán), a partir del siglo VII. Estos «Panemone» eran molinos de viento de eje vertical, que contaban con largos ejes de transmisión verticales con palas rectangulares[5]. Fabricados con entre seis y doce velas cubiertas de estera de caña o material de tela, estos molinos se utilizaban para moler grano o extraer agua, y se empleaban en las industrias de la molienda y la caña de azúcar[6].

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