Energía eólica: ¿Cómo funciona un aerogenerador?

Las turbinas eólicas funcionan según un principio simple: en lugar de usar electricidad para mover el aire, como un ventilador doméstico, las turbinas eólicas usan energía eólica para producir electricidad. El viento gira las palas en forma de hélice de una turbina alrededor de un rotor, que hace girar un generador, que finalmente produce electricidad.

El viento es una forma de energía solar causada por una combinación de tres eventos simultáneos. Por un lado el sol calienta de manera desigual la atmósfera, en segundo lugar hay que contar con las irregularidades de la superficie de la tierra y por último se debe tener en cuenta la rotación de la tierra.

En países como los Estados Unidos de América, los patrones y velocidades de flujo de viento varían mucho y son modificados por cuerpos de agua, vegetación y diferencias en el terreno. Los humanos usan este flujo de viento, o energía de movimiento, para muchos propósitos: navegar, volar una cometa e incluso generar electricidad.

El término «energía eólica» describe el proceso por el cual el viento se utiliza para generar energía mecánica o electricidad. Esta potencia mecánica se puede utilizar para tareas específicas (como moler grano o bombear agua) o un generador puede convertir esta energía mecánica en electricidad.

Una turbina eólica convierte la energía eólica en electricidad utilizando la fuerza aerodinámica de las palas del rotor, que funcionan como un ala de avión o una pala del rotor de helicóptero.

Cuando el viento fluye a través de la pala, la presión del aire en un lado de esta disminuye. La diferencia en la presión del aire a través de los dos lados de la pala crea elevación y arrastre. La fuerza de sustentación es más fuerte que la resistencia y esto hace que el rotor gire.

El rotor se conecta al generador, ya sea directamente (si es una turbina de accionamiento directo) o a través de un eje y una serie de engranajes (una caja de cambios) que aceleran la rotación y permiten un generador físicamente más pequeño. Esta traslación de la fuerza aerodinámica a la rotación de un generador crea electricidad.

Tipos de turbinas eólicas

La mayoría de las turbinas eólicas se dividen en dos tipos básicos. Por un lado contamos con las turbinas eólicas de eje horizontal son lo que muchas personas imaginan cuando piensan en turbinas eólicas.

Pero también existen un tipo de turbinas eólicas de eje vertical vienen en varias variedades, incluido el modelo Darrieus de estilo eggbeater, que lleva el nombre de su inventor francés. Estas turbinas son omnidireccionales, lo que significa que no necesitan ajustarse para apuntar al viento para operar.

Las turbinas eólicas se pueden construir en tierra o en alta mar en grandes masas de agua como océanos y lagos. La ubicación de estos molinos de viento para generar electricidad se decide en función del tipo dude viento que se quiere aprovechar.

Viento terrestre

Las turbinas eólicas terrestres varían en tamaño desde 100 kilovatios hasta varios megavatios. Las turbinas eólicas más grandes son más rentables y se agrupan en plantas eólicas, que proporcionan energía a granel a la red eléctrica.

Plataformas offshore

Las turbinas eólicas offshore tienden a ser masivas y más altas que, por ejemplo, la Estatua de la Libertad. El término offshore hace referencia a las instalaciones que se realizan en mar abierto.

Este tipo de instalaciones tiene desafíos diversos de transporte respecto de las instalaciones eólicas terrestres, ya que los componentes grandes se pueden transportar en barcos en lugar de en carreteras.

Estas turbinas son capaces de capturar potentes vientos oceánicos y generar grandes cantidades de energía.

Viento distribuido

Cuando las turbinas eólicas de cualquier tamaño se instalan en el lado «cliente«, o se instalan en o cerca del lugar donde se utilizará la energía que producen, se denominan: «eólica distribuida«.

Muchas turbinas utilizadas en aplicaciones distribuidas son pequeñas turbinas eólicas. Las turbinas eólicas pequeñas individuales, por debajo de 100 kilovatios, se utilizan típicamente para aplicaciones residenciales, agrícolas y pequeñas aplicaciones comerciales e industriales.

Las turbinas pequeñas se pueden utilizar en sistemas de energía híbrida con otros recursos energéticos distribuidos, como microrredes alimentadas por generadores diesel, baterías y energía fotovoltaica.

Estos sistemas se llaman sistemas eólicos híbridos y generalmente se utilizan en ubicaciones remotas fuera de la red (donde no hay conexión a la red de servicios públicos disponible) y se están volviendo más comunes en aplicaciones conectadas a la red para la resiliencia.

Fuente | U.S. Department of Energy