La generación de energía eólica significa obtener la energía eléctrica convirtiendo la energía del viento en energía de rotación de las palas. A su vez, convirtiendo dicha energía de rotación en energía eléctrica mediante el generador. Así, la energía eólica va en aumento en consonancia con la velocidad del viento. Por esta razón, los aerogeneradores tienen que ser instalados en las zonas que tienen mayor velocidad del viento.
Aunado a esto, una planta de energía eólica es de fácil instalación y su funcionamiento es sencillo. Todo esto sin necesidad de preocupaciones por el agotamiento de la energía, del viento o de la falta de rotación de las palas de los aerogeneradores.
La generación de energía eólica empieza por los aerogeneradores
Actualmente, se ha progresado enormemente en la generación de energía eólica, gracias al desarrollo de las tecnologías para fabricar aerogeneradores más grandes. Esto hace que la producción eléctrica por unidad de aerogenerador aumente y se desarrolle un gran campo llamado «parque eólico».
Las tecnologías en la realización de aerogeneradores en alta mar, también están progresando notablemente con el pasar de los años. A continuación, los parques eólicos son rentables y sustentables debido a ciertos factores beneficiosos, tales como:
- No tienen emisiones de CO2.
- El viento es una fuente de energía segura que existe en todas partes del mundo. Por ello, no tienes de qué preocuparte por el agotamiento del mismo. Caso contrario con los combustibles fósiles.
- Los equipos son sencillos y de fácil funcionamiento.
- El impacto ambiental es bajo.
- Las tecnologías de las turbinas eólicas son de alta fiabilidad.
Los aerogeneradores funcionan según un principio que lleva siglos utilizándose. En lugar de utilizar la electricidad para producir viento, como en el caso de un ventilador. Los aerogeneradores usan el mismo viento para producir electricidad, en una tarea inversa. Así pues, dicho viento hace girar las palas de la turbina, las cuales son similares a las hélices. Esto se hace alrededor de un rotor, el cual hace girar un generador que crea la electricidad.
A decir verdad, el viento es una forma de energía solar. La cual es causada por una conjunción de 3 acontecimientos que siempre ocurren.
1. El sol calienta la atmósfera, pero no de manera uniforme.
2. El planeta Tierra presenta formas irregulares.
3. La rotación de la Tierra.
La generación de energía eólica se ve afectada por varios factores
Para mencionar el primer factor, los modelos de flujo de viento y las velocidades tienen amplias variaciones en todos los países. Además, son modificados por las masas de agua, la vegetación y las diferencias en el terreno. Es por esto que las sociedades humanas usan el modelo de viento, llamado también como energía de movimiento para muchas actividades, tales como: navegar, bombear agua y para la producción de electricidad.
Incluso, el término de energía eólica se utiliza para hacer una descripción del procedimiento mediante el cual, el viento es aprovechado. Esto con el objeto de producir energía mecánica o energía eléctrica. Dicha energía mecánica se utilizaba para tareas específicas, como moler grano. Además, un generador se encarga de hacer la conversión de energía mecánica en electricidad.
Del mismo modo, un aerogenerador transforma la energía del viento en electricidad. Utilizando la fuerza de la aerodinámica en las palas del rotor. El funcionamiento de dichas palas es como el ala de un avión. De esta manera, cuando el viento va fluyendo por las palas, la presión del aire en un lado de ellas disminuye.
Igualmente, la diferencia de presión del aire en las dos caras de la pala crea tanto la sustentación como la resistencia al viento. De allí que la fuerza de la sustentación es mayor que la de la resistencia y esto hace que el rotor dé vueltas muy rápidas. Dicho rotor se conecta al generador directamente, si se habla de una turbina de accionamiento directo. Si es a través de un eje y una serie de engranajes, es debido a que funciona como una caja de cambios común.
Los cuales aceleran la rotación y permiten que un generador de menor tamaño se ponga en marcha. Esta traslación de la fuerza aerodinámica a la rotación de un generador es la que se encarga de crear energía eléctrica.
Tipos de palas de turbinas para la generación de energía eólica
Para proporcionarte algunos datos interesantes, la generación mundial de energía eólica fue de 743 GW el año pasado, aproximadamente. Esto representa el 67% de capacidad de consumo de electricidad. Es por esto que algunos investigadores están trabajando para producir palas de turbina de calidad a un coste mínimo. Esto para reducir los costes de generación de energía eólica.
En lugar de emplear turbinas comunes de 3 palas montadas en el rotor, sobre un eje de transmisión de turbina orientado horizontalmente, actualmente se están desarrollando turbinas de eje vertical.
La fabricación de palas de material compuesto de menor peso y mayor longitud será el objetivo principal de los fabricantes debido a ciertas ventajas económicas. Por esta razón, las operaciones energéticas más eficientes de los aerogeneradores se derivarán de las mayores longitudes de las palas, que estarán en el rango de 60 – 76 metros.
No obstante, debes tener en cuenta que el área barrida aumenta aproximadamente en el cuadrado de la longitud de la pala, mientras que el peso propio aumenta aproximadamente en un exponente de 2,5 de la longitud de la pala. Por lo tanto, el verdadero reto para los diseñadores al desarrollar una pala más grande es lograr un equilibrio entre el peso propio, el área de barrido y los costes de producción. Todo ello junto con la durabilidad de la pala.
¿Qué son los parques eólicos?
Las plantas de generación de energía eólica se han desarrollado en todo el mundo, como una de las tecnologías más económicas dentro del marco de las energías renovables. Asimismo, el coste por kWh producido es hoy en día totalmente competitivo con el de las plantas alimentadas con combustibles fósiles. Pero debes añadir la ventaja de que las emisiones de CO₂ al ambiente son nulas.
Del mismo modo, las plantas eólicas requieren superficies de terreno más pequeñas que las plantas de energía solar y los mástiles que llevan los generadores están muy separados. En el terreno se pueden mantener parques agrícolas o pequeños parques industriales.
Si las condiciones del viento en la zona en la que te encuentras tiene velocidades medias de 5 a 7 m/s durante 1600 horas anuales. Se requiere de turbinas de gran potencia y alto rendimiento que en la actualidad ya están disponibles en el mercado.
Tipos de aerogeneradores
En la actualidad, gracias a la tecnología que ha avanzado en cuanto al mejor aprovechamiento de esta energía infinita potencial. La mayoría de los aerogeneradores se dividen en 2 tipos.
Turbinas de eje horizontal
Los aerogeneradores de eje horizontal son los que seguramente imaginas cuando piensas en turbinas eólicas. Lo más habitual es que tengan tres palas y que funcionen «a barlovento». Es decir, con la turbina girando en la parte más alta de la torre. Para que las palas estén orientadas hacia el viento que sopla.
Turbinas de eje vertical
Del mismo modo, las turbinas eólicas de eje vertical existen en varios modelos, incluido el modelo Darrieus, la cual tiene un diseño similar al de un batidor de huevos. Este tipo de turbinas lleva el nombre de su inventor, de nacionalidad francesa.
Además, estas turbinas pueden captar el viento desde todas las direcciones. Lo que significa que no hay que ajustarlas siempre para apuntar al viento, para que puedan funcionar de la mejor manera.
¿Dónde pueden instalarse los generadores de energía eólica?
En la actualidad, los generadores modernos se clasifican según el emplazamiento en donde se encuentren. Es decir, se clasifican de acuerdo al tipo de lugar en donde tienen que instalarse y además, en la forma que se conectan a la red eléctrica.
Generador de energía eólica terrestre
En primer lugar, los aerogeneradores terrestres varían en tamaño, desde los 200 kilovatios, hasta múltiples megavatios. Del mismo modo, estos grandes aerogeneradores son de una mayor rentabilidad y se agrupan en centrales eólicas. Las cuales surten energía a la red eléctrica. Se instalan en tierra, ya sea en planicies, en campos y en donde los estudios indiquen que el viento sopla de manera constante.
Generadores eólicos en alta mar
Las turbinas eólicas en alta mar suelen ser enormes y más altas que la Estatua de la Libertad en promedio. Igualmente, no tienen los mismos problemas al transportarlas. Como sí tienen las instalaciones de energía eólica terrestres. Ya que los grandes componentes pueden transportarse en barcos en lugar de trasladarse por carreteras. Así pues, estas turbinas son capaces de captar los potentes vientos del océano y generar grandes cantidades de energía eléctrica.
Generadores de energía eólica distribuida
Cuando las turbinas eólicas de cualquier tamaño se instalan en el lado del «cliente» del contador eléctrico o se instalan en el lugar donde se va a usar la energía que producen. Se denominan » energía eólica distribuida«.
Es así como diversas turbinas utilizadas en aplicaciones distribuidas, son pequeños aerogeneradores. De igual manera, dichos aerogeneradores individuales de pequeño tamaño, que son menos de 100 kilovatios, suelen usarse en desarrollos residenciales, agrícolas, comerciales e industriales de pequeño tamaño.
Las turbinas pequeñas pueden utilizarse en sistemas energéticos híbridos con otros recursos distribuidos. Como las llamadas “microrredes”. Estas microrredes son suministradas a través de generadores diésel, baterías y energía solar fotovoltaica.
Asimismo, estos sistemas se denominan sistemas eólicos híbridos y se suelen utilizar en lugares remotos, fuera de la red eléctrica donde no hay conexión a la misma y son cada vez más comunes en las aplicaciones conectadas a la red por diversos motivos.
Algunas desventajas de la generación de energía eólica
De entrada, la generación de energía eólica tiene unas emisiones muy bajas en su ciclo de vida, pero tiene una serie de efectos medioambientales que pueden limitar su potencial. Por esta razón, conoce los efectos negativos de mayor relevancia sobre el medio ambiente.
Contaminación visual; los aerogeneradores deben estar en zonas al aire libre y, por lo tanto, su visibilidad es bastante notoria. Algunas personas consideran que estos generadores son antiestéticos. Han aumentado las inquietudes a medida que las turbinas de nueva generación duplican su tamaño.
Ruido; los generadores de energía eólica producen ruido aerodinámico. Esto se debe al paso del aire sobre las palas. De esta manera, también origina ruido mecánico. Debido a las partes móviles de la turbina. En particular, la caja de engranajes. Los mejores diseños han reducido el ruido y las mejoras tecnológicas en este sentido continúan. Por esta razón, los parques eólicos construidos lejos de zonas muy pobladas tienen mucho menos impacto negativo.
Interferencias electromagnéticas; los aerogeneradores pueden dispersar las señales electromagnéticas, esto causa interferencias en los sistemas de comunicación. Un emplazamiento adecuado, evitando zonas militares o aeropuertos, puede minimizar este impacto negativo.
La seguridad de las aves; las aves y murciélagos mueren al chocar con las palas giratorias de una turbina. Así pues, las especies migratorias corren un peligro creciente que las residentes. Una solución sería situar las turbinas lejos de las rutas migratorias para reducir el impacto que tienen sobre la fauna local. Con el Máster en Energías Renovables y Proyectos Energéticos, conocerás a fondo el funcionamiento de la energía eólica. No pierdas la oportunidad de especializarte en esta carrera.