Tipos de aerogeneradores
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La explotación de una central eólica es más compleja que la simple instalación de aerogeneradores en una zona ventosa. Los propietarios de las centrales eólicas deben planificar cuidadosamente dónde colocar los aerogeneradores y deben tener en cuenta la velocidad y la frecuencia con la que sopla el viento en el lugar.
Los lugares idóneos para las turbinas eólicas son aquellos en los que la velocidad media anual del viento es de al menos 9 millas por hora (mph) -o 4 metros por segundo (m/s)- para las pequeñas turbinas eólicas y de 13 mph (5,8 m/s) para las turbinas de escala comercial. Los lugares favorables son las cimas de las colinas suaves y redondeadas, las llanuras abiertas y el agua, y las brechas de las montañas que canalizan e intensifican el viento. Los recursos eólicos suelen ser más favorables para la generación de electricidad a mayor altura sobre la superficie terrestre. Los grandes aerogeneradores se colocan en torres que van desde los 500 pies hasta los 900 pies de altura.
Los recursos de energía eólica varían cada hora y cada temporada en todo Estados Unidos. La velocidad del viento suele cambiar a lo largo del día y de una estación a otra. Por ejemplo, en Tehachapi (California), donde se encuentran numerosos aerogeneradores, el viento sopla con más frecuencia de abril a octubre que en invierno, y el viento suele ser más fuerte por la tarde. Estas fluctuaciones son el resultado del calor extremo del desierto de Mojave durante los meses de verano. A medida que el aire caliente sobre el desierto se eleva, el aire más frío y denso sobre el Océano Pacífico se precipita a través del puerto de montaña de Tehachapi para ocupar su lugar. En Montana, los fuertes vientos invernales canalizados a través de los valles de las Montañas Rocosas crean vientos más intensos durante el invierno.
Ventajas e inconvenientes de la energía eólica
El viento es una gran fuente potencial de energía renovable. Los vientos se generan mediante complejos mecanismos en los que intervienen la rotación de la Tierra, la capacidad calorífica del Sol, el efecto refrigerante de los océanos y los casquetes polares, los gradientes de temperatura entre la tierra y el mar y los efectos físicos de las montañas y otros obstáculos.
La energía eólica se genera convirtiendo las corrientes de viento en otras formas de energía mediante turbinas eólicas. Las turbinas extraen la energía del aire que pasa convirtiendo la energía cinética del movimiento de rotación a través de un rotor. La eficacia de esta conversión en un lugar determinado se suele medir por su densidad energética o, alternativamente, como factor de capacidad. La energía eólica se utiliza principalmente para la generación de electricidad, tanto in situ como para su transporte a la red. La energía eólica también se utiliza para el bombeo de agua, sobre todo en las zonas rurales.
El sector de la energía eólica es la fuente de energía renovable de más rápido crecimiento en muchos países y se espera que siga creciendo rápidamente hasta 2030. La producción de energía eólica se concentra principalmente en Europa y Estados Unidos. Sin embargo, también se ha producido un rápido crecimiento de las industrias de energía eólica en China e India.
Cómo se produce la energía eólica
Los aerogeneradores surgieron hace más de un siglo. Tras la invención del generador eléctrico en la década de 1830, los ingenieros empezaron a intentar aprovechar la energía del viento para producir electricidad. La generación de energía eólica tuvo lugar en el Reino Unido y Estados Unidos en 1887 y 1888, pero se considera que la energía eólica moderna se desarrolló por primera vez en Dinamarca, donde se construyeron aerogeneradores de eje horizontal en 1891 y un aerogenerador de 22,8 metros comenzó a funcionar en 1897.
El viento se utiliza para producir electricidad utilizando la energía cinética creada por el aire en movimiento. Ésta se transforma en energía eléctrica mediante turbinas eólicas o sistemas de conversión de energía eólica. El viento golpea primero las palas de un aerogenerador, haciéndolas girar y haciendo girar la turbina conectada a ellas. Esto transforma la energía cinética en energía de rotación, moviendo un eje que está conectado a un generador, y produciendo así energía eléctrica a través del electromagnetismo.
La cantidad de energía que se puede cosechar del viento depende del tamaño de la turbina y de la longitud de sus palas. La producción es proporcional a las dimensiones del rotor y al cubo de la velocidad del viento. En teoría, cuando la velocidad del viento se duplica, el potencial de energía eólica se multiplica por ocho.
Costes de la energía eólica
Los aerogeneradores funcionan según un principio muy sencillo: en lugar de utilizar la electricidad para producir viento -como un ventilador-, los aerogeneradores utilizan el viento para producir 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 pequeños -de menos de 100 kilovatios- suelen utilizarse en aplicaciones residenciales, agrícolas, comerciales e industriales.
