Los comúnmente llamados “molinos de viento” cada vez son más abundantes, y es muy probable que ya los hayas visto en más de una ocasión. Pero, ¿sabes realmente qué es un aerogenerador y cómo funciona?
¿Qué son los aerogeneradores?
Un aerogenerador es un molino de viento capaz de convertir la energía cinética del viento en energía en forma de electricidad. Los más comunes son los de eje horizontal, si bien existen también turbinas de eje vertical.
¿Cómo funciona un generador eólico?
El funcionamiento de los aerogeneradores depende de varios factores que hacen posible todo el proceso en el que la energía cinética se transforma en energía eléctrica:
- Motorización: los procesos y funciones del aerogenerador se monitorizan desde la subestación y desde el centro de control.
- Giro de las palas: la fuerza del viento hace que las palas del aerogenerador giren, llegando a moverse a unos 3,5 m/s, con una potencia máxima de 11 m/s. Si existen corrientes de viento muy fuertes
- Orientación automática: los aerogeneradores cuentan con la capacidad de orientarse de manera automática para poder aprovechar lo máximo posible la fuerza del viento. Esto es gracias a que la veleta y el anemómetro con los que cuenta registran los datos.
- Generación: la multiplicadora, gracias al eje rápido, traslada su energía al generador acoplado, que genera electricidad.
- Multiplicación: el rotor hace girar el eje lento que se encuentra conectado a la multiplicadora que sube la velocidad de giro a hasta las 1.500 revoluciones por minuto.
- Evacuación: la energía que se genera se transporta hasta la base de la torre, desde donde aumenta su tensión para entrar en la red eléctrica y poder distribuirse a los puntos de consumo.
Partes del aerogenerador
Los aerogeneradores cuentan con cinco partes principales:
- Los cimientos de los aerogeneradores: las turbinas terrestres cuentan con una cimentación en el suelo formado por un enorme bloque estructural de hormigón que aguanta toda la estructura de la construcción, así como las fuerzas que sobre ella inciden.
- La torre de energía eólica: lo más común es que estén construidas de tubos de acero, y debe tener la misma altura que el diámetro del círculo que hace girar las palas.
- Rotor y buje del aerogenerador: el rotor es la parte que gira de la turbina, generalmente formada por tres palas y su parte central a la que se unen las palas, el buje.
- Góndola del aerogenerador: es la parte en la que se alojan todos aquellos componentes que tienen que estar en la parte más alta de la turbina.
- El generador de energía eólica: como su propio nombre indica, es la parte encargada de transformar la energía mecánica del rotor en energía eléctrica, y su estructura esa igual a la de un motor eléctrico.
En esta imagen se aprecia el detalle aportado por Total lubricantes
¿Cómo funciona el motor del aerogenerador?
El funcionamiento del motor del aerogenerador es sencillo: cuando el viento hace girar las palas, diseñadas para aprovechar al máximo la fuerza del viento, comienza a girar el eje lento que se encuentra dentro de la góndola, que se mueve a la misma velocidad a la que estén girando las palas. Este eje está unido al multiplicador, que hace que la velocidad aumente más de 100 veces y la transfiere al eje rápido.
El eje rápido está unido a un generador, que aprovecha la energía cinética del mismo para transformarla en electricidad. Esta es conducida por el interior de la torre, donde el transformador eleva la tensión para que se pueda transportar por el parque eólico mediante cables soterrados hasta la subestación, donde se eleva de nuevo su tensión para incorporar la electricidad a la red.
Materiales con los que se construyen los generadores
Cada parte del aerogenerador está construida de diferentes materiales en función del papel que desempeñe en la estructura y funcionamiento del mismo:
- El mástil de los aerogeneradores suele estar construido en hormigón o en acero, aunque recientemente también se está probando con la madera-epoxy.
- En cuanto a las palas, en su mayoría se suelen construir con poliéster o bien con epoxy reforzado con fibra de vidrio. Como material usado para mejorar la resistencia su utiliza fibra de carbono o aramidas. Al igual que ocurre con el mástil, se está estudiando la posibilidad de utilizar compuesto de madera, como puede ser la madera-epoxy.
¿Qué tipo aerogenerador se emplea habitualmente en los parques eólicos?
Los aerogeneradores más comunes en los parques eólicos españoles son los aerogeneradores de palas y de eje horizontal, que destacan por poder cubrir un rango amplio de aplicaciones aisladas de pequeña potencia hasta grandes instalaciones en enormes parques eólicos.
El eje de giro se encuentra paralelo al suelo, y cuenta con una gran altura de buje y un dispositivo de rotor que orienta el aerogenerador para poder seguir la dirección del viento. Estos aerogeneradores suelen tener tres palas, puesto que es la forma más eficiente de generar energía, ya que la velocidad de las turbinas es inversamente proporcional al número de palas con las que cuenta. Además, giran de forma perpendicular a la velocidad del viento.
¿Cuánta energía puede llegar a producir?
La energía que es capaz de producir un aerogenerador varía en función del modelo, así como de diferentes factores influyentes:
- El diámetro del rotor: este factor es directamente proporcional a la “área de barrido”, o lo que es lo mismo, la zona virtual que traza el rotor de manera perpendicular a la corriente de viento. Si aumenta el diámetro del rotor, aumenta la zona barrida, y así se optimiza el aprovechamiento de la fuerza del viento.
- La velocidad del viento: el potencial eólico, es decir, la cantidad de energía que puede generar un aerogenerador, se calcula dependiendo de la distribución de la velocidad eólica. Aquellos dispositivos que se colocan en sitios donde la velocidad llega a ser de 8 metros por segundo pueden producir entre el 75 y el 100% más de energía que donde el viento tiene una velocidad de 6 metros por segundos.
- La manera en la que está colocado el aerogenerador: ningún aerogenerador se coloca de forma que pueda dificultar que el viento llegue a otro de los molinos.
- La disponibilidad del aerogenerador: es decir, su propia capacidad de producir electricidad, ya que se en algún momento pueden encontrarse parados por algún tipo de mantenimiento o por seguridad ante vientos demasiado fuertes. Lo más común es que los aerogeneradores modernos cuenten con hasta más de un 98% de disponibilidad, puesto que no se suele necesitar más de una semana natural para realizar de mantenimiento y arreglo de posibles averías.
En España, teniendo en cuenta nuestros factores climatológicos, así como todos los factores ya descritos, un parque eólico puede producir una gran cantidad de energía en forma de electricidad: a partir de los 20 MW de potencia pueden generar 40 GWh, energía suficiente para cubrir las necesidades de hasta 15.000 hogares.
¿Es rentable la energía de los aerogeneradores?
La energía es eólica actualmente es una de las más rentables y competitiva. Estamos ante un tipo de energía limpia, inagotable, y cuyo crecimiento parece no dejar de aumentar. España es, de hecho, el quinto país que más explota la energía eólica, y su precio es considerado no solo el más rentable frente a las energías fósiles, sino también frente al resto de energías renovables, seguida de la energía solar. De acuerdo con el informe Levelized cost of Energy de la consultora Lazard, la energía eólica es la más barata y rentable con un precio menor a los 26 dólares por megavatio/hora de energía producida.
Las energías limpias cada vez están más al alcance de todos, y lo que hace años parecía una utopía se está haciendo realidad: las energías renovables cada vez son más predominantes. Hoy en día se constituyen como la mejor opción tanto para particulares como para negocios. ¡No dudes en dar el paso y unirte al único futuro energético posible!
