Escrito por Tendenzias

¿Cómo funciona un aerogenerador o turbina eólica?

La energía eólica es un tipo de energía renovable cuya fuente es la fuerza del viento. La forma típica de aprovechar esta energía es a través de la utilización de aerogeneradores o turbinas de viento.

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¿Cómo funciona un aerogenerador o turbina eólica?

¿Pero como se llega del viento a la electricidad? El antecedente directo de los actuales aerogeneradores son los viejos molinos de viento, que incluso hoy en día se siguen utilizando para extraer agua o moler grano. Un molino es una máquina posee aspas o palas unidas a un eje común, que comienza a girar cuando el viento sopla. Este eje giratorio esta unido a distintos tipos de maquinaria, por ejemplo maquinaria para moler grano, bombear agua o producir electricidad. aerogenerador-de-madera Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas o paletas acciona un generador eléctrico (un alternador o un dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica. La electricidad puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red. El funcionamiento es bastante simple, y lo que se va complejizando es la construcción de aerogeneradores que sean cada vez más eficientes.

Tipos de Aerogeneradores

Los aerogeneradores pueden ser de eje horizontal, que son los más comunes hoy en día, o también los hay de eje vertical. Aerogeneradores horizontales aerogeneradores verticales Aerogeneradores Uno de los problemas más frecuentes que presentan los aerogeneradores es su gran tamaño así como las vibraciones y ruido que provocan. Por esta razón suelen ubicarse en zonas alejadas de viviendas. Sin embargo empresas y científicos de todo el mundo siguen trabajando para construir aerogeneradores más pequeños (ver aquí), o silenciosos (del que hemos hablado en Erenovable aquí y aquí) que puedan ubicarse en zonas urbanas. Pero uno de los problemas que más preocupa en el campo de la generación de la energía eólica es la variabilidad de la fuente, es decir del viento. Los aerogeneradores, en general, están preparados para funcionar en forma óptima cuando el viento sopla dentro de un rango determinado de velocidades. Por un lado se requiere cierta velocidad mínima para mover las aspas, por el otro lado existe también un límite máximo. ¿Cómo funciona un aerogenerador o turbina eólica? Por ejemplo lo más común es que esos límites sean con vientos de velocidades de entre 3 y 24 metros por segundo. Al mínimo se lo llama velocidad de conexión, o sea lo mínimo para generar algo de electricidad, y al máximo se lo llama velocidad de corte, o sea cuando ya es contraproducente, ya que podría romper el mecanismo. Los aerogeneradores pueden trabajar solos o en parques eólicos, sobre tierra formando las granjas eólicas, sobre la costa del mar o incluso pueden ser instalados sobre las aguas a cierta distancia de la costa en lo que se llama granja eólica marina u offshore.

Constitución de un aerogenerador o turbina eólica

Constitucion aerogenerador turbina Son muchos los parques eólicos plagados de modelos TEEH (turbinas eólicas de eje horizontal) a barlovento. Estas máquinas se componen de los siguientes segmentos: Torre y cimiento: Los cimientos de la torre pueden ser planos o profundos, garantizando en ambos casos la estabilidad de la turbina eólica, la sujeción de la góndola y los álabes del motor. Los cimientos también deben absorber los empujes causados por la variación y potencia del viento. Las torres pueden ser de diferentes tipos dependiendo de sus características:

  • Torres tubulares de acero: La mayoría de los aerogeneradores se construyen con torres tubulares de acero.
  • Torres de concreto: Se construyen en el mismo lugar, permitiendo calcular la altura necesaria.
  • Torres de concreto prefabricado: Se montan por piezas ya hechas y sus segmentos son colocados en el mismo lugar.
  • Torres de celosía: Son fabricadas utilizando perfiles de acero.
  • Torres híbridas: Pueden poseer características y materiales de diferentes tipos de torre.
  • Torres de mástil tensado con vientos: Se caracterizan por ser aerogeneradores pequeños.

Rotor: El rotor es el “corazón” de todo aerogenerador, ya que sostiene los álabes o palas de la turbina, moviéndolas de manera mecánica y rotacional para transformar el empuje del viento en energía. Góndola: Es la cabeza más visible del aerogenerador, el casco que esconde y mantiene toda la maquinaria de la turbina. La góndola se une a la torre mediante rodamientos para poder seguir la dirección del viento. Caja multiplicadora: Además de poder soportar las variaciones del viento, la caja multiplicadora tiene la tarea de acoplar las bajas velocidades de rotación del rotor y las altas velocidades del generador. Como dice su propia palabra; consigue multiplicar los 18-50 rpm que genera el movimiento natural del rotor en aproximadamente 1.750 rpm cuando sale del generador. Equipamiento electrico aerogenerador Generador: Es el encargado de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. Para turbinas de gran potencia, se emplean generadores asincrónicos doble alimentados, aunque también abundan los generadores sincrónicos y asincrónicos convencionales. Frenos: Se emplean frenos mecánicos en el tren de fuerza, siendo necesarios en ellos un alto coeficiente de fricción en estático y gran resistencia a la compresión.

Equipamiento eléctrico de un aerogenerador o turbina eólica

Los aerogeneradores que podemos ver hoy en día no sólo se componen de aspas y un generador para hacer llegar energía económica a las casas. Para nada; las turbinas eólicas también deben poseer un sistema de alimentación individual a la red y numerosos sensores. Estos últimos consiguen monitorizar y medir la temperatura, la dirección del viento, su velocidad y otros parámetros que pueden aparecer dentro de la góndola o en los alrededores.

Ventajas de los aerogeneradores rápidos frente a los lentos

Ventajas aerogeneradores rapidos La diferencia más llamativa de los llamados “aerogeneradores lentos”, es que poseen más aspas que los rápidos y sus materiales suelen ser más baratos. Pero ¿qué desigualdades más nos podemos encontrar? A pesar de sus grandes diámetros (de 40 a 90 m de altura) y de poseer unos rotores cuya cabeza alcanza los 100 m, los aerogeneradores rápidos son más ligeros que los lentos. Esto se consigue gracias a unos generadores de gran potencia (0,5 a 3 MW) que aprovechan aun más la relación altura-potencia del viento. Al ser más ligeras, las palas se mueven más rápidamente, por lo que el tamaño y coste de la caja multiplicadora que acciona el generador eléctrico se reduce. Al tener menos número de palas, estas se pueden regular más fácilmente para adaptar su potencia según las características del viento. Los aerogeneradores rápidos resisten mejor los esfuerzos provocados por las ráfagas de viento. El empuje axial debido a la acción del viento sobre el rotor parado es menor en las eólicas rápidas que cuando está girando; todo lo contrario pasa en los aerogeneradores lentos.

Video: ¿Cómo funciona un aerogenerador?

erenovable.com

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