¿Qué es un aerogenerador y cómo funciona?
Los aerogeneradores son evoluciones de los clásicos molinos de viento que se pueden ver en las zonas más rurales del mundo. Su objetivo es reducir la dependencia de los combustibles fósiles para generar energía y, al mismo tiempo, generar energía con menos desperdicio. Funcionan utilizando la energía cinética del viento, que impulsa las aspas de la turbina y hace girar un motor que convierte la energía cinética en energía eléctrica, y usa esa energía para uso del consumidor.
¿Qué es un aerogenerador?
Los aerogeneradores son máquinas rotativas que pueden utilizarse directamente para moler o para generar electricidad a partir de la energía cinética del viento. Proporcionan energía limpia y renovable tanto para el hogar como para la oficina. Las turbinas eólicas son una excelente manera de ahorrar dinero y hacer que el medio ambiente sea más limpio y verde.
Este proceso ha sido adaptado para usarse en una variedad de aplicaciones y puede verse en uso por barcos, señales de tránsito o cualquier comunidad que use un parque eólico para generar energía. El desarrollo de turbinas eólicas es un gran paso hacia la revisión de la forma en que generamos nuestra energía.
Existen básicamente dos tipos de aerogeneradores, de eje vertical y de eje horizontal. Se pueden utilizar para generar electricidad tanto en tierra como en el mar. Las turbinas eólicas se pueden combinar para formar grupos llamados “parques eólicos” que son utilizados por grandes empresas para usar esta energía como respaldo. Además de generar electricidad, también pueden usarse para moler granos, bombear agua, cargar baterías.
Históricamente, las turbinas eólicas se han utilizado para la navegación, el riego y la molienda de granos. Se utilizó para generar electricidad a principios del siglo XX. Hoy en día, se pueden ver grandes aerogeneradores en zonas rurales o cerca de las costas del mar, donde la velocidad del viento suele ser durante el día. Se utiliza un dispositivo llamado evaluación del recurso eólico para estimar la velocidad del viento.
Componentes de aerogeneradores
Los sistemas de turbinas eólicas consisten en muchas piezas diferentes de equipos que tienen el propósito de entregar electricidad donde debe ir. De estas muchas partes diferentes, la siguiente lista sirve como modelo general para los componentes principales que se pueden encontrar y que a menudo se encontrarán en los sistemas de turbinas eólicas, independientemente del tipo de diseño.
- Rotor: El rotor está hecho de palas unidas a una pieza intermedia. Las alas están diseñadas para girar cuando el viento las empuja.
- Pitch Drive: se utiliza para girar las aspas para adaptarse al viento de alta velocidad
- Nasel: el rotor está conectado a una unidad de alojamiento denominada góndola, que protege varios otros componentes necesarios para el funcionamiento del aerogenerador.
- Freno: Necesario para reducir la velocidad del rotor
- Eje de baja velocidad: se acopla al rotor y gira cuando el rotor gira en una proporción de 1:1
- Caja de cambios: Funciona igual que un coche, el rotor gira lentamente a medida que lo empuja el viento y la caja de cambios o multiplicadora aumenta la velocidad de rotación del generador
- Eje de alta velocidad: se conecta a la caja de cambios y al generador y gira a una velocidad mayor que el rotor o el eje de baja velocidad
- Generador: El mecanismo real que convierte la energía cinética de rotación en electricidad
- Flecha de viento: detecta la dirección del viento y ajusta el rotor y la góndola para compensar
- Yaw Drive: Mantiene el rotor y, por lo tanto, las turbinas frente al viento
- Torre: eleva los componentes anteriores a una altura que optimiza la exposición al viento
¿Cómo funcionan las turbinas eólicas?
Las turbinas eólicas funcionan con un sistema que consta de muchos componentes críticos que permiten la conversión de la energía cinética del viento en energía eléctrica. Independientemente del tipo de sistema de turbina eólica, todos funcionan según el mismo principio que permite que un generador produzca electricidad. Este principio establece que si los imanes giran alrededor de una bobina de alambre, o si una bobina de alambre gira en un campo magnético, la electricidad se genera lo suficientemente rápido.
La estructura total de imanes y conductores constituye el generador. Usar el viento para hacer girar las aspas crea la fuerza necesaria para hacer girar los imanes o la bobina conductora, que a su vez genera electricidad. A continuación, se muestra un proceso paso a paso que destaca las formas en que una turbina eólica realmente llega a generar electricidad.
1. Se construye la torre, colocando el sistema aerogenerador a la altura correcta donde el viento se desplaza a mayor y más constante velocidad.
2. Las palas del rotor están expuestas al viento, lo que hace que comiencen a girar.
3. A medida que gira el rotor, el eje de baja velocidad conectado a una caja de cambios gira a la misma velocidad.
4. La caja de cambios toma esta velocidad de rotación lenta y la convierte en una velocidad de rotación más rápida gracias a la disposición correcta de los engranajes.
5. El eje de alta velocidad en el extremo de salida de la caja de engranajes y conectado a un generador gira a mayor velocidad.
6. El generador gira a esta alta velocidad, lo que hace girar imanes alrededor de una bobina de alambre de metal y genera electricidad.
7. La electricidad va desde el generador a través de cables hasta las aplicaciones necesarias, ya sea directamente desde el dispositivo o desde la batería.
Tipos de aerogeneradores
Hay dos tipos principales de turbinas eólicas que se pueden ver en diseño y aplicación en la industria de la energía eólica en la actualidad. El primer tipo y el más común es el aerogenerador de eje horizontal, que se basa en un eje horizontal que corre perpendicular a las palas que giran verticalmente. Estos sistemas de turbinas eólicas se pueden ver en uso en grandes parques eólicos y operaciones individuales.
El segundo tipo, menos común en la industria de la energía eólica, es el aerogenerador de eje vertical. Como se puede entender, la turbina de eje vertical tiene un eje vertical al que se unen las palas o rotor y giran horizontalmente. Hay muchas variaciones de la turbina eólica de eje vertical, pero el mayor beneficio es que el mantenimiento es más fácil ya que la caja de cambios y el generador son más accesibles.
Aerogenerador de Eje Horizontal
Este es el tipo estándar de aerogenerador donde el eje de baja velocidad conectado al rotor es horizontal. Hay varias formas de construir este aerogenerador, pero todas siguen el mismo concepto descrito anteriormente. El rotor gira con el viento y la energía cinética de rotación se convierte en energía eléctrica por medio de un generador.
Aerogenerador de eje vertical
Este tipo de aerogenerador es menos común pero tiene la ventaja de que el rotor no necesita estar de cara al viento. El eje conectado al rotor es vertical y la caja de cambios y el generador suelen estar en la parte inferior de la torre. Hay muchos tipos de aerogeneradores de eje vertical que siguen el mismo concepto de fuerza a lo largo del eje X (paralelo al suelo) a diferencia de los aerogeneradores de eje horizontal que utilizan la fuerza a lo largo del eje Y (perpendicular al suelo).