La energía eólica se ha convertido en un pilar fundamental de la transición energética global hacia un modelo más sostenible. Y es que aprovechar la fuerza del viento mediante aerogeneradores para producir electricidad limpia resulta tan fascinante como calentar un edificio con suelo radiante.
Pero, ¿Cómo convierten exactamente estas singulares estructuras la energía cinética eólica en ese recurso tan valioso que es la electricidad? En este artículo exploraremos precisamente los intrincados procesos técnicos que dotan a los modernos molinos de viento de ese toque de magia capaz de dar luz a millones de hogares.
Índice
- Componentes de un aerogenerador y su funcionamiento
- ¿Qué tipos de aerogeneradores hay y cómo funcionan?
- ¿Cuáles son los desafíos de los aerogeneradores?
Componentes de un aerogenerador y su funcionamiento
Ante la pregunta ¿Aerogeneradores como funcionan? Podemos decir que los aerogeneradores funcionan transformando la energía cinética del viento en energía eléctrica a través de unos pasos secuenciales:
- El viento al soplar hace girar las aspas o palas que están diseñadas de forma aerodinámica para maximizar este efecto. Las aspas transmiten a su vez la rotación al eje principal llamado rotor.
- El rotor se conecta al generador, habitualmente mediante una serie de engranajes que adecúan la velocidad de giro a las rpm óptimas del generador.
- Dentro del generador hay unas bobinas que rotan entre imanes, lo que induce una corriente eléctrica según el principio de Faraday de inducción electromagnética. De esta manera se genera electricidad de forma totalmente limpia.
- Finalmente, la electricidad es conducida por cables hacia la base de la torre, donde habrá equipos que realizan tareas como transformar el voltaje para inyectarla en la red eléctrica local o regional. También hay sistemas de control automático del funcionamiento.
Así pues, mediante un sencillo sistema electromecánico que aprovecha tecnologías bien consolidadas, los aerogeneradores para autoconsumo convierten el movimiento de rotación originado por las aspas en electricidad, gracias al generador integrado en su interior.
¿Cuáles son las ventajas de los aerogeneradores?
Hay varias ventajas de los aerogeneradores como fuente de energía minieólica. Los aerogeneradores son una excelente fuente de energía renovable y sostenible (aerogenerador autoconsumo) en comparación con los combustibles fósiles. Algunas razones adicionales son:
- Son una tecnología madura y comprobada, con décadas de desarrollo e instalaciones alrededor del mundo. Cada vez son más eficientes y producen más energía a menor costo.
- El viento es gratuito y abundante en muchas regiones. Una vez construidos, los aerogeneradores pueden producir electricidad de manera continua sin un suministro limitado como los combustibles fósiles.
- Son una opción versátil que se puede implementar a pequeña y gran escala, desde una sola turbina hasta enormes parques eólicos. Esta flexibilidad permite integrarlos en diferentes lugares y redes eléctricas.
- Ayudan a generar empleos verdes y a impulsar una economía sostenible, tanto en su construcción como operación y mantenimiento.
- No emiten gases de efecto invernadero ni contaminantes atmosféricos durante su operación, contribuyendo a mitigar el cambio climático.
¿Qué tipos de aerogeneradores hay y cómo funcionan?
Se pueden clasificar de diferentes maneras según su tamaño, su diseño o su ubicación. Algunos de los tipos más comunes son; El Aerogenerador de eje vertical, el aerogenerador de eje horizontal, los aerogeneradores domésticos y los aerogeneradores flotantes.
¿Cómo funciona un aerogenerador de eje vertical?
Los aerogeneradores de eje vertical son una variante de las turbinas eólicas tradicionales. En lugar de un eje horizontal, el rotor giratorio se dispone verticalmente, permitiendo a las aspas simétricas capturar el viento desde cualquier orientación. Al no necesitar dirección su rotor hacia las corrientes de aire dominantes, son ideales para condiciones de mucho viento turbulento o cambiante.
Además, su generador se ubica frecuentemente en la base, simplificando el diseño. Los aerogeneradores verticales requieren menos espacio, pudiendo integrarse flexiblemente en entornos urbanos y emplazamientos reducidos. Así, esta configuración presenta ventajas en términos de versatilidad y adaptabilidad, especialmente en lugares con régimen de vientos variable, donde las turbinas convencionales no son tan efectivas.
¿Cómo funciona un aerogenerador de eje horizontal?
Otra pregunta frecuente es ¿Cómo funcionan los aerogeneradores eje horizontal? Ya que son el tipo más común de turbina eólica. En ellos el rotor, compuesto por dos o tres aspas con forma aerodinámica, gira alrededor de un eje paralelo al suelo para captar eficientemente el empuje unidireccional del viento.
Este movimiento de palas se transfiere al eje, conectado a su vez a una serie de engranajes que transmiten la rotación mecánica al generador eléctrico ubicado en la góndola, donde se produce la electricidad.
La góndola puede orientarse para enfrentar la dirección del viento. Finalmente, la electricidad generada se conduce por cableado interno a la base de la torre para su conexión con el sistema eléctrico. Esta configuración horizontal aprovecha óptimamente los vientos constantes y tiene el mayor rendimiento energético, siendo la opción predilecta en parques eólicos de mediana y gran escala.
¿Cómo funcionan los aerogeneradores domésticos?
Los aerogeneradores domésticos funcionan bajo los mismos principios básicos que los grandes aerogeneradores, pero están adaptados para un uso a menor escala. Aquí te explicamos cómo funcionan:
- Diseño a Pequeña Escala: Estos aerogeneradores están diseñados para generar menos de 100 kW de potencia, lo que los hace adecuados para aplicaciones domésticas, pequeñas granjas, escuelas rurales y otros usuarios que están fuera de la red eléctrica principal.
- Instalación y Terreno: Requieren menos espacio y capital para su instalación en comparación con los grandes aerogeneradores. Pueden instalarse directamente en los lugares donde se necesita la electricidad, como en los hogares o en las granjas.
- Conexión Eléctrica Simple: Operan a voltajes más bajos que los grandes aerogeneradores, lo que simplifica su conexión al sistema eléctrico de una casa o de una pequeña comunidad.
- Eficiencia y Capacidad: Aunque su eficiencia puede ser menor en comparación con las grandes turbinas eólicas, estos aerogeneradores son suficientes para satisfacer las necesidades de energía de una vivienda o de un pequeño grupo de usuarios.
- Descentralización de la Energía: Permiten descentralizar el acceso a la electricidad, especialmente en áreas remotas donde la conexión a la red principal no es viable o es demasiado costosa.
- Sostenibilidad: Al utilizar el viento, un recurso renovable y local, los aerogeneradores domésticos ofrecen una solución sostenible y respetuosa con el medio ambiente para la generación de electricidad.
- Innovaciones y Futuro: Con el avance de las tecnologías y la reducción de costos a través de economías de escala, se espera que estos sistemas sean cada vez más eficientes y accesibles, abriendo nuevas posibilidades para su uso en una variedad de entornos domésticos y comunitarios.
¿Cómo funcionan los aerogeneradores flotantes
Los aerogeneradores flotantes son una variedad de turbinas eólicas diseñadas para operar en medios acuáticos. En lugar de una estructura fija, se sustentan sobre una plataforma flotante anclada al fondo mediante cables y sistemas de posicionamiento.
Esto les permite acceder a zonas marítimas con grandes recursos eólicos que antes eran inaccesibles para cimentaciones fijas tradicionales. Al no requerir obra civil en el lecho, sus costos e impactos son menores. Poseen componentes similares a uno terrestre: rotor de aspas, generador, sistemas hidráulicos de orientación, transformador eléctrico, electrónica de control, etc. Pero todos adaptados al entorno marino.
Las plataformas sobre las que se montan pueden tener formas variadas: barcazas, estructuras semi-sumergibles o incluso aerogeneradores soportados por múltiples flotadores pequeños. Esta versatilidad los hace prometedores para expandir la energía eólica marítima de forma sostenible y competitiva.
¿Cuáles son los desafíos de los aerogeneradores?
Son una opción atractiva y sostenible, pero presentan algunos desafíos y barreras que deben ser considerados.
Principales desafíos de los aerogeneradores
- Dependencia del viento con aerogeneradores: El viento es una fuente de energía inagotable, su intensidad y dirección varían según el lugar y la época del año. Esto significa que no pueden garantizar una producción constante de energía y deben ser complementados con otras fuentes de energía.
- Costes de instalación y mantenimiento de los aerogeneradores: Los aerogeneradores son eficientes y asequibles a largo plazo, los costos de instalación y mantenimiento pueden ser altos. Además, la vida útil de un aerogenerador es limitada y requieren un reemplazo eventual.
- Impacto visual de los aerogeneradores: Algunas personas consideran que los aerogeneradores tienen una forma visualmente desagradable de generar energía y pueden afectar la estética de un lugar.
- Impacto en la fauna de los aerogeneradores: Son muy seguros y no representan un riesgo para las personas, algunos estudios han demostrado que pueden afectar a la fauna local, especialmente a las aves y a los murciélagos.
Es importante llevar a cabo estudios de impacto ambiental antes de instalar un aerogenerador.
