Aerogenerador o turbina eólica
Los aerogeneradores o turbinas eólicas convierten el viento en energía eléctrica. Son una fuente de energía renovable que no emite gases de efecto invernadero. Una opción atractiva para la generación de electricidad limpia.
El campo de la energía eólica está en alza con grandes parques eólicos a lo largo de todo el territorio. Además, también se está introduciendo en el ámbito doméstico con contundencia. Pero… ¿Qué es y cómo funciona?
Qué es un aerogenerador
Un aerogenerador es una estructura diseñada para convertir la energía del viento en energía eléctrica. Funciona bajo el mismo principio básico que una turbina eólica, de ahí que los términos aerogenerador, turbina eólica o generador eólico, a menudo se usan indistintamente.
Un molino de viento está compuesta por los siguientes elementos principales (Más adelante explicamos más):
- Rotor: El rotor es la parte que capta la energía del viento. Está formado por tres palas que están unidas a un eje.
- Generador: El generador es la parte que convierte la energía mecánica del rotor en energía eléctrica.
- Torre: La torre es la estructura que sostiene el rotor y el generador.
Una sola turbina eólica puede evitar la emisión de miles de toneladas de CO2 cada año al producir energía limpia
Estamos ante una producción de electricidad respetuosa con el medio ambiente, que beneficia tanto a la sociedad como al planeta. Pero… ¿Cómo funciona?
Cómo funciona un aerogenerador
Cuando el viento sopla, el molino de viento mueve las palas del rotor que comienzan a girar. Este movimiento giratorio se transmite al generador, que lo convierte en energía eléctrica.
Desde una perspectiva más técnica, el proceso de cómo generan energía las turbinas eólicas sería:
- Captura de viento: Las aspas del aerogenerador capturan la energía cinética del viento.
- Transmisión de energía mecánica: El movimiento del viento hace girar las aspas, que están conectadas a un rotor.
- Conversión a energía mecánica rotativa: El rotor transmite esta energía mecánica rotativa a través del eje principal hacia el generador.
- Generación de electricidad: El generador, ubicado en la góndola, convierte la energía mecánica rotativa en energía eléctrica.
- Transmisión de electricidad: La electricidad generada se transmite desde el generador a través de cables internos hacia un transformador.
- Ajuste de tensión: El transformador ajusta la tensión eléctrica para su compatibilidad con la red eléctrica.
- Conexión a la red: La electricidad se entrega a la red eléctrica para su uso o se almacena para su uso posterior.
? Nota: La cantidad de energía eléctrica que produce una turbina eólica depende de la velocidad del viento. A mayor velocidad del viento, mayor es la producción de energía.
Componentes de una turbina eólica
Las turbinas eólicas son estructuras complejas compuestas de múltiples componentes clave, cada uno desempeñando un papel esencial en la conversión del viento en energía eléctrica. Las partes de un aerogenerador son:
1.- Rotor
Es el «corazón» de la turbina eólica, compuesto por las aspas y el bujé.
- Aspas: Diseñadas aerodinámicamente para capturar la energía del viento. Su número puede variar, pero lo más común es que sean tres.
- Bujé: Conecta las aspas y las une al eje principal. Gira cuando el viento mueve las aspas.
? Nota: Entonces… ¿Por qué un aerogenerador tiene sólo tres palas? Los aerogeneradores modernos suelen tener tres palas debido a su equilibrio óptimo entre eficiencia, durabilidad, menos ruido y vibraciones, costes y aceptación social.
2.- Góndola
Ubicada en la parte superior de la torre, la góndola contiene los componentes clave para la generación de energía.
- Generador: Convierte la energía mecánica del rotor en energía eléctrica.
- Caja de engranajes: Aumenta la velocidad de rotación del eje principal antes de llegar al generador.
- Sistema de control: Monitorea y ajusta la operación de la turbina.
- Frenos: Ayuda a detener o desacelerar el rotor en situaciones de emergencia o mantenimiento.
- Pitch: El pitch es el mecanismo que permite ajustar el ángulo de las palas del rotor. Esto permite optimizar la producción de energía en función de la velocidad del viento.
3.- Torre
La torre soporta la góndola y el rotor. Su altura varía según el tipo y la localización de la turbina.
- Estructura: Puede ser tubular, de celosía o de hormigón.
- Altura: Determina la eficiencia de captación del viento. Cuanto más alta, mayor es la velocidad del viento a la que se accede.
4.- Cimientos
Los cimientos anclan la turbina al suelo y soportan su peso y las fuerzas dinámicas del viento.
- Tipo de cimentación: Dependiendo del terreno, puede ser superficial o profunda.
- Materiales: Concreto y acero son comúnmente utilizados.
5.- Sistema eléctrico
Incluye todos los componentes que transportan electricidad desde el generador a la red.
- Cables Internos: Conducen la electricidad desde el generador hacia abajo por la torre.
- Transformador: Ajusta los niveles de tensión para su compatibilidad con la red eléctrica.
- Conexión a la Red: Integra la energía generada a la red eléctrica general.
6.- Sistema de orientación
Controla la posición de la góndola y las aspas para maximizar la captación de viento.
- Anemómetro y Veleta: Miden la velocidad y la dirección del viento.
- Motor de Orientación: Gira la góndola para alinearse con el viento.
Ya sabemos un poco más, entonces… ¿Qué tipos hay?
Tipos de aerogeneradores
Existen diversos tipos de turbinas eólicas, cada una adaptada a necesidades y entornos específicos. Primero, te presentamos una tabla con la clasificación y características destacadas:
| Modelo aerogenerador | Ventajas | Desventajas | Uso Ideal | Potencia Estimada (kW) |
|---|---|---|---|---|
| Eje Horizontal | Alta eficiencia | Requieren mucho espacio | Grandes parques eólicos | 2000-8000 kW |
| Eje Vertical | Menos espacio | Menor eficiencia | Zonas urbanas | 10-100 kW |
| Offshore | Mayor producción | Costo elevado | Mar adentro | Hasta 10000 kW o más |
| Mini aerogeneradores | Fácil instalación | Producción limitada | Uso individual o pequeñas comunidades | 5-50 kW |
En la tabla anterior, la «potencia» es estimada por la gran tipología que existe en el mercado. Cada tipo tiene su lugar en el amplio espectro de la generación de energía eólica.
1.- Aerogenerador de Eje Horizontal o HAWT
Las más comunes, caracterizadas por su eficiencia y gran tamaño. Se suelen llamar «Molinos de viento» o en inglés HAWT (Horizontal Axis Wind Turbine) y son aquellos que vemos a lo largo del territorio, en montañas y paisajes.
Se agrupan en granjas o parques eólicos. Puede generar suficiente energía para abastecer a cientos de hogares.
2.- Aerogenerador de Eje Vertical o VAWT
Ideales para entornos urbanos. Estas turbinas destacan por su capacidad de captar viento desde cualquier dirección. En ingles los llaman VAWT (Vertical Axis Wind Turbine). Son una muestra de cómo la tecnología se adapta a diferentes contextos.
3.- Aerogenerador Offshore
Son generadores eólicos que aprovechan los vientos marítimos constantes para producir luz (FOWP – Floating Offshore Wind Platform). Representan un área de crecimiento significativo en la generación renovable con avances importantes en tecnología.
4.- Mini aerogenerador
Es un generador eólico de tamaño reducido. Perfectas para usos individuales en casas (domésticos), edificios o en pequeñas comunidades, estas turbinas ofrecen flexibilidad y adaptabilidad. Pueden tener tanto eje horizontal como vertical.
Además, técnicamente se está avanzando mucho en su tecnología en el ámbito doméstico con aparatos muy eficientes.
⚠️ Información: Se puede ampliar información consultando la guía del IDAE sobre Energía Eólica.
Ventajas de las turbinas eólicas
El impacto ambiental de las turbinas eólicas es significativamente menor en comparación con fuentes de energía convencionales. Su huella de carbono es mínima, y su contribución a la reducción de gases de efecto invernadero es notable.
EL impacto ambiental de un aerogenerador es significativamente menor en comparación con fuentes de energía convencionales
Las principales ventajas de los aerogeneradores son:
- Son una fuente de energía renovable: No emite gases de efecto invernadero, lo que las convierte en una opción atractiva para la lucha contra el cambio climático.
- Producen energía limpia: La energía eólica no genera residuos ni contamina el medio ambiente y evita la emisión de CO2.
- Son una fuente de energía fiable: Es una fuente de energía predecible, lo que la convierte en una opción atractiva para la generación de electricidad.
- Reducen la dependencia de combustibles fósiles: Contribuyen a una matriz energética más diversa y sostenible.
- Creación de empleo: Generan empleos en la fabricación, instalación y mantenimiento.
- Compatibles con otros usos: Son compatibles con la agricultura o la ganadería.
- Ayudan a la independencia energética: Al ser una electricidad que se produce en el mismo país, se reducen las dependencias energéticas.
Desventajas de las turbinas eólicas
Sin embargo, las turbinas eólicas también tienen algunas desventajas, sobre todo por la dependencia ante las corrientes de aire que son variables. Las principales desventajas de los aerogeneradores son:
- Dependen de las condiciones del clima: La producción de energía depende de la velocidad del viento. Si es demasiado fuerte o demasiado débil, el generador eólico no puede producir energía.
- Son una fuente de energía intermitente: La producción de energía no es constante. Puede variar en función de las condiciones del viento.
- Pueden tener un impacto visual y paisajístico: Los molinos de viento de grandes dimensiones pueden tener un impacto visual negativo en el paisaje.
- Inversión inicial importante: El costo inicial de instalación puede ser alto.
- Producen ruido: Aunque los aparatos modernos generan poco ruido, puede ser un problema para las comunidades cercanas.
- Impacto en la vida silvestre: Potencial impacto en aves y otros animales.
- Necesidad de Respaldo: Requieren otras fuentes de energía cuando no hay viento.
Comparación con otras fuentes de energía
Comparado con fuentes de energía tradicionales, el aerogenerador destaca por su bajo impacto ambiental y su sostenibilidad. Aquí una comparación rápida:
| Fuente de Energía | Emisiones de CO2 | Impacto Ambiental | Sostenibilidad |
|---|---|---|---|
| Turbinas Eólicas | Muy bajas | Mínimo | Alta |
| Carbón | Altas | Significativo | Baja |
| Nuclear | Moderadas | Controversial | Moderada |
| Solar | Bajas | Bajo | Alta |
Esta tabla refleja cómo las turbinas eólicas son una opción superior en términos de respeto por el medio ambiente. Además, técnicamente se está avanzando mucho en su tecnología.
Instalación y mantenimiento de aerogeneradores
La instalación y el mantenimiento de turbinas eólicas son procesos críticos que aseguran su eficiencia y longevidad. Estos procesos son meticulosos y requieren una planificación y ejecución detallada.
Proceso de Instalación
La instalación de un aerogenerador implica varias etapas clave:
- Evaluación del Sitio: Se realiza un estudio detallado del lugar, incluyendo análisis del viento y consideraciones medioambientales.
- Preparación del Terreno: Involucra la construcción de accesos, cimentación y conexiones eléctricas.
- Transporte de Componentes: Las grandes piezas de la turbina se transportan al sitio.
- Montaje: Se ensamblan las aspas, el rotor, la torre y la góndola.
- Conexiones Eléctricas: Se integran sistemas eléctricos para conectar la turbina a la red.
? Nota: Pero… ¿Cuál es el aerogenerador más grande del mundo? El aerogenerador más grande del mundo es una turbina eólica marina que se encuentra en China, situada en el Proyecto Zhangpu Liuao y alcanza una anchura de rotor de 252 metros, capaz de producir 400 MW y suministrar energía a 30.000 mil hogares.
Mantenimiento de Turbinas Eólicas
El mantenimiento regular es crucial para el rendimiento óptimo de las turbinas eólicas. Los principales aspectos incluyen:
El éxito de un molino eólico depende tanto de una instalación adecuada como de un mantenimiento regular
- Inspecciones Regulares: Chequeo de aspas, mecanismos internos y estructuras.
- Lubricación y Ajustes: Mantenimiento de partes móviles y sistemas eléctricos.
- Reparaciones: Sustitución o reparación de componentes desgastados o dañados.
- Actualizaciones: Implementación de mejoras tecnológicas para aumentar la eficiencia y la producción.
| Actividad | Frecuencia | Importancia |
|---|---|---|
| Inspección Visual | Anual | Detectar problemas externos |
| Revisión Interna | Semestral | Mantener sistemas internos |
| Lubricación | Trimestral | Garantizar movimiento fluido |
| Pruebas Eléctricas | Anual | Asegurar producción eficiente |
El mantenimiento preventivo reduce el riesgo de averías y maximiza la vida útil de la turbina, que puede superar los 20 años. De interés los documentos de la asociación de AEE desde AQUÍ.
Proyectos emblemáticos con molinos de viento
Los parques eólicos alrededor del mundo son testimonios de ingenio humano y respeto por el planeta. Algunos proyectos más importantes con aerogeneradores son:
- Walney Extension (Reino Unido): Parque eólico marino, uno de los más grandes del mundo, con 660 MW de capacidad.
- Gansu Wind Farm (China): Gigantesco proyecto en desarrollo con objetivo de 20 GW, uno de los más grandes a nivel mundial.
- Hornsea Project One (Reino Unido): Parque eólico marino en el Mar del Norte, con 1.2 GW de capacidad, suficiente para más de un millón de hogares.
- Roscoe Wind Farm (Estados Unidos): Ubicado en Texas, con 781.5 MW de capacidad y más de 600 turbinas.
- Muppandal Wind Farm (India): Importante parque eólico en Asia, con más de 1.500 MW, ubicado en Tamil Nadu.
