El funcionamiento de un molino de viento

Pero como se convierte el viento en electricidad? El antecedente directo de los actuales aerogeneradores son los viejos molinos, que incluso hoy en día se siguen utilizando, para tareas diversas como extraer agua o moler grano. Un molino de viento 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.

Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas 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 enviarla directamente a la red. El funcionamiento es bastante simple, lo que se va complicando es la investigación y construcción de aerogeneradores cada vez más eficientes.

Tipos de Aerogeneradores

Un molino de viento pueden ser de eje horizontal, que son los más comunes hoy en día, o también los hay de eje vertical.

Desde Wikipedia se recoge la definición de aerogeneradores verticales u horizontales como un generador eléctrico que funciona convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica y a través de una turbina eólica en energía eléctrica.

Los de eje vertical destacan por no necesitar el mecanismo de orientación y lo que es el generador eléctrico puede ir dispuesto en el suelo. En cambio, los de eje horizontal, permiten cubrir un amplio rango de aplicaciones aisladas de pequeña potencia hasta instalaciones en grandes parques eólicos.

Aerogeneradores verticales

Como se ha mencionado, los aerogeneradores verticales o de eje vertical no necesitan mecanismo de orientación, y lo que sería el generador eléctrico se puede encontrar situado en el suelo.

Su producción energética es menor y tiene algunos pequeños hándicaps como que necesita ser motorizado para que se le pueda poner en marcha.

Existen tres tipos de aerogeneradores verticales como son Savonius, Giromill y Darrrieus.

Inconvenientes

Uno de los problemas más común que tienen los aerogeneradores es su inmenso tamaño, además de 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 turbinas más pequeños (podéis consulatar un articulo hecho anteriormente sobre minieólica), o silenciosos 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. Las turbinas en general, están preparados para funcionar en forma óptima cuando el viento sopla dentro de un determinado rango de velocidades. Por un lado se requiere cierta velocidad mínima para mover las aspas, por el otro lado existe también un límite máximo.

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.

 

Un molino de viento puede estar solo o en parques eólicos, sobre tierra formando los parques eólicos terrestres, sobre la costa del mar o incluso pueden ser instalados sobre las aguas a cierta distancia de la costa en lo que se llama parque eólico marina u offshore.

Constitución de un aerogenerador o turbina eólica

Son miles los parques eólicos plagados de modelos TEEH (turbinas eólicas de eje horizontal). 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:

  • Tubulares de acero: La mayoría de las turbinas eólicas 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.
  • Estructuras de celosía: Son fabricadas utilizando perfiles de acero.
  • Híbridas: Pueden poseer características y materiales de varios tipos de torre.
  • Torres de mástil tensado con vientos: Se caracterizan por ser aerogeneradores de dimensiones más pequeñas.

Rotor: El rotor es el “corazón” de todo molino de viento, ya que sostiene lapalas 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.

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 molino de viento

Los aerogeneradores actuales no sólo se componen de aspas y un generador para hacer llegar energía económica a las casas.  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.

 

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