¿Cómo funciona la energía eólica?

¿Cómo funciona la energía eólica?

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Energia eolica como fuente natural

Historia de la energía eólica

Podríamos considerar que la energía eólica es nueva pero también antigua. Desde la navegación de los barcos en la Grecia Antigua, pasando por los molinos de grano de la preindustria holandesa, hasta los últimos años en los que surgieron las turbinas de viento de alta tecnología en los campos de Minnesota, los humanos han utilizado la energía eólica durante milenios.

 

En Estados Unidos, el apogeo original del viento sucedió entre los años 1870 y 1930, cuando miles de granjeros cruzaron el país utilizando el viento para bombear agua. Las pequeñas turbinas eléctricas fueron utilizadas en las áreas rurales en la década de los años 20, construyéndose prototipos de máquinas más grandes en los 40. Cuando el New Deal consiguió llevar la red eléctrica a las zonas rurales, los molinos de viento fueron poco a poco, desapareciendo.

 

El interés en la energía eólica renació durante la crisis energética de 1970. Los investigadores del Departamento de Energía, en EE.UU, focalizaron su atención en el diseño de grandes turbinas, con el financiamiento para acudir a los principales fabricantes de la industria aeroespacial. A pesar de que las primeras máquinas no tuvieron éxito en aquel momento, proporcionaron información básica sobre el diseño de esta nueva tecnología, así como los principios básicos de la ingeniería.

Las primeras turbinas aparecieron en la decada de los setenta
Las primeras turbinas aparecieron en la decada de los setenta

 

La era moderna del viento comenzó en California en la década de los 80. Entre 1981 y 1986, pequeñas compañías y empresarios instalaron 15.000 turbinas medianas, proporcionando suficiente energía como para abastecer a cada residente de San Francisco. Empujado por el alto coste de los combustibles fósiles, una moratoria sobre la energía nuclear, y una concienciación mayor sobre la degradación del medioambiente, el estado proporcionó incentivos fiscales para promocionar la energía eólica.

 

Una vez expirados estos incentivos fiscales, sobre el año 1985, la energía eólica continuó creciendo paulatinamente. Uno de los factores de su enlentecimiento puede deberse a la disminución en los precios de los combustibles fósiles, a mediados de la década de los 80.

 

A comienzos de los 90, las mejoras en la tecnología ayudaron a que los costes en la producción de las turbinas disminuyeran, aportando otro apoyo al desarrollo de la energía eólica. Otros factores fueron la concienciación sobre el calentamiento global y que la Guerra del Golfo dirigió al Congreso a aprobar la Ley de Política Energética de 1992 – una legislación energética más comprensiva, que incluyó un crédito fiscal para la nueva producción de energía eólica y de biomasa.

 

Sin embargo, poco tiempo después, la utilidad de la energía eléctrica comenzó a anticipar una reestructuración masiva, donde los proveedores de energía se volverían en competidores en vez de en monopolios protegidos.

 

La inversión en nuevas plantas de energía de todo tipo cayó drásticamente, especialmente en las tecnologías de energía renovable de capital intensivo como el viento. La compañía eólica americana más grande, Kenetech, se declaró en bancarrota en 1995, víctima de la desaceleración súbita. No fue hasta 1998 cuando la energía eólica comenzó a experimentar un continuo crecimiento, gracias en gran parte a los incentivos federales, a los requisitos e incentivos de energía renovable a nivel estatal y – a comienzos de 2001 – a la subida de los precios de los combustibles fósiles.

Partes de una central eólica
Partes de una central eólica

 

A pesar de que la industria eólica creció sustancialmente desde el comienzo del año 2000 ha sufrido bajos altibajos debido una y otra vez a la naturaleza de los incentivos fiscales federales. En 2006, contó con un periodo ininterrumpido de apoyo federal por lo que este recurso natural, mantuvo un record de crecimiento durante varios años.

 

En otras partes del mundo, particularmente en Europa, este tipo de energía ha tenido un apoyo más consistente y más duradero en el tiempo. Como resultado de esto, los países europeos pueden abastecerse de mejor forma de las demandas eléctricas a través de la energía eólica, contando con menos terreno y fuentes potenciales en comparación con los Estados Unidos. Por ejemplo, Dinamarca adquiere el 30% de su energía eléctrica del viento. Mientras que otros países se abastecen de este recurso natural en menores porcentajes; Portugal con un 17%, Irlanda con un 13% y Alemania con un 11%.

 

Los principales impulsores del desarrollo de la energía eólica en Europa han sido la preocupación por reducir las emisiones que causan el calentamiento global, el desarrollo local, y la determinación para evitar la importación de combustible.

 

¿Cómo genera electricidad una turbina?

Una turbina es una máquina que gira alrededor en un movimiento fluido, que capta parte de la energía que pasa a través de ella. Todas las máquinas utilizan turbinas, desde los motores de jet hasta las plantas de energía hidroeléctrica, y desde las locomotoras de diésel hasta los molinos de viento. Incluso un juguete de molino de viento es una forma simple de turbina.

 

Las enormes palas del rotor (hélices) al frente de un máquina eólica, son parte de la turbina. A medida que el viento pasa a través de ellas, la energía cinética (energía del movimiento) que contiene, genera que las hélices giren alrededor (normalmente bastante despacio). Cuentan con una forma curvada para poder capturar tanta energía del viento como sea posible.

Fuente: www.webjohn.webcindario.com
Fuente: www.webjohn.webcindario.com

 

A pesar de que hablamos de “turbinas de viento”, son solamente una de las tres partes principales que se encuentran dentro de estas máquinas gigantes. La segunda parte es una caja de cambios(caja de engranajes), cuyos engranajes convierten el movimiento lento de las hélices en un movimiento rotativo de mayor velocidad – girando el eje de transmisión con la suficiente rapidez como para aportar energía al generador de electricidad.

 

El generador es la tercera parte principal de una turbina y su apariencia es exactamente igual, pero mucho más grande, a la de una dínamo de una bicicleta. Cuando montas en bicicleta, la dínamo toca la rueda trasera que gira alrededor y genera con la suficiente energía como para encender una lámpara. Lo mismo sucede con una turbina eólica. El generador dinamo es impulsado, solamente, por las palas del rotor de la turbina, en lugar de por una rueda de bicicleta, y la “lámpara” es la luz que cualquier persona puede ver a docenas de millas de distancia.

 

¿Cómo funciona una turbina eólica?

1.El viento (aire en movimiento que contiene energía cinética) fluye a través de las palas del rotor de la turbina.

2.Los rotores giran alrededor paulatinamente, capturando parte de la energía cinética del viento, y devolviéndola al eje de accionamiento central que lo sujeta.

3.Las palas del rotor pueden girar sobre el cubo en la parte delantera, de modo que cumplan con el viento en el mejor ángulo para captar más energía.

4.Dentro de la góndola (el cuerpo principal de la turbina, situado en la parte más alta, entre las hélices), la caja de engranajes convierte la rotación lenta del eje de transmisión (aproximadamente 16 revoluciones por minuto, rpm) en una rotación de alta velocidad (1600 rpm) para que el generador se mueva de forma eficiente.

5.El generador, situado justo detrás de la caja de engranajes, toma la energía cinética del eje de accionamiento de giro y la convierte en energía eléctrica.

6.Los anemómetros (monitores de la velocidad del viento) y las veletas, situadas en la parte de atrás de la góndola, proporcionan medidas sobre la dirección y velocidad del viento.

7.Utilizando estas medidas, la parte entera de la turbina (los rotores y la góndola) puede ser rotada por la guiñada del motor, montada entre la góndola y la torre, de esta forma se dirige directamente al viento, capturando la mayor cantidad de energía. Si la velocidad del viento se incrementa demasiado, los frenos se encargan de parar los rotores para que dejen de girar (por razones de seguridad).

8.La corriente eléctrica, producida por el generador, fluye a través de un cable que se dirige hacia el suelo por el interior de la torre de la turbina.

9.Una subestación transforma el voltaje de la electricidad para que pueda ser transmitido de forma eficiente a las comunidades vecinas.

10.De esta forma, los hogares, empresas o edificios pueden disfrutar de energía verde y limpia.

 

Fuentes:

http://www.ucsusa.org/clean_energy/our-energy-choices/renewable-energy/how-wind-energy-works.html#.VgL6Cd_tmkp

http://www.gamesacorp.com/es/gamesa/energia-eolica/como-se-genera-energia-eolica.html

http://www.abc.es/ciencia/20140111/abci-parque-central-eolica-funcionamiento-201401101740.html

http://erenovable.com/como-funciona-un-aerogenerador-o-turbina-eolica/

 

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