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Según la Administración de Información Energética de EE.UU., el hogar medio estadounidense consume 893 kilovatios-hora (kWh) de electricidad al mes. Según la base de datos de aerogeneradores de EE.UU., la capacidad media de los aerogeneradores que alcanzaron la fase de explotación comercial en 2020 es de 2,75 megavatios (MW). Con un factor de capacidad del 42% (es decir, la media entre los aerogeneradores de reciente construcción en Estados Unidos, según la edición de 2021 del Informe sobre el mercado eólico terrestre del Departamento de Energía de Estados Unidos), esa turbina media generaría más de 843.000 kWh al mes, suficiente para más de 940 hogares estadounidenses medios. Dicho de otro modo, la turbina eólica media que entre en funcionamiento en 2020 generará electricidad suficiente en tan solo 46 minutos para abastecer a un hogar medio estadounidense durante un mes.
Para mantener nuestro nivel de vida, cada persona en Estados Unidos necesita más de 40.630 libras de minerales al año: 10.765 libras de piedra 7.254 libras de arena y grava 685 libras de cemento 148 libras de arcilla 383 libras de sal 275 libras de mineral de hierro 168 libras de roca fosfórica 35 libras de ceniza de sosa 34 libras de aluminio 12 libras de cobre 11 libras de plomo 6 libras de zinc 5 libras de…
Molino de viento
Un aerogenerador moderno y de buena calidad suele durar 20 años, aunque puede prolongarse hasta 25 años o más en función de factores ambientales y de que se sigan los procedimientos de mantenimiento correctos. Sin embargo, los costes de mantenimiento aumentarán a medida que envejezca la estructura.
Es poco probable que los aerogeneradores duren mucho más debido a las cargas extremas a las que están sometidos a lo largo de su vida útil. Esto se debe en parte a la estructura de las propias turbinas, ya que las palas de la turbina y la torre sólo están fijadas en un extremo de la estructura y, por tanto, se enfrentan a toda la fuerza del viento. Por supuesto, a medida que aumenta la velocidad del viento, también lo hacen las cargas a las que están sometidas las turbinas. Esto puede alcanzar niveles casi 100 veces superiores a las cargas de diseño a la velocidad nominal del viento, razón por la cual muchas turbinas están diseñadas para apagarse y protegerse a velocidades de viento más altas.
Uno de los principales factores que determinan la vida útil de un aerogenerador son las condiciones ambientales a las que se enfrenta la industria eólica. Estas condiciones son específicas de cada emplazamiento e incluyen la velocidad media del viento, la intensidad de las turbulencias y (en el caso de los operadores de parques eólicos marinos) la carga cíclica de los cimientos, las estructuras de cubierta y los monopilotes provocada por las olas.
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La energía eólica se está disparando en Estados Unidos; la capacidad de energía renovable del país se ha triplicado con creces en los últimos nueve años, y la eólica y la solar son en gran parte responsables de ello. Ahora las empresas quieren aprovechar aún más energía eólica, a un precio más barato, y una de las mejores formas de abaratar costes es construir turbinas más grandes. Por eso, una alianza de seis instituciones dirigidas por investigadores de la Universidad de Virginia está diseñando la mayor turbina eólica del mundo, de 500 metros de altura, casi un tercio de milla de altura y unos 57 metros más alta que el Empire State Building.
Las turbinas ya son notablemente más grandes que hace 15 o 20 años. El tamaño varía, pero las torres típicas de los parques eólicos actuales tienen unos 70 metros de altura y unas aspas de unos 50 metros de longitud. Su potencia depende del tamaño y la altura, pero suele oscilar entre uno y cinco megavatios. En el extremo superior, es suficiente para abastecer a unos 1.100 hogares. “Hay una motivación para instalar aerogeneradores más grandes, y la razón es más bien económica”, explica John Hall, profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Universidad de Buffalo (S.U.N.Y.). Una de las razones por las que las turbinas gigantes son más rentables es que el viento sopla con más fuerza y de forma más constante a mayor altura. Así, “se capta más energía” con una estructura más alta, afirma Eric Loth, jefe del proyecto de la turbina masiva, financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía (ARPA-E) del Departamento de Energía de Estados Unidos.
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Las centrales eólicas producen electricidad instalando un conjunto de turbinas eólicas en el mismo lugar. La ubicación de una central eólica depende de factores como las condiciones del viento, el terreno circundante, el acceso a la red eléctrica y otras consideraciones. En una central eólica a escala comercial, cada turbina genera electricidad que se transmite a una subestación, desde donde se transfiere a la red que alimenta a nuestras comunidades.
Los transformadores reciben la electricidad de corriente alterna a un voltaje determinado y lo aumentan o disminuyen según sea necesario. Una central eólica utiliza un transformador elevador para aumentar la tensión (reduciendo así la corriente necesaria), lo que disminuye las pérdidas de energía que se producen al transmitir grandes cantidades de corriente a través de largas distancias con líneas de transmisión. Cuando la electricidad llega a una comunidad, los transformadores reducen la tensión para hacerla segura y utilizable por los edificios y viviendas de esa comunidad.
Una subestación conecta el sistema de transmisión con el sistema de distribución que suministra electricidad a la comunidad. Dentro de la subestación, los transformadores convierten la electricidad de alto voltaje a voltajes más bajos que luego pueden suministrarse de forma segura a los consumidores de electricidad.