¿Cómo funciona una torre eólica?

Energía eólica

Los aerogeneradores están diseñados para empezar a funcionar a unos 12-25 kilómetros por hora – una brisa suave o moderada. No están diseñadas para funcionar a más de 88 km/h, un fuerte vendaval que podría dañar la turbina.

Cuando el viento sopla hacia la turbina, se topa con un obstáculo: la pala de la turbina. Las aspas de las turbinas han evolucionado desde las aspas planas, gruesas y de madera que asociamos con los molinos de viento de Holanda. Ahora son más elegantes y ergonómicas para lograr el mejor rendimiento. Las palas dependen en gran medida de la aerodinámica del diseño, y las pruebas en túnel de viento permiten a los diseñadores identificar fallos y mejorar los diseños de las palas.  La aerodinámica se refiere a las propiedades de un objeto sólido y al modo en que el aire que lo rodea interactúa con él. Cuando el viento interactúa con un objeto sólido, la velocidad del viento cambia y el aire se mueve alrededor del objeto. Hoy en día, las turbinas modernas tienen un diseño de palas similar al de las alas de un avión.

Las palas de las turbinas son ligeramente curvas por un lado y planas por el otro. La parte más gruesa de la pala es donde el viento entra en contacto con ella. A partir de ahí, puede desplazarse por el lado curvo de la pala o por el lado relativamente plano. El viento que se desplaza por el lado curvo tarda más en llegar al extremo de la pala que el que lo hace por la superficie plana. Esto hace que la baja presión se acumule en el lado curvo, “tirando” de la pala hacia la región de baja presión. Este proceso se conoce como sustentación.

Energía eólica

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 suministra energía 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.

Ventajas e inconvenientes de la energía eólica

El viento se utiliza para producir electricidad convirtiendo la energía cinética del aire en movimiento en electricidad. En los aerogeneradores modernos, el viento hace girar las palas del rotor, que convierten la energía cinética en energía rotacional. Esta energía rotacional se transfiere mediante un eje que al generador, produciendo así energía eléctrica.

A medida que la tecnología ha ido mejorando y ampliándose, los costes han disminuido y los factores de capacidad han aumentado. Entre 2010 y 2020, el coste medio ponderado de la electricidad (LCOE) de la energía eólica terrestre se redujo un 56%, de 0,089 USD/kWh a 0,039 USD/kWh. En el mismo periodo, el LCOE de los nuevos proyectos eólicos marinos se redujo aproximadamente a la mitad (48%).

La capacidad de las turbinas eólicas ha aumentado con el tiempo. En 1985, las turbinas típicas tenían una capacidad nominal de 0,05 MW y un diámetro de rotor de 15 metros. En la actualidad, los nuevos proyectos eólicos tienen una capacidad de 3-4 MW en tierra y de 8-12 MW en el mar.

La cantidad de energía que puede obtenerse del viento depende del tamaño de la turbina y de la longitud de sus palas. La potencia es proporcional a las dimensiones del rotor y al cubo de la velocidad del viento. En teoría, cuando la velocidad del viento se duplica, el potencial eólico se multiplica por ocho.

Aerogenerador

Abandonados por los arquitectos modernos en la segunda mitad del siglo XX, a principios del siglo XXI volvieron a utilizarse para aumentar la ventilación y reducir la demanda de energía para aire acondicionado[3]. En general, el coste de construcción de un edificio ventilado por aerogeneradores es inferior al de un edificio similar con sistemas convencionales de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). Los costes de mantenimiento también son menores. A diferencia del aire acondicionado y los ventiladores, los aerotermos son silenciosos[4] y siguen funcionando cuando falla la red eléctrica (algo especialmente importante en lugares donde la red eléctrica es cara y poco fiable)[5].

Los paravientos han ganado terreno en la arquitectura occidental, y hay varios productos comerciales que utilizan el nombre de paravientos. Algunos windcatchers modernos utilizan piezas móviles controladas por sensores o incluso ventiladores alimentados por energía solar para crear sistemas de ventilación y refrigeración semipasivos[2].

Los cortavientos se han utilizado durante mucho tiempo en los barcos, en forma de caja dorada. Los cortavientos también se han utilizado experimentalmente para enfriar zonas exteriores de las ciudades, con resultados dispares;[2] entre los métodos tradicionales se encuentran los espacios estrechos y amurallados, los parques y las calles serpenteantes, que actúan como depósitos de aire frío, y las disposiciones tipo takhtabush (véanse los apartados sobre ventilación nocturna y convección, más adelante)[6]:  Cap. 6