Uso del suelo eólico
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Aunque Estados Unidos invirtió 14.500 millones de dólares en proyectos de energía eólica el año pasado, los parques eólicos siguen suministrando sólo el 4% de la electricidad del país, según la Asociación Americana de Energía Eólica (AWEA). A escala mundial, ese porcentaje es prácticamente el mismo, aunque los investigadores estiman que los parques eólicos no urbanos tienen potencial técnico para producir hasta 40 veces la electricidad que consume el mundo. Steve Sawyer, Secretario General del Consejo Mundial de la Energía Eólica, hizo el cálculo: 21.000 teravatios-hora (el consumo medio anual de electricidad en el mundo) dividido por 0,005256 teravatios-hora de producción anual de energía eólica por aerogenerador equivale aproximadamente a 3.995.434 turbinas terrestres.
En términos de uso del suelo, esas 3.995.434 turbinas ocuparían aproximadamente la mitad de Alaska si estuvieran muy próximas entre sí, afirma Sawyer. Los proyectos eólicos de todo el mundo tienen diferentes ratios de espacio según la ubicación, que van desde 0,04 millas cuadradas por megavatio (MW) producido hasta 0,02 millas cuadradas por MW producido. Si las turbinas estuvieran más separadas, 3,9 millones de turbinas ocuparían una superficie algo menor que la de España.
¿Cuánto espacio ocupa un aerogenerador?
Un aerogenerador puede requerir hasta 80 acres de terreno, y cada turbina generará unos 2,5 MW. Como los aerogeneradores están tan separados, en gran parte del terreno se pueden seguir realizando actividades de superficie, como la agricultura.
¿Qué tamaño tiene una torre eólica?
La altura del buje de un aerogenerador es la distancia desde el suelo hasta el centro del rotor de la turbina. La altura del buje de los aerogeneradores terrestres ha aumentado un 66% desde 1998-1999, hasta unos 94 metros en 2021. Es casi tan alto como la Estatua de la Libertad.
¿Cuánto espacio libre necesita un aerogenerador?
La turbina debe situarse a barlovento de edificios y árboles, y a 30 pies por encima de cualquier elemento situado en un radio horizontal de 500 pies.
Aerogenerador
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…
Calculadora de distancia entre aerogeneradores
La altura del buje de un aerogenerador es la distancia desde el suelo hasta el centro del rotor de la turbina. La altura del buje de los aerogeneradores terrestres ha aumentado un 66% desde 1998-1999, hasta alcanzar los 94 metros en 2021. Es casi tan alto como la Estatua de la Libertad. Se prevé que la altura media del buje de las turbinas marinas en Estados Unidos aumente aún más: de 100 metros (330 pies) en 2016 a unos 150 metros (500 pies), es decir, aproximadamente la altura del Monumento a Washington, en 2035.
El diámetro del rotor de una turbina, o la anchura del círculo barrido por las palas giratorias (los círculos punteados de la segunda ilustración), también ha crecido con los años. En 2010, ninguna turbina de Estados Unidos empleaba rotores de 115 metros de diámetro o más. En 2021, el diámetro medio del rotor era de 127,5 metros, más largo que un campo de fútbol.
Los rotores de mayor diámetro permiten a los aerogeneradores barrer más superficie, captar más viento y producir más electricidad. Una turbina con palas más largas podrá captar más viento que las palas más cortas, incluso en zonas con relativamente menos viento. La capacidad de captar más viento a velocidades más bajas puede aumentar el número de zonas disponibles para el desarrollo eólico en todo el país. Debido a esta tendencia, las superficies barridas por los rotores han crecido alrededor de un 600% desde 1998-1999.
Regla general de separación entre aerogeneradores
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La segunda consiste en elevar las palas a mayor altura en la atmósfera, donde el viento sopla con más fuerza. Esto aumenta el “factor de capacidad” de la turbina, es decir, la cantidad de energía que realmente produce en relación con su potencial total (o más coloquialmente: la frecuencia con que funciona).
La historia del desarrollo de la energía eólica ha sido la historia de la ingeniería de turbinas cada vez más altas con palas cada vez más grandes. Es un asunto delicado. Las cosas altas y delgadas, colocadas con vientos fuertes, tienden a doblarse y flexionarse. Cuando las palas de una turbina se doblan, pueden chocar contra la torre o el buje, como le ocurrió a este sistema danés en 2008, cuando le falló el “freno” y quedó fuera de control:
Así que el tercer reto de la ingeniería es encontrar diseños y materiales que puedan soportar las tensiones derivadas de la altura y los vientos más fuertes. En este vídeo, los ingenieros prueban un enorme álabe de turbina tirando de él con “el peso de unos 16 elefantes africanos”.