¿Cómo produce electricidad un aerogenerador?
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El ser humano lleva miles de años utilizando la fuerza del viento. El viento ha movido barcos a lo largo del río Nilo, ha bombeado agua y molido grano, ha apoyado la producción de alimentos y mucho más. Hoy en día, la energía cinética y la fuerza de los flujos naturales de aire llamados viento se aprovechan a gran escala para crear electricidad. Una sola turbina eólica marina moderna puede generar más de 8 megavatios (MW) de energía, suficiente para abastecer de forma limpia a casi seis hogares durante un año. Los parques eólicos terrestres generan cientos de megavatios, lo que convierte a la energía eólica en una de las fuentes de energía más rentables, limpias y disponibles del planeta.
La energía eólica es la fuente de energía renovable a gran escala de menor coste y es la mayor fuente de energía renovable en Estados Unidos en la actualidad. Hay casi 60.000 aerogeneradores con una capacidad combinada de 105.583 megavatios (MW). Eso es suficiente para abastecer a más de 32 millones de hogares.
El proyecto Frontier Windpower I en el condado de Kay, Oklahoma, está operativo desde 2016 y se está ampliando con el proyecto Frontier Windpower II. Una vez completados, Frontier I y II generarán un total de 550 megavatios de energía eólica, suficiente para abastecer a 193.000 hogares.
¿Cuántos kW puede producir un aerogenerador?
Con un factor de capacidad del 42% (es decir, la media de los aerogeneradores de reciente construcción en Estados Unidos, según la edición de 2021 del Informe sobre el Mercado Eólico Terrestre del Departamento de Energía), esa turbina media generaría más de 843.000 kWh al mes, suficientes para más de 940 hogares estadounidenses medios.
¿Cuánta energía produce un aerogenerador de 10 kW?
Teniendo en cuenta el factor de capacidad medio de los aerogeneradores pequeños, una turbina de 10 kW producirá aproximadamente 14.892 kWh al año.
¿Cuánta energía produce al día un aerogenerador de 10 kW?
Un aerogenerador de 10 kW que produjera la máxima cantidad de electricidad durante 24 horas al día y 365 días al año sería capaz de producir 87.600 kW anuales. Por el contrario, largos periodos sin viento o con brisas suaves reducirían considerablemente la producción energética.
Eficacia de los aerogeneradores
Debería encargar la instalación de su sistema a un instalador profesional. Un instalador fiable puede ofrecer servicios adicionales, como la obtención de permisos. Averigüe si el instalador es un electricista autorizado, pida referencias y compruébelas. También puede consultar el Better Business Bureau.
Una casa típica consume aproximadamente 10.649 kilovatios-hora de electricidad al año (unos 877 kilovatios-hora al mes). Dependiendo de la velocidad media del viento en la zona, se necesitaría una turbina eólica de entre 5 y 15 kilovatios para contribuir significativamente a esta demanda. Un aerogenerador de 1,5 kilovatios cubrirá las necesidades de un hogar que necesite 300 kilovatios-hora al mes en un lugar con una velocidad media anual del viento de 14 millas por hora (6,26 metros por segundo).
Los aerogeneradores modernos conectados a la red sólo funcionan cuando ésta está disponible. También pueden funcionar durante los cortes de energía cuando se configuran para trabajar en tándem con el almacenamiento para formar una microrred doméstica que proporcione energía de reserva.
Coste de los aerogeneradores
La producción de energía a lo largo del tiempo se mide en megavatios-hora (MWh) o kilovatios-hora (kWh) de energía. Un kilovatio equivale a mil vatios. La producción de energía a razón de 1 MW durante 1 hora equivale a 1 MWh de energía.
General Electric (GE) fabrica un modelo de 1,5 megavatios que en su día fue muy utilizado. 1,5 MW es su capacidad nominal, o máxima, a la que producirá energía cuando el viento esté en el rango ideal para ese modelo, entre 27 y 56 mph. En la actualidad, las turbinas suelen tener entre 2 y 3 MW.
La energía se genera a partir de la energía del viento, por lo que la potencia de una turbina viene determinada por su capacidad de captar esa energía y convertirla en par giratorio que pueda hacer girar el generador y empujar electrones a la red. Una torre más alta proporciona acceso a vientos más estables y unas aspas más grandes capturan más energía eólica. Un generador más grande requiere palas más grandes y/o vientos más fuertes.
Cada aerogenerador tiene un rango de velocidades del viento, normalmente entre 30 y 55 mph, en el que producirá a su capacidad nominal o máxima. A velocidades más bajas, la producción disminuye drásticamente. Si la velocidad del viento disminuye a la mitad, la producción se multiplica por ocho. Por término medio, los aerogeneradores no generan cerca de su capacidad. Las estimaciones del sector prevén una producción anual del 30-40%, pero la experiencia del mundo real demuestra que una producción anual del 15-30% de la capacidad es más típica.
Cómo funcionan las turbinas
Puede encontrar aerogeneradores en laderas, cerca de fábricas, sobre viviendas e incluso en el océano. Los aerogeneradores son un recurso energético atractivo porque dependen de la naturaleza para producir energía y su coste de mantenimiento es bastante bajo, pero antes de comprar uno hay que saber cómo calcular la producción de un aerogenerador.
Los fabricantes miden la capacidad nominal de la máquina y la producción real que se puede esperar de ella para determinar cuánta energía eléctrica se produce en megavatios (MW). Un MW equivale a un millón de vatios. Si se calcula la potencia durante un periodo de tiempo, se mide en megavatios-hora (MWh) o kilovatios-hora (kWh). Un kW equivale a mil vatios. Si un aerogenerador produce 1 MW en una hora, la energía producida equivale a 1 MWh.
Los aerogeneradores deben captar el viento de forma eficiente. Idealmente, los aerogeneradores deberían convertir en energía el 100% del viento que pasa, pero debido a la fricción, esto es poco probable en el mundo real. Puedes calcular el valor así: potencia = [(los aerogeneradores de aire d sólo tienen una eficiencia del 30-50%) por (área de barrido de las palas) por (velocidad del viento al cubo)] dividido por 2.