RPM del aerogenerador
La energía eólica se está disparando en EE.UU.; la capacidad de energía renovable del país se ha más que triplicado en los últimos nueve años, y la eólica y la solar son en gran parte responsables. Ahora las empresas quieren aprovechar aún más la 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, dice 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.
La mayor turbina eólica
Nos comprometemos a mantener nuestro trabajo gratuito los 365 días del año. Las donaciones de los lectores nos ayudan a conseguirlo, ya que nos permiten depender menos de la publicidad. Si valora nuestro trabajo, ayúdenos a alcanzar nuestro objetivo de fin de año donando hoy mismo.
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”.
Aerogenerador de área
Cuando un agricultor te dice cuánta tierra cultiva, suele indicar una superficie en hectáreas o acres. Con un aerogenerador ocurre prácticamente lo mismo, aunque en la agricultura eólica cultivamos una superficie vertical en lugar de horizontal.
La imagen da una idea del tamaño normal de los rotores de los aerogeneradores: Una turbina típica con un generador eléctrico de 600 kW suele tener un rotor de unos 44 metros de diámetro. Si se duplica el diámetro del rotor, se obtiene una superficie cuatro veces mayor (dos al cuadrado). Esto significa que también se obtiene cuatro veces más potencia del rotor.
a las condiciones locales del viento: Un generador más grande, por supuesto, requiere más potencia (es decir, vientos fuertes) para girar. Por lo tanto, si se instala un aerogenerador en una zona con poco viento, se maximizará la producción anual utilizando un generador bastante pequeño para un tamaño de rotor determinado (o un tamaño de rotor mayor para un generador determinado). Para una máquina de 600 kW, los diámetros de rotor pueden variar entre 39 y 48 m. La razón por la que se puede obtener más producción de un generador relativamente pequeño en una zona con poco viento es que la turbina funcionará más horas al año.
Aerogenerador vertical
Componentes del aerogenerador : 1-Cimientos, 2-Conexión a la red eléctrica, 3-Torre, 4-Escalera de acceso, 5-Control de la orientación del viento (control de guiñada), 6-Nacelle, 7-Generador, 8-Anemómetro, 9-Freno eléctrico o mecánico, 10-Caja de engranajes, 11-Pala del rotor, 12-Control del paso de la pala, 13-Cubo del rotor
El diseño de un aerogenerador es el proceso de definir la forma y la configuración de una turbina eólica para extraer energía del viento[1]. Una instalación consta de los sistemas necesarios para captar la energía del viento, orientar la turbina hacia el viento, convertir la rotación mecánica en energía eléctrica y otros sistemas para arrancar, parar y controlar la turbina.
En 1919, el físico alemán Albert Betz demostró que para una hipotética máquina ideal de extracción de energía eólica, las leyes fundamentales de conservación de la masa y la energía no permitían capturar más de 16/27 (59,3%) de la energía cinética del viento. Este límite de la ley de Betz puede aproximarse con los diseños modernos de turbinas, que alcanzan entre el 70 y el 80% de este límite teórico.
Además de las palas, el diseño de un sistema eólico completo debe tener en cuenta el buje, los controles, el generador, la estructura de soporte y los cimientos. Las turbinas también deben integrarse en las redes eléctricas.