Cubo de turbina eólica
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Una sola turbina eólica genera mucha energía. A una altura media de 280 pies, los aerogeneradores aprovechan la fuerza del viento con sus rotores gigantes y sus largas palas. Con una larga mirada, y una mente curiosa, uno naturalmente querría saber el peso de una pala de aerogenerador.
El peso de una pala de aerogenerador es un factor importante en la eficiencia global de la turbina. Si es demasiado pesada, la turbina no podrá girar lo bastante rápido para generar energía; si es demasiado ligera, no podrá soportar el viento.
Como las turbinas eólicas son cada vez más grandes, las palas tienen que ser cada vez más pesadas. Pero hay límites prácticos para el tamaño y el peso de las palas. Uno de los factores clave que determinan el tamaño y el peso de las palas es el material del que están hechas.
Las palas de las turbinas pueden fabricarse con distintos materiales: plásticos reforzados con fibra de vidrio, plásticos reforzados con fibra de carbono y metales como el aluminio y el titanio. Cada uno de estos materiales tiene sus propias ventajas e inconvenientes en términos de resistencia, peso, coste, etc.
Estructura del aerogenerador
El transporte de elementos tan grandes y de las grúas necesarias para montarlos suele plantear problemas en las zonas remotas donde suelen construirse. Hay que ensanchar las carreteras, enderezar las curvas y, en zonas salvajes, construir carreteras nuevas.
La torre de acero se ancla en una plataforma de más de mil toneladas de hormigón y barras de refuerzo de acero, de 30 a 50 pies de diámetro y entre 6 y 30 pies de profundidad. A veces se perforan pozos más profundos para ayudar a anclarla. Las cimas de las montañas deben volarse para crear una zona llana de al menos 3 acres. La plataforma es fundamental para estabilizar el inmenso peso del conjunto de la turbina.
En el modelo de 1,5 megavatios de GE, sólo la góndola pesa más de 56 toneladas, el conjunto de palas pesa más de 36 toneladas y la torre pesa unas 71 toneladas, lo que da un peso total de 164 toneladas. Los pesos correspondientes del Vestas V90 son 75, 40 y 152, un total de 267 toneladas; y los del Gamesa G87 72, 42 y 220, un total de 334 toneladas.
La caja de engranajes -que transforma el lento giro de las palas en una mayor velocidad del rotor- y el generador son enormes piezas de maquinaria alojadas en un contenedor del tamaño de un autobús, llamado góndola, en la parte superior de la torre. Las palas están unidas al buje del rotor en un extremo de la góndola. Algunas góndolas incluyen una pista de aterrizaje para helicópteros.
Peso de las palas de los aerogeneradores marinos
El modelo GE de 1,5 megavatios, por ejemplo, consta de palas de 116 pies sobre una torre de 212 pies, con una altura total de 328 pies. Las palas barren una superficie de casi un acre. La Vestas V90 danesa de 1,8 megavatios también es habitual. Sus aspas de 148 pies (que barren más de 1,5 acres) están en una torre de 262 pies, con una altura total de 410 pies. También está ganando terreno en EE.UU. la Gamesa G87 española, de 2 megavatios, con palas de 143 pies (algo menos de 1,5 acres) sobre una torre de 256 pies, con un total de 399 pies.
La base de la torre de acero está anclada en una plataforma de más de mil toneladas de hormigón y barras de refuerzo de acero, de 30 a 50 pies de ancho y entre 6 y 30 pies de profundidad. Los pilones pueden hundirse más para ayudar a anclar la plataforma.
La caja de engranajes -que transforma el lento giro de las palas en una velocidad de rotor más rápida- y el generador son enormes piezas de maquinaria alojadas en un contenedor del tamaño de un autobús, llamado góndola, en la parte superior de la torre. Las palas están unidas al buje del rotor en un extremo de la góndola. Algunas góndolas incluyen una pista de aterrizaje para helicópteros.
Cálculo del peso de las palas de un aerogenerador
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 (308 pies) 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.