Un aerogenerador, también conocido como turbina o generador eólicos, es un dispositivo que convierte la energía cinética del viento en electricidad. Los aerogeneradores pueden colocarse en tierra o en el mar y tienen una vida media superior a 25 años.
¿Que es un Circuito electrico ?
Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como la eólica
Historia
La utilización de la energía eólica se remonta al año 4500 antes de cristo cuando empezó a ser aprovechada por los antiguos egipcios en la navegación a vela por el Nilo.
Los molinos movidos por el viento tienen un origen remoto. En el siglo VII ya se utilizaban para el riego y la molienda en el centro de Asia. Estos primeros molinos eran de eje vertical, con una rueda horizontal sujetando las aspas.
En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y desde allí se distribuyeron por todo el continente. Eran estructuras de madera –torres de molino- que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para orientar sus aspas al viento.
El molino de torre se desarrolló en Francia en el siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior. De la parte superior del molino sobresalía un eje horizontal del que a su vez partían de cuatro a ocho aspas, de longitudes de 3 a 9 metros. Sus fines eran muy variados: molienda de todo tipo de material, principalmente cereales, preparación de pasta de papel, prensado de aceitunos, movimiento de bombas de agua, etc.
En el siglo XIX en Holanda se construyeron unos 9.000 molinos, muchos de los cuales se utilizaron para bombear agua en los pólder. El uso de molinos para el bombeo de agua fue general durante todo el siglo XIX.
Tipos de aerogeneradores
Los aerogeneradores de eje horizontal, los más comunes y ampliamente utilizados, siguen un diseño en el que el rotor, equipado con 3 o más aspas, gira alrededor de un eje horizontal perpendicular al viento. Las aspas están unidas al buje (la parte central a la cual están conectadas las aspas del rotor), el cual se enlaza a una caja de engranajes y al generador. La función principal de la caja de engranajes es incrementar la velocidad de rotación del rotor para lograr generar electricidad.
Los aerogeneradores sin aspas, también conocidos como aerogeneradores de eje vertical sin palas, representan una innovación respecto a los diseños convencionales de un aerogenerador.
En lugar de utilizar las clásicas aspas que giran alrededor de un eje horizontal, estos dispositivos optan por una configuración de eje vertical, eliminando completamente las aspas.
Los aerogeneradores de eje vertical presentan un diseño innovador, con su rotor girando alrededor de un eje vertical y aspas en forma helicoidal o de huevo. Esta configuración los hace compactos y versátiles. Gracias a su estructura simplificada y su capacidad para adaptarse a vientos variables, se convierten en una opción destacada en áreas donde el espacio es limitado, como entornos urbanos y comunidades con restricciones de espacio.
Es destacable la relevancia de la mini eólica y micro eólica, las cuales han experimentado un crecimiento significativo gracias a su capacidad para integrarse en sistemas de autoconsumo.Estas tecnologías, que involucran pequeñas turbinas eólicas, permiten a los usuarios elegir el origen de su energía y generar electricidad de manera descentralizada para satisfacer parte o la totalidad de sus necesidades energéticas.
¿Partes de un Aerogenerador Eólico?
captura la energía del viento normalmente con 3 palas conectadas a un eje. Cuando el viento sopla, el rotor gira, aprovechando la energía cinética del viento.Cabe destacar la Nacelle o Góndola, una estructura situada en la parte superior del aerogenerador, que alberga el sistema electrónico y mecánico necesario para transformar la energía del aire en electricidad.
conectado al rotor, convierte la energía mecánica del movimiento rotacional en energía eléctrica. Este proceso se basa en principios electromagnéticos, utilizando imanes y bobinas para generar corriente eléctrica.
Es la estructura que sostiene el rotor y el generador en lo alto. La altura de la torre es crucial, ya que a mayores alturas suele haber vientos más fuertes y constantes.
El molino eólico suele estar equipado con sistemas de control que ajustan la orientación del rotor para maximizar la captura de viento y garantizar un rendimiento eficiente. Estos sistemas aseguran que el aerogenerador esté siempre alineado óptimamente con la dirección del viento.
Es la estructura ubicada en la parte superior de la torre del aerogenerador que alberga el generador, la caja de engranajes (si está presente), y otros componentes mecánicos y eléctricos. La nacelle es esencial para convertir la energía mecánica generada por las aspas en electricidad y para controlar el funcionamiento del aerogenerador.
Es una de las palas del aerogenerador que captura la energía del viento. Cada aspa está diseñada para girar cuando el viento sopla, convirtiendo la energía cinética del viento en energía mecánica. El diseño de las aspas influye en la eficiencia y el rendimiento del aerogenerador.
Características de los Aerogeneradores
El aerogenerador se orienta automáticamente para aprovechar al máximo la energía cinética del viento, a partir de los datos registrados por la veleta y anemómetro que incorpora en la parte superior. La barquilla gira sobre una corona situada al final de la torre.
El viento hace girar las aspas, que comienzan a moverse con velocidades de viento de unos 3,5 m/s y proporcionan la máxima potencia con unos 11 m/s. Con vientos muy fuertes (25 m/s) las palas se colocan en bandera y el aerogenerador se frena para evitar tensiones excesivas.
El rotor (conjunto de tres palas engarzadas en el buje) hace girar un eje lento conectado a una multiplicadora que eleva la velocidad de giro desde unas 13 a unas 1.500 revoluciones por minuto.
La multiplicadora, a través del eje rápido, transfiere su energía al generador acoplado, que produce electricidad.
La energía generada es conducida por el interior de la torre hasta la base y, desde allí, por línea subterránea hasta la subestación, donde se eleva su tensión para inyectarla a la red eléctrica y distribuirla a los puntos de consumo.
Todas las funciones críticas del aerogenerador están monitorizadas y se supervisan desde la subestación y el centro de control, para detectar y resolver cualquier incidencia.
¿Cómo funciona un aerogenerador?
1. Captación de energía del viento se inicia cuando el viento impacta en las palas del rotor del aerogenerador. Estas palas, con un diseño aerodinámico, buscan maximizar la captura de energía cinética del viento. Es importante señalar que los aerogeneradores están diseñados para operar dentro de un rango específico de velocidades de viento.
2. Giro del rotor el viento provoca el giro de las palas del rotor alrededor de su eje. Este movimiento rotativo se transmite al generador mediante un eje conectado.
3. Generación de electricidad el generador es el componente clave que transforma la energía mecánica del movimiento rotativo en electricidad. Generalmente, los aerogeneradores emplean generadores síncronos o asíncronos. En un generador síncrono, la velocidad de rotación del rotor y la frecuencia de la corriente generada están sincronizadas,por el contrario en un generador asíncrono estas variables no están rígidamente sincronizadas, lo que ofrece mayor flexibilidad en su funcionamiento.
4. Control y orientación el aerogenerador cuenta con un sistema de control que ajusta la orientación del rotor para maximizar la eficiencia. Los sensores monitorean constantemente la velocidad y dirección del viento, y el sistema de control adapta la orientación del rotor para optimizar la captura de energía.
5. Transformación y distribución de la electricidad la electricidad generada por el aerogenerador, que suele ser de corriente alterna (CA), se somete a un proceso de transformación. Un transformador eleva la tensión para adaptarla a los niveles requeridos por la red eléctrica posteriormente, la electricidad es transferida mediante cables desde el aerogenerador hasta un centro de transformación. En este punto, se integra en la red eléctrica para su distribución
BENEFICIOS DE LA ENERGÍA EÓLICA
Energía que se renueva.
Inagotable.
No contaminante.
Reduce el uso de combustibles fósiles.
Reduce las importaciones energéticas.
Genera riqueza y empleo local.
Contribuye al desarrollo sostenible.
ventajas
Energía renovable
Su condición de renovable es su primera y principal ventaja, dado que hace que sea una fuente inagotable. Y es que, mientras sople el viento, el cual es abundante y está disponible en todas las partes del mundo, se puede aprovechar para generar energía.
No contaminante
Otra de las grandes ventajas es que es una energía no contaminante, ya que, a diferencia de los combustibles fósiles y de la energía nuclear, no produce emisiones ni residuos tóxicos, esto es, no produce vertidos, no interrumpe pasos de agua, no usa recursos contaminantes, etc. En este sentido, es probablemente una de las energías más limpias que existen.
Almacenable
Se pueden disponer de baterías que permiten almacenar parte de la energía eléctrica producida por el parque eólico para su posterior uso. Una gran ventaja que resaltar.
Eficiencia
Los avances tecnológicos han mejorado notablemente la eficiencia y potencia de las turbinas eólicas modernas, de manera que es una energía muy eficiente, ―más incluso que la energía solar fotovoltaica―, si se ubica en el lugar adecuado
Bajos costos de mantenimiento
Los parques eólicos tienen una vida útil larga y sus costes de mantenimiento son reducidos. Esto hace que la energía eólica sea barata y, gracias a los nuevos avances tecnológicos, cada día es más rentable convertir el viento en electricidad.
Genera empleo
Otra de las ventajas de la energía eólica es que es un importante generador de empleo. Y es que, desde que se fabrica el aerogenerador hasta que se instala y se mantiene en el parque eólico, se forma una cadena de ocupación que exige contar con profesionales especializados en diversos gremios.
Genera ingresos a los municipios
La instalación de aerogeneradores en los terrenos municipales, dado que son arrendados, obligan a las empresas a pagar dicho arrendamiento, además de impuestos comerciales, lo que favorece el crecimiento de la zona, tanto en trabajo como en enriquecimiento municipal.
Desventajas
Impacto ambiental
Una de sus desventajas es el impacto ambiental de los aerogeneradores, los cuales pueden causar problemas de ruido para los habitantes locales. No obstante, cabe mencionar que esto cada vez es menor, ya que, en la actualidad, gracias a los avances que se han producido, los aerogeneradores apenas hacen ruido.
Contaminación visual
Las turbinas eólicas poseen un tamaño que pueden afectar el paisaje. Sin embargo, se diseñan cada vez más parques eólicos que se integran muy bien con el entorno, alterando mínimamente el paisaje natural, sin generar tanto ruido visual. Además, se están creando aerogeneradores de un tamaño menor, pero con la misma eficiencia.
Eficiencia limitada
Si bien los generadores se sitúan en zonas específicas por sus elevados flujos de viento, estos no siempre son constantes, por lo que puede que a veces las turbinas no produzcan al 100% de su capacidad como consecuencia de la variabilidad del viento. A pesar de esto, existe la posibilidad de decidir complementar la planta con baterías donde se puede acumular y almacenar energía para cuando haga poco viento.
Dependencia de la ubicación
Para producir energía eólica, se precisa un nivel mínimo de velocidad del viento. Esto hace que no todas las ubicaciones sean aptas para su generación, dado que no todos los lugares cuentan con vientos regulares y consistentes.
Inversión
La instalación de parques eólicos en zonas remotas o con terreno accidentado puede resultar cara y difícil. Todo ello hace que la inversión inicial sea algo elevada. Sin embargo, una vez instalado el parque eólico, el mantenimiento y la gestión resultan mucho más económicos.
Presupuesto
Idea de Prototipo o Maqueta
Para la elaboración del prototipo tenemos como ejemplo la creación de una residencias de casas a escala con un aerogenerador que suministra energía eléctrica de la residencias de casa y brindan un beneficio para la sociedad.
De esa manera con el viento generamos energía y cumplimos el principio del planteamiento del problema
Conclusiones
Los Aerogeneradores eólicos son considerados como una de las principales alternativas para sustituir las energía basada en combustibles a base de petróleo
La energía eólica es un recurso abundante renovable limpio y no contaminante