Energías renovables

El manual del aerogenerador

aerogenerador

El aerogenerador que conocemos hoy proviene del molino de viento, el “gigante de brazos largos” de Don Quijote de la Mancha, el primer equipamiento de energía renovable que hubo en la historia. El modelo moderno se compone de una torre, una góndola y tres palas, generalmente blancas, que producen energía eléctrica con la fuerza del viento. Conectado a pequeños establecimientos o a intricados sistemas de interconexión, el aerogenerador es una realidad de nuestro tiempo y una esperanza contra el cambio climático.

Qué es una turbina eólica

Un aerogenerador o turbina eólica es un equipo que convierte energía cinética de viento en energía eléctrica para ser consumida en hogares, comercios o industrias.

Difiere según su tecnología, pero sus palas giran entre 13 y 20 revoluciones por minuto a un ritmo constante o variable. La vida útil de un aerogenerador hoy está en torno a los 25 años, razón por la cual en aquellos países donde la tecnología eólica primero se desarrolló hoy se observa una primera ola de turbinas eólicas completando su uso. Sin embargo, la industria eólica avanza y la durabilidad de estos equipos tiende a ser cada vez mayor.

Tipos de aerogenerador

Existen diferentes tipos de aerogenerador, entre otros:

  • Aerogenerador vertical o darrieus
  • Aerogenerador de ciclogiro, derivado del darrieus, que tiene entre dos y seis palas
  • Aerogenerador chalk o de mútiples palas
  • Aerogenerador de aspas de velas
  • Aerogenerador de hélice de eje horizontal, que es el más frecuente. Lo vemos a continuación
Imagen de wirestock en Freepik

Partes de un aerogenerador y funciones

Las partes principales de un aerogenerador de eje horizontal son:

Torre

Es lo que sostiene a la góndola y al rotor con las palas. Se busca que su diseño y materiales sean robustos para soportar toda la dinámica del equipamiento.

Góndola o nacelle

Es la caja o cápsula que se encuentra por encima de la torre y protege al generador y a los sistemas generales. Se encuentra acoplada a la misma torre y al rotor.

Rotor del aerogenerador

Convierte la energía del viento en energía mecánica, fuerza que a su vez impulsa un generador eléctrico. Tiene tres palas, aspas o hélices (en la industria eólica el término más frecuente es “palas”) ensamblados en un cubo y una nariz, es decir, una punta frontal tipo cono que se usa para evitar turbulencias.

Sistema de transmisión mecánica

Lo integra un eje principal, una caja de engranajes y un eje de velocidad alta, que es el que entrega la potencia mecánica en forma directa al generador.

Generador eléctrico

Es el que produce energía eléctrica. La velocidad de rotación puede variar dependiendo del tipo de generador.

Equipo de orientación del aerogenerador

Se compone de distintos dispositivos que giran la góndola en la dirección del viento que indica una veleta.

Sistemas de control

Sensores y controlares que regulan la potencia, velocidad, voltaje, arranque y paro del aerogenerador. Temperatura y vibración son monitoreadas.

Equipos de seguridad

En general lo compone un sistema de detección de altas temperaturas, vibraciones y frenado. Su objetivo es proteger a personas que realizan tareas de mantenimiento y al mismo tiempo al equipamiento. Algo quizá no tan conocido del aerogenerador es que si el viento que sopla es superior al de la velocidad para la que el modelo está preparado, frena. Hay ejemplos y videos online que muestran palas frenando en el mismo momento en que un tornado pasa cerca. Esto se debe a que el equipo tiene los recursos para protegerse a sí mismo ante eventos climáticos que puedan dañarlo.

Características de una turbina eólica y cómo funciona

El funcionamiento de un aerogenerador de un parque eólico es automático y siempre busca el mayor aprovechamiento posible del viento para cuya velocidad y regularidad está preparado. Es monitoreado a distancia y emite alarmas en caso de fallas o desperfectos. ¿Cómo inicia su proceso de producción? El equipo se orienta a partir de los datos que le brinda su propia veleta, ubicada en la parte superior, y procede como figura a continuación.

  • Giro. Las palas giran a velocidades que suelen estar en torno a los 3,5 metros por segundo (m/s) —a diferencia del modo habitual como se describe al viento en km/h, la industria eólica lo hace en m/s—, pero pueden alcanzar máximas de hasta 11m/s dependiendo el modelo y la velocidad para la que son fabricadas. Con vientos y temporales muy fuertes y vientos superiores a 25 m/s, las palas se ponen en bandera y el aerogenerador frena. En Argentina ocurrió en distintas ocasiones en parques eólicos de la Patagonia y de la Provincia de Buenos Aires.  La empresa que monitorea la generación de energía en tiempo real, Cammesa, lo registró como “cutt-off”, pero eran temporales extremos.
  • Multiplicadora. Un eje con una multiplicadora eleva la velocidad de giro del rotor a unas 1500 revoluciones por minuto y transfiere su fuerza a un generador acoplado, que es el que produce energía eléctrica.
  • Salida de la energía. La electricidad producida es trasladada por el interior de la torre hasta la base y por vía subterránea hasta la subestación eléctrica, donde cambia su tensión con transformadores para ser entregada a la red de interconexión y posteriormente a las líneas de transporte y distribución.

Para qué se utiliza un aerogenerador

El aerogenerador tipo que hoy más se ve en parques eólicos del mundo es utilizado para entregar energía eléctrica a sistemas interconectados que requieren diversificar sus matrices energéticas con energía limpia y sustentable, cambio que muchos países del mundo se comprometieron a realizar para sintonizar con las acciones de lucha contra el cambio climático.

Sin embargo, la aplicación del aerogenerador puede exceder la producción de electricidad. La energía eólica es la más antigua de las energías renovables y como tal, ocupa un lugar de gran relevancia en instalaciones agrícolas y ganaderas. También domésticas.

Es que además de energía eléctrica, el aerogenerador es capaz de brindar directamente su utilidad más antigua, que es la energía mecánica. Aún se usa. ¿Para qué? Para bombear agua o moler granos, por ejemplo.

También se usa para convertir la energía del viento en energía térmica con una bomba de calor que puede ser utilizada, por ejemplo, para climatizar.

Aerogenerador casero o aerogeneradores domésticos

Un aerogenerador casero mantiene las funciones del que se utiliza en parques eólicos para alimentar sistemas de interconexión nacional, pero es de menor potencia instalada, dado que se suele utilizar para inyectar energía eléctrica a una casa, a un comercio o a una pequeña instalación rural o industrial, en lugar de a un sistema de transporte.

Recientemente se conoció un avance tecnológico y de bajos costes en la industria eólica que generó esperanzas de un mayor aprovechamiento del viento por fuera de las redes eléctricas y capaz de dar soluciones a necesidades de alimentación eléctrica en zonas remotas.

Caso Avatar

Se trata de un aerogenerador llamado Avatar que es capaz de generar 5 KWh al día incluso en condiciones adversas; “desde brisas a ciclones”, como dice su publicidad. Se puede ver en este video. Cuesta sólo 1.100 euros y ofrece una vida útil de 20 años. La idea proviene de dos hermanos de Kerala, India, Arun y Anoop George, quienes representan a una start up llamada Avant Garde Innovations.

Este modelo de aerogenerador salió en 2015 y desde entonces le han hecho mejoras para dar solución a personas que sufren cortes de energía periódicos y persistentes, sobre todo en verano cuando las redes deben absorber picos de demanda. También para responder a necesidades de electrificación en lugares alejados.

Este aerogenerador casero hindú tiene un rotor y tres palas de tres metros de diámetro y accesorios que le permiten aprovechar todas las direcciones de viento. El peso total del equipo ronda los 70 kilos, lo que simplifica su instalación. Sus fabricantes aseguran que se trata de un dispositivo silencioso y amigable con las aves, dado que disminuye las posibilidades de colisión. Puede ser adquirido desde su propia página web.

De fabricación argentina

Dada su enorme extensión de territorio con instalaciones agrícolas-ganaderas a lo largo de todo el país, Argentina tiene una gran tradición de uso de molinos de viento a los que en los últimos años se suman aerogeneradores de fabricación nacional.

Fiasa es una empresa fundada en 1962 en Bragado, Provincia de Buenos Aires, que se especializa en la fabricación de molinos de viento para bombeo de agua a profundidad y también en aerogeneradores. Algunos de sus modelos y costos son:

  • Torre para aerogenerador de 3,05 metros a $200.000 (pesos argentinos equivalentes a unos USD 1.156 al valor del dólar oficial)
  • Torre para aerogenerador de 6.40 metros en el orden de USD 2.230.
  • Aerogenerador Modelo Bragado con capacidad de 1200 Wh/día a un valor del orden de USD 2.620.

Podrás profundizar en el siguiente extracto de nuestro manual de aerogeneradores pdf, y en nuestra nota sobre ventajas y desventajas de la energía eólica.

¿Cuánto vale un aerogenerador eolico en España o México?

La pregunta es amplia, ya que las potencias asi lo son. Tambien los usos, y la variedad de modelos. Una de las complejidades de los parques eólicos es la necesidad de cercanía respecto a diversos puntos de consumo. Simplemente aquí, te citamos un par de ejemplos de molinos de baja escala, con los links para que puedas ahondar en precios locales de cada país. En general estos tipos de aerogeneradores funcionan con baja y media velocidad del viento.

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