Como ya hemos comentado en artículos anteriores de esta serie, un aerogenerador es un dispositivo que sirviéndose de la fuerza cinética del viento produce energía eléctrica gracias a un alternador o generador de corriente.
Su funcionamiento a priori podría parecer bastante sencillo, pero a continuación expondremos las distintas partes que componen a estos molinos gigantes, su evolución a lo largo de la historia y los diferentes tipos de aerogeneradores que existen en la actualidad.
Un ayer y hoy en los aerogeneradores
El claro precursor de los aerogeneradores modernos son los molinos de viento. Esta tecnología ya era utilizada en el siglo VII por los agricultores de Asia central para el riego y la molienda de cereales. Su diseño era sencillo: constaba 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. No fue hasta el siglo XIV que se desarrolló el molino de torre. 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, con unas longitudes que iban de los 3 a los 9 metros. A los usos tradicionales, en esa época se le añadió el de bombeo de agua.
Tras el desarrollo de la industria moderna y la electricidad comenzó a patentarse el uso de turbinas de viento para generar corriente eléctrica. Este hecho sucedió en Dinamarca a finales del siglo XIX y ya en la primera mitad del siglo XX, la generación de energía eléctrica con rotores eólicos fue bastante popular en casas aisladas situadas en zonas rurales
Fue el inicio de lo que hoy conocemos como energía eólica.
Componentes de los aerogeneradores
Desde entonces hasta ahora es evidente que el aspecto y componentes de los generadores eólicos ha cambiado bastante a lo largo de los años. Actualmente están integrados por 5 elementos fundamentales.
Palas
Son la parte del molino eólico cuya función es oponer resistencia al viento. De esta manera aprovecha la energía cinética. Al inicio de su implementación el número de palas era mayor, pero con el tiempo se descubrió que el aprovechamiento de energía era mucho más eficiente solo con tres palas.
Buje
Es la pieza encargada de unir las palas al aerogenerador y está a su vez unido al eje que transmite el giro a la caja multiplicadora. Gracias a él y a las palas se pasa de la energía cinética del viento a energía mecánica por rotación del eje. Su peso puede superar las 30 toneladas. Dentro del buje está el mecanismo de cambio de paso. Es el encargado de girar la orientación de cada una de las palas para que ofrezcan mayor o menor resistencia al viento.
Góndola
La góndola contiene todos los elementos importantes para el funcionamiento del molino, los cuales vienen detallados a continuación:
- Caja multiplicadora. El generador eléctrico necesita un régimen de giro superior al que proporciona el giro de las palas. Por ello, la caja multiplicadora se encarga de aumentar las revoluciones por minuto a un valor óptimo para la producción eléctrica de un generador.
- Freno de disco. Es el encargado de frenar la rotación de las palas en caso de que sea necesario. Por ejemplo, cuando se experimentan fuertes rachas de viento, es recomendable detener el aerogenerador para garantizar su seguridad.
- Generador eléctrico. Es el encargado de transformar la energía mecánica rotacional del eje en electricidad.
- Anemómetro. Se encuentra encima de la góndola y mide la velocidad y el sentido del viento. Para un funcionamiento óptimo, el aerogenerador tiene que situarse contra el viento.
Torre
Cada vez son de mayor tamaño y su material de construcción suele ser el acero. Se encarga de elevar la góndola y las palas hasta la altura óptima en función del viento y la potencia. En su interior contiene otros elementos:
- Sistema de orientación. Está situado en la base de la góndola. Es un conjunto de motores que se encargan de orientar la maquinaria en el sentido opuesto al viento.
- Escalera de acceso. Para poder garantizar las labores de mantenimiento es necesaria una escalera para acceder a la góndola. Algunos aerogeneradores modernos incorporan ya ascensor, pero lo normal es que se tenga que subir por la escalera que hay en el interior de la torre.
- Transformador. Se encarga de cambiar el voltaje de salida del generador eléctrico a un voltaje adecuado para poder transportar la corriente hasta la red pública.
Cimentación
La cimentación queda oculta a la vista, pero es esencial para garantizar la integridad del molino. La fuerza que experimenta la base cimentada es muy alta, ya que el viento ejerce un empuje muy intenso a alturas elevadas. Es el primer paso para instalar el aerogenerador y se utilizan más de 200 toneladas de hormigón para garantizar su estabilidad.
Tipos de aerogeneradores
Se pueden distinguir dos tipos de aerogeneradores dependiendo de en qué posición esté colado su eje.
Aerogeneradores de eje horizontal
Son aquellos en los que el eje de rotación del equipo se encuentra paralelo al suelo. Esta es la tecnología que se ha impuesto, por su eficiencia, fiabilidad y capacidad de adaptarse a diferentes potencias. La mayoría de los molinos eólicos que podemos observar pertenecen a esta tipología.
Todos los aerogeneradores de eje horizontal tienen su eje de rotación principal en la parte superior de la torre, que tiene que orientarse hacia el viento.
Aerogeneradores de eje vertical
Son aquellos en los que el eje de rotación se encuentra perpendicular al suelo. Son un modelo menos utilizado. A continuación, os desglosamos sus principales ventajas y desventajas con respectos a los aerogeneradores de eje horizontal.
Ventajas:
- Se pueden situar más cerca unos de otros sin necesidad de ocupar tanta superficie, debido a que no producen el efecto de frenado de aire propio.
- No necesitan un mecanismo de orientación respecto al viento, puesto que sus palas son omnidireccionales.
- Se pueden colocar más cerca del suelo, debido a que son capaces de funcionar con una velocidad del viento menor, por lo que las tareas de mantenimiento son más sencillas.
- Son mucho más silenciosos y recomendables para instalaciones pequeñas.
Desventajas:
- Al estar cerca del suelo la velocidad del viento es baja y no se aprovechan las corrientes de aire de mayor altura.
- Su eficiencia es baja.
- El gasto en materiales por metro cuadrado es mayor.
- Su arranque no es automático. Necesitan estar conectados a la red para arrancar, utilizando su propio generador como motor.
- Tienen menor estabilidad, fiabilidad y durabilidad.
