Centrales eólicas

CENTRALES EÓLICAS

1. Central eólica

Las centrales eólicas, que aprovechan la energía cinética del viento para generar electricidad, tienen una historia que se remonta a miles de años. El uso del viento como fuente de energía se ha registrado desde la antigüedad, utilizándose inicialmente para la navegación y el bombeo de agua. Sin embargo, fue a partir del siglo XIX que se desarrollaron los primeros aerogeneradores modernos. En la década de 1880, el inventor escocés Charles F. Brush construyó el primer aerogenerador a gran escala, capaz de generar electricidad. Desde entonces, se han producido avances significativos en el diseño y la eficiencia de los aerogeneradores, con el desarrollo de turbinas de varios megavatios y la instalación de parques eólicos a gran escala en todo el mundo. En las últimas décadas, la energía eólica ha experimentado un rápido crecimiento y se ha convertido en una fuente importante de energía renovable y limpia en la matriz energética global.

1. Principio de conversión de energía

El principio de conversión de energía de un aerogenerador se basa en la transformación de la energía cinética del viento en energía mecánica y, posteriormente, en energía eléctrica utilizable. Este proceso se puede describir en los siguientes pasos:

• Captación del viento: Los aerogeneradores están compuestos por grandes hélices o palas, llamadas rotores, que capturan la energía cinética del viento en movimiento. Estos rotores están conectados a un eje principal.
• Rotación de los rotores: Cuando el viento sopla, ejerce una fuerza sobre las palas del aerogenerador, lo que hace que los rotores giren alrededor de su eje. La velocidad de rotación depende de la velocidad del viento.
• Generador: El eje principal del aerogenerador está conectado a un generador eléctrico. A medida que los rotores giran, el eje del generador también se pone en movimiento, lo que genera energía mecánica.
• Conversión en energía eléctrica: El generador utiliza el principio de inducción electromagnética para transformar la energía mecánica en energía eléctrica. El movimiento del eje del generador hace que las bobinas de alambre en su interior corten líneas de flujo magnético, generando corriente eléctrica.
• Control y sistema de transmisión: La energía eléctrica generada se somete a un proceso de control y regulación para asegurar su calidad y estabilidad. Luego, la electricidad se transmite a través de cables y líneas de transmisión para llevarla a los puntos de consumo.

1. Componentes principales

A continuación, vamos a enumerar las diferentes partes de una central eólica:

• Góndola: consta del bastidor y la carcasa que protege el aerogenerador. Podemos localizar la góndola sobre la torre.
• Palas del rotor: estas son las encargadas de aprovechar la energía cinética de las corrientes de viento. El tamaño de las mismas es de gran importancia. Por esta razón las empresas están instalando palas de un mayor tamaño, aprovechando así mejor la fuerza del viento. Habitualmente tienen unas dimensiones de 20 metros, aproximadamente.
• Buje: el buje del rotor se ubica en el eje de baja velocidad del generador.
• Eje de baja velocidad: su función es encargarse de la conexión entre el buje del rotor y el multiplicador.
• Multiplicador: su función es conseguir que el eje de alta velocidad gire hasta 50 veces más rápido que el de baja velocidad. El multiplicador tiene el eje de baja velocidad a su izquierda, mientras que el eje de alta velocidad se ubica a su derecha.
• Eje de alta velocidad: esta pieza permite funcionar el generador eléctrico porque puede girar a 1.500 r.p.m.
• Generador eléctrico: la potencia puede oscilar entre los 500 y 1.500 kW en las instalaciones eólicas más recientes.
• Controlador electrónico: es el ordenador que se encarga de controlar el funcionamiento de la central eólica. El controlador electrónico monitoriza las condiciones del aerogenerador y controla el mecanismo de orientación.
• Unidad de refrigeración: posee un ventilador para enfriar el generador eléctrico. 
• Torre: es la estructura de mayor tamaño, cuya función es sostener la góndola y el rotor. Cada vez las torres son más altas, pudiendo oscilar entre los 40 y 60 metros.
• Mecanismo de orientación: gracias al controlador electrónico aprovecha la dirección del viento, orientándose según las corrientes.
• Anemómetro y veleta: emite señales que aprovecha el controlador electrónico de la central eólica para activarla cuando el viento llega hasta los 5 m/s.  Además, para la central eólica cuando el viento supera los 25 m/s.  (GARRIGUES, 2015)

1. Descripción de equipos de generación

Los componentes principales de una central eólica (también conocida como parque eólico) son los siguientes:

1. Aerogeneradores: Son las estructuras que convierten la energía cinética del viento en energía eléctrica. Cada aerogenerador consta de los siguientes componentes:

1. Rotor: Consiste en una serie de palas o hélices que capturan la energía cinética del viento y lo convierten en energía mecánica de rotación. Las palas están diseñadas para maximizar la eficiencia aerodinámica y giran alrededor de un eje horizontal o vertical.
2. Generador: Se encuentra en el interior del aerogenerador y convierte la energía mecánica del rotor en energía eléctrica. Utiliza el principio de inducción electromagnética, donde el movimiento del eje del generador genera corriente eléctrica a través de bobinas y campos magnéticos.
3. Torre: Es la estructura que soporta el rotor y el generador. La altura de la torre varía dependiendo de la potencia y el diseño del aerogenerador. Una torre más alta permite captar vientos más fuertes y constantes.

1. Sistema de control: Es el encargado de supervisar y regular el funcionamiento de los aerogeneradores. Controla parámetros como la velocidad del rotor, el ángulo de las palas y el arranque y parada de los aerogeneradores. También realiza el monitoreo y diagnóstico de posibles fallas en el equipo.
2. Infraestructura de conexión: Incluye las subestaciones eléctricas y las líneas de transmisión que transportan la electricidad generada por los aerogeneradores hacia la red eléctrica. Las subestaciones transforman y distribuyen la energía eléctrica a niveles adecuados para su transporte y consumo.
3. Sistemas de almacenamiento de energía (opcional): Algunas centrales eólicas pueden contar con sistemas de almacenamiento de energía, como baterías, que permiten almacenar el exceso de energía generada y liberarla en momentos de baja producción eólica. Esto ayuda a estabilizar la entrega de energía a la red eléctrica.

1. Normas técnicas para los equipos de generación

Las turbinas eólicas están sujetas a normas técnicas y regulaciones tanto a nivel internacional como en cada país específico. A continuación, se mencionan algunas normas técnicas ampliamente utilizadas para las turbinas eólicas: