Energía eólica


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Fig. 1. Granja eólica en Tejas.[1]

La energía eólica es una manera de generar electricidad por medio del viento. La energía eólica aprovecha el flujo de energía primaria de la atmósfera generado por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra por el Sol. Por tanto, la energía eólica es una forma indirecta de aprovechar de la energía solar. La energía eólica se convierte en energía eléctrica mediante turbinas eólicas.[2]

Recurso eólico

Hay varios factores que influyen en el recurso eólico potencial de una zona. Los tres principales factores que influyen en la producción de energía son: la velocidad del viento, la densidad del aire y el radio de las palas.[3] Los aerogeneradores tienen que estar en zonas con mucho viento de forma regular, lo que es más importante que tener vientos fuertes ocasionales.

Velocidad del viento

Fig. 2. Potencia (en unidades arbitrarias) de una turbina de 1 MW a funcion de la velocidad del viento.[4]

La velocidad del viento determina en gran medida la cantidad de electricidad generada por una turbina. Una mayor velocidad del viento genera más energía porque los vientos más fuertes permiten que las palas giren más rápido[3]. Una rotación más rápida se traduce en más potencia mecánica y más energía eléctrica convertida por el generador. En la Fig. 2 se muestra la relación entre la velocidad del viento y la potencia de una turbina eólica típica.

Las turbinas están diseñadas para funcionar dentro de un rango específico de velocidades del viento. Los límites del rango se conocen como velocidad de entrada y velocidad de salida[5]. La velocidad de entrada es el punto en el que el aerogenerador es capaz de generar energía. Entre la velocidad de conexión y la velocidad nominal, en la que se alcanza la potencia máxima, la potencia aumenta cúbicamente con la velocidad del viento. Por ejemplo, si la velocidad del viento se duplica, la potencia aumentará 8 veces. Esta relación cúbica es lo que hace que la velocidad del viento sea un factor tan importante para la energía eólica. Esta dependencia cúbica se reduce a la velocidad nominal del viento. Esto lleva a la parte relativamente plana de la curva de la Fig. 2, por lo que la dependencia cúbica se da durante las velocidades inferiores a 15 m/s (54 km/h).

La velocidad de desconexión es el punto en el que la turbina debe apagarse para evitar daños en el equipo. Las velocidades de entrada y salida están relacionadas con el diseño y el tamaño de la turbina y se deciden antes de la construcción.[6]

Densidad del aire

La potencia está relacionada con la densidad del aire local, que es una función de la altitud, la presión y la temperatura. El aire denso ejerce más presión sobre los rotores, lo que se traduce en una mayor potencia.[7]

Diseño de la turbina

Los aerogeneradores se diseñan para maximizar el radio de las palas del rotor para maximizar la potencia. Las palas más grandes permiten a la turbina capturar más energía cinética del viento al mover más aire a través de los rotores[8]. Sin embargo, las palas más grandes requieren más espacio y mayores velocidades del viento para funcionar. Por regla general, las turbinas están separadas cuatro veces el diámetro del rotor[6]. Esta distancia es necesaria para evitar las interferencias entre las turbinas, que reducen la potencia[5]. La distancia relativa entre los aerogeneradores es visible en la Fig. 1.

Gráfico interactivo

La energía eólica ha crecido con bastante rapidez en muchas regiones; explore los datos siguientes para ver cómo ha aumentado la energía eólica en diferentes países.[9]

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Referencias

  1. Wikimedia Commons [Online], Available: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg#/media/File:GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg
  2. Wind Energy Development. (August 18, 2015). Wind Energy Basics [Online], Available: http://windeis.anl.gov/guide/basics/
  3. 3,0 3,1 European Wind Energy Association. (2013, Nov. 4). How a Wind Turbine Works [Online]. Available: http://www.ewea.org/wind-energy-basics/how-a-wind-turbine-works/
  4. Adapted from: R. Wolfson, Energy, Environment and Climate, 2nd ed. New York: Norton, 2012. and WindPowerProgram, [Online], Available: http://www.wind-power-program.com/popups/powercurve.htm
  5. 5,0 5,1 D. Wood, private communication, Oct. 2013.
  6. 6,0 6,1 Energy Research Unit (n.d.). (2013, Nov. 4). Energy Research Unit Meteorological Data [Online]. Available: http://www.elm.eru.rl.ac.uk/ins4.html
  7. WindTurbines.net (2013, Nov. 4). Factors Affecting Wind Turbine Efficiency [Online]. Available: http://www.slideshare.net/windturbinesnet/factors-affecting-wind-turbine-efficiency-7146602
  8. Orenda. (2013, Nov. 4). Does Wind Turbine Blade Length Really Matter? [Online]. Available: http://orendaenergy.com/does-wind-turbine-blade-length-really-matter/
  9. BP Worldwide. (2014, July 1). Statistical Review of World Energy 2017 [Online]. Available: https://calculators.io/statistical-review-of-world-energy/

Autores y redactores

Ethan Boechler, Allison Campbell, Jonathan Elbaz, Fatima Garcia, Jordan Hanania, Braden Heffernan, James Jenden, Ellen Lloyd, Luisa Vargas Suarez, Jason Donev
Última actualización: 28 septiembre, 2021
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