Aerogenerador: funcionamiento y características

Dependiendo de las condiciones atmosféricas, los aerogeneradores operan en un determinado rango de viento entre 11 y 90 km/h. Abajo, el viento es demasiado débil para operar el rotor, y más allá, los operadores activan un sistema de frenado que permite que las palas se bloqueen progresivamente. Esta medida de precaución ayuda a prevenir daños o desgaste prematuro en caso de tormenta o ciclón.

Las palas de la turbina eólica funcionan según el mismo principio que el ala de un avión. Cuando sopla el viento, se produce una diferencia de presión entre la cara delantera y la cara trasera de las palas. La fuerza aerodinámica así creada pone en movimiento el rotor, que luego gira a una velocidad de entre cinco y quince revoluciones por minuto. Sin embargo, para producir electricidad, el generador debe girar entre 1.000 y 2.000 revoluciones por minuto; el papel de la caja de cambios es acelerar la velocidad de rotación para producir energía eólica.

El generador produce electricidad con un voltaje entre 600 y 1000 voltios. Esta corriente eléctrica pasa luego por un convertidor ajustando la frecuencia a 50 Hz (Europa) para poder inyectarla a la red eléctrica. Un transformador se encarga de aumentar el voltaje a 20.000 o 20.000 voltios.

La estructura de un aerogenerador.

El mástil

Optimiza la eficiencia del aerogenerador colocando el rotor a una altura donde los vientos son más potentes y regulares. El poste suele ser de hormigón o acero, pero algunos también están experimentando con madera. En el interior, un montacargas permite a los técnicos trabajar en los elementos mecánicos ubicados en la canasta.

Plataforma

Alberga los componentes mecánicos y electrónicos, incluidos el generador, el eje de transmisión, la caja de cambios, etc. La góndola se puede orientar para posicionarse idealmente en relación con el viento.

El rotor

Generalmente se compone de tres palas y la nariz, el asiento del control del rotor. Las palas utilizan materiales compuestos ligeros y resistentes similares a los que se utilizan para los cascos de los barcos o las alas de los aviones (fibra de vidrio, fibra de carbono, poliéster o resinas epoxi). Estos materiales compuestos a menudo se derivan de productos petroquímicos y son muy difíciles de reciclar. Un artículo de la revista Forbes lo expresó así en un artículo publicado en 2020:

“Decenas de miles de hojas viejas necesitan ser reemplazadas en todo el mundo y la mayoría terminará en vertederos. "

Altura, tamaño de pala y potencia de un aerogenerador

El tamaño de un aerogenerador suele ser más del doble de la longitud de las palas. El aumento del tamaño de las palas permite reducir el umbral de viento que provoca la rotación del rotor. Los aerogeneradores más altos superan los 200 m en el extremo de la pala con un buje colocado a más de 150 m.

Los aerogeneradores más potentes actualmente en funcionamiento o próximamente en el mercado alcanzan los 8 MW. Entre las principales firmas del sector de la energía eólica encontramos a Vestas, Goldwind, Enercon, GE Wind y Siemens-Gamesa.

Dentro de la sociedad industrial, la carrera por el gigantismo no tiene límites.

Velocidad de rotación

La velocidad del rotor se mide en revoluciones por minuto y depende del tamaño del rotor. Cuanto más grande es, más lento gira. Generalmente, para una turbina de varios megavatios, la velocidad de rotación está entre 5 y 15 (incluso 20) rpm.

En la punta de la pala, la velocidad puede superar los 200 km/h, o incluso alcanzar los 300 km/h. Por lo tanto, las palas están sujetas a grandes fuerzas incluso a velocidades del viento relativamente bajas.

Esquema de un aerogenerador doméstico

Mucha gente imagina conseguir la autonomía energética instalando un aerogenerador doméstico. Nada más lejos de la realidad. 

El diagrama anterior ilustra bien el nivel de complejidad de un aerogenerador moderno, incluso de tamaño modesto y destinado a uso doméstico. Tal sistema no tiene nada que ver con los molinos de viento que se usan para moler el grano o con las turbinas eólicas mecánicas que se usan para bombear agua de un pozo que podría construirse usando el conocimiento local, usando recursos locales.

Energía eólica terrestre y sus impactos

Los aerogeneradores terrestres son los más antiguos y visibles; su desarrollo sigue afeando el campo del campo y echando a perder la existencia de las poblaciones rurales. Estas máquinas miden en promedio de 80 a 125 metros de altura para un peso de hasta 300 toneladas. En el campo donde están instalados estos monstruos de acero y hormigón, las molestias van en aumento. Desde la instalación del parque eólico Nozay, por ejemplo, “las  vacas se mueren y los humanos enferman  ”, informó el medio Reporterre en 2019.

En Estados Unidos, uno de los tres países con China y Alemania que ha instalado las mayores capacidades de generación de energía eólica (onshore y offshore)), American Bird Conservancy informa que la energía eólica mata al menos 500.000 aves cada año. Muchas aves son literalmente destrozadas por las aspas de los rotores de las turbinas eólicas. Considerando los impactos indirectos (pérdida de hábitat, colisión con nuevas líneas de alta tensión e infraestructura instalada para plantas eólicas, etc.), esta cifra podría superar el millón. Las aves están desapareciendo a un ritmo alarmante en todos los países industrializados debido a múltiples causas (colisiones con edificios, automóviles y líneas eléctricas, destrucción del hábitat, exterminio de insectos, depredación de gatos, etc.)

Viento en el mar o en alta mar y sus impactos

Más recientemente, los fabricantes han comenzado a instalar aerogeneradores en el mar para aprovechar los vientos más sostenidos y regulares de la costa. Su instalación y mantenimiento son mucho más costosos debido a los costes de construcción, conexión a la red y la intervención de los técnicos, muchas veces realizada en helicóptero (las góndolas están equipadas con un helipuerto). El parque eólico marino aprovechó las embarcaciones autoelevables desarrolladas por la industria del petróleo y el gas para la instalación de plataformas petroleras marinas, con sus pilares bajando al agua hasta el lecho marino para levantar el casco fuera del agua del mar. los barcos y su enorme grúa pueden operar sin ser molestados por el oleaje.

La industria eólica marina, con sus máquinas batiendo récords de gigantismo -monstruos de 13 a 15 megavatios pronto podrían alcanzar o incluso superar la altura de la Torre Eiffel (300 m)- se convertirá casi con certeza en un desastre ecológico mundial si su desarrollo se acelera. . Al igual que con los parques eólicos terrestres , las turbinas eólicas marinas representan un peligro para las aves marinas y migratorias. Sin embargo, se sabe relativamente poco sobre el impacto a largo plazo de la energía eólica marina en ecosistemas oceánicos altamente complejos.

Los científicos han notado, por ejemplo, que el ruido de los pozos necesarios para sentar las bases de las turbinas eólicas marinas ahuyenta a los mamíferos marinos. La electricidad que fluye a través de los cables submarinos podría perturbar a los tiburones y las rayas que utilizan la corriente electromagnética para encontrar su camino y cazar a sus presas. Añadamos que la ONG Sea Shepherd hace campaña contra la instalación de 62 aerogeneradores de más de 200 metros de altura en la bahía de Saint-Brieuc, en Bretaña.

La industria eólica, gran consumidora de recursos mineros

Una infografía titulada Climate Smart Mining publicada por el Banco Mundial nos da las cantidades de materiales necesarios para construir una sola turbina eólica de 3 megavatios y 150 metros de altura:

• 1.200 toneladas de hormigón;
• 335 toneladas de acero;
• 4,7 toneladas de cobre;
• 3 toneladas de aluminio;
• 2 toneladas de tierras raras;
• Otros materiales: zinc y molibdeno.

Huelga decir que estos materiales no crecen en los árboles y que, por tanto, será necesario dinamitar, triturar y arrancar millones de toneladas de rocas de la corteza terrestre para desplegar estas fabulosas nuevas energías presentadas como "verdes" y "limpias".

Además, el Banco Mundial especifica en una oración que la demanda de metales crecerá significativamente, ya que se espera que la capacidad total de generación de energía eólica aumente en un 63 % para 2023. En cuanto al cobre, agrega que la mayor cantidad de cobre tendrá que ser extraído en los próximos 25 años como en los últimos 5.000 años para satisfacer la demanda mundial, es decir, 550 millones de toneladas. Esta demanda en rápido crecimiento no proviene solo de las turbinas eólicas, sino de los desarrollos tecnológicos e industriales actuales y futuros: paneles solares, automóviles eléctricos, centros de datos ("centros de datos"), objetos conectados, teléfonos inteligentes , computadoras, pantallas, el sector energético . , etc 

Fuente: greenwashingeconomy.com