Desde que los agricultores de todo el país comenzaron a usar turbinas eólicas para bombear agua en el siglo XIX, los estadounidenses han entendido los beneficios de la energía eólica. La crisis energética de la década de 1970 subrayó la importancia de la energía eólica como fuente de energía barata, limpia y renovable, y la Ley de Política Energética de 1992 tomó medidas para impulsar su desarrollo. Las turbinas eólicas no son difíciles de entender y se están volviendo cada vez más eficientes, potentes y omnipresentes.
Generación de electricidad por inducción
El principio detrás de la generación de energía en una turbina eólica es básicamente el mismo que detrás de la energía hidroeléctrica, los combustibles fósiles e incluso la energía nuclear. El corazón de la turbina es una bobina de inducción magnética que genera corriente alterna cuando un rotor magnetizado gira alrededor o dentro de un estator estacionario. En el caso de una turbina eólica, es el viento el que suministra la energía para hacer girar el rotor. La electricidad que produce el generador viaja a lo largo de las líneas de transmisión para ser utilizada directamente por el propietario de la turbina o para ingresar a una red para su distribución a los clientes de servicios públicos.
Componentes de una turbina
El cuerpo principal de una turbina eólica es el góndola, que alberga el generador así como una serie de engranajes impulsores. La cuchillas están unidos a la eje, y la góndola se asienta sobre un torre que sea lo más alto posible para permitir que las palas atrapen la máxima cantidad de viento. La góndola también alberga un controlador que recibe datos de un anemómetro, que mide la velocidad del viento, y un veleta, que mide la dirección del viento. El controlador puede iniciar y detener la turbina, así como realizar ajustes para compensar la velocidad del viento. La góndola también alberga un mecanismo freno que bloquea las cuchillas y un impulso de tono que ajusta el ángulo de la hoja para minimizar la sustentación en vientos fuertes.
La función de los engranajes
Cuando sopla el viento, el controlador orienta la góndola hacia él y las palas de forma especial comienzan a girar lentamente. Es difícil de creer mientras se observa desde el suelo que una rotación tan lenta... aproximadamente 20 rpm en unidades industriales: puede producir electricidad, pero los engranajes dentro de la góndola aumentan la rotación velocidad del eje del rotor del generador entre 1200 y 1800 rpm, que es suficiente para generar electricidad. No es importante que las cuchillas giren rápidamente; de hecho, representan un peligro para las aves y las personas en el suelo si giran demasiado rápido. Las palas están finamente equilibradas para generar energía incluso con vientos suaves, y el controlador de tono y el controlador las ralentizan cuando el viento es fuerte.
Diseños en evolución
Las turbinas eólicas residenciales más pequeñas a menudo incorporan eje vertical Sistemas de palas: estos convierten la energía eólica en electricidad según el mismo principio que las turbinas de eje horizontal, y pueden ser lo suficientemente pequeños como para montarlos en el techo de una casa. El perfeccionamiento del diseño de las palas para atrapar mejor el viento es un importante desarrollo continuo para las turbinas de eje horizontal industriales y residenciales. Además, los fabricantes están produciendo palas más largas y torres más altas para que las turbinas puedan aprovechar los vientos más rápidos en altitudes más altas. La mayoría de las turbinas ahora incluyen amortiguadores de vibraciones para reducir el ruido y controles de paso activos para garantizar que las turbinas puedan continuar girando de manera segura y generar electricidad incluso con vientos fuertes.