Desde hace mucho tiempo, el hombre intenta obtener beneficios de la energía del viento. Ya los egipcios,
3000 años a.C., la aprovechaban empleando velas para impulsar sus barcos. Hacia el año 700 d.C., en la
antigua Persia (actualmente Irán), se encontraban los primeros molinos de los que se tiene conocimiento,
utilizados para el riego y para moler granos. En Europa, a partir del siglo XII, se desarrolló el
diseño de los molinos, que se convirtieron en un importante instrumento para proveer de energía a
diversas actividades del hombre.
Con la utilización del petróleo como combustible, la energía eólica fue cayendo en
desuso. Sin embargo, en la actualidad, la escasez del petróleo y la contaminación atmosférica
producida por la combustión de sus derivados impulsan al hombre a desarrollar aún más la
tecnología para aprovechar la energía eólica. Esta forma de energía, junto a la solar, la
hidroeléctrica, la geotérmica y la de la biomasa constituyen una alternativa como fuentes limpias de
energía.
En el año 2000, como en la antigua Grecia, el hombre vuelve a rendir tributo a Eolo, el dios del
viento.
Los generadores eólicos, o aerogeneradores, son dispositivos capaces de convertir la energía eólica en energía eléctrica.
La energía eólica es la energía de movimiento -energía cinética- de las moléculas de los gases del aire. Cuando el aire empuja las aspas o palas de la hélice de un molino, parte de esta energía se convierte en energía de rotación de la hélice, que a su vez es transferida a la rotación de un eje. La rotación del eje puede utilizarse para realizar trabajo, como mover maquinarias o bombear agua; en los aerogeneradores, hace mover una turbina generadora de electricidad.
Como fuente de energía, el viento tiene la ventaja de ser gratuito, inagotable y no contaminante. Sin embargo, su aprovechamiento no es sencillo ya que el viento es muy variable: sufre cambios permanentes en su dirección y velocidad; puede incrementarse, repentinamente, pasando de la calma a una ráfaga o tormenta.
Por lo tanto, el uso de esta forma de energía exige la implementación de una tecnología que se adapte a estas condiciones y requiere materiales y mecanismos especiales que aumentan los costos. Dadas las variaciones del viento son necesarios sistemas de almacenamiento, como baterías y acumuladores, que permitan mantener la provisión de energía cuando el viento es escaso.
Mientras que la producción de energía mediante la combustión del petróleo es
relativamente sencilla y constante, y de precio aún accesible, el costo de la electricidad producida por un
aerogenerador depende en gran medida de su eficiencia.
El diseño aerodinámico es uno de los varios factores que determinan el rendimiento de un generador eólico. Involucra la ubicación del eje de rotación, el número, el tamaño y la forma de las palas, la altura de la torre y las propiedades de los materiales empleados.
Los primeros molinos tenían un eje con palas verticales que podían girar con el viento proveniente de cualquier dirección.
Más tarde se desarrollaron molinos con rotores horizontales que cambian de posición según la dirección del viento.
Otros aspectos a considerar son los mecanismos de adaptación a los cambios de dirección y velocidad del viento, la transmisión del movimiento a la turbina generadora de electricidad, los sistemas acumuladores de energía y el control del funcionamiento del aerogenerador.
Uno de los mecanismos utilizados para orientar la hélice es el de la cola pivotante que tienen los molinos de bombeo de agua en el campo.
La potencia obtenida de un generador depende del área barrida por las palas, es decir, de su longitud, y
aumenta según la velocidad del viento al cubo. La forma y orientación de las palas es muy importante:
en las palas curvadas, los bordes que enfrentan al viento son más anchos. Eso les permite girar más
rápido, debido a que al empuje del viento se suman las fuerzas de sustentación , como las que
actúan en las alas de los aviones. Sin embargo, la eficiencia es mayor cuando las hélices tienen menos
palas, ya que la estela que deja una, frena a la que le sigue.
El uso de los generadores eólicos depende del tamaño y potencia que presentan. Los pequeños generadores, de baja potencia, se utilizan localmente; se colocan en techos de viviendas o mástiles de embarcaciones. Los de alta potencia tienen grandes dimensiones (altura de la torre: 35-55 m, diámetro de la hélice de 3 palas: 40-60 m) y se instalan en gran número en plantas generadoras de electricidad llamadas parques o granjas eólicas. Las más grandes se encuentran en California (EE.UU.) y producen cantidades de energía similares a las de una central nuclear.
Aerogeneradores de tres palas en un parque eólico. Si bien en Europa y los EE.UU. la energía
eólica alcanza gran desarrollo, la energía eléctrica producida por este medio
difícilmente supera el 2% del total. Se espera un futuro incremento a nivel mundial de esta forma de producir
electricidad para reemplazar a los combustibles fósiles, como el petróleo y el carbón. En este
sentido, la Comunidad Económica Europea pretende que las formas de energía no contaminantes superen el
22% en los próximos diez años. Para lograrlo deberán renovarse los esfuerzos realizados durante
siglos por nuestros antepasados para dominar el viento.
Central Nuclear: planta productora de energía eléctrica a partir de combustibles
radiactivos como el uranio.
Diseño aerodinámico: forma que permite que el aire se deslice sobre la superficie de un objeto con un mínimo de efecto de frenado.
Eficiencia: medida de la efectividad de una acción o proceso.
Eje: línea o barra que pasa por el centro de un objeto giratorio, como una rueda o una hélice, alrededor de la cual dicho objeto gira.
Energía: poder, capacidad para realizar trabajo.
Energía de la biomasa: energía renovable producida por la combustión de sustancias obtenidas de seres vivos.
Energía de rotación: energía cinética, o de movimiento, debida a la rotación de un cuerpo, como por ejemplo un eje.
Energía eléctrica: energía producida por una corriente eléctrica, como el movimiento de electrones en un cable.
Energía geotérmica: energía producida por el calor que emana de las profundidades de la Tierra.
Energía hidroeléctrica: energía eléctrica producida por el movimiento del agua.
Energía solar: energía obtenida del Sol, es aprovechada gracias a un dispositivo que capta los rayos solares.
Estela: rastro que deja tras de sí en el aire o en el agua un cuerpo en movimiento.
Fuerza: efecto sobre un cuerpo que tiende a cambiar su movimiento. En física se define como el producto de la masa por la aceleración (F = masa x aceleración).
Potencia: energía entregada en la unidad de tiempo: energía / tiempo.
Rendimiento: medida de la eficiencia de un proceso. Es la fracción del máximo resultado teórico posible.
Sustentación: acción de mantener suspendido un cuerpo.
Tecnología: actividad o estudio que utiliza conocimientos científicos con fines prácticos.
Trabajo: acción de una fuerza a lo largo de una cierta distancia. Se calcula como el
producto de las fuerzas por la distancia. T= fuerza x distancia.