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Energías Renovables

De la A a la Z; el glosario básico de la energía eólica

La energía eólica se está convirtiendo en un elemento muy presente en nuestros paisajes y también en el impacto energético. Conocer sus términos básicos ayuda a entender mejor la importancia de esta fuente de energía

En muchas ocasiones, la tecnificación de los términos dentro de un campo, provoca que las personas menos formadas en el mismo sientan que se les está ‘hablando en chino’, generando así una especie de rechazo o apatía hacia ese área de conocimiento.

Situación parecida se vive ocurre con las energías renovables, un sector relativamente nuevo y donde cada día se van sumando más descubrimientos y avances, y con ellos mucha más terminología.

En el caso de la energía eólica, cada vez es más común vislumbrar a lo lejos los altos molinos que la mueven, comenzando a convertirse en elementos habituales del paisaje en zonas como por ejemplo La Mancha, tierra de ‘gigantes’.

Para poder entender mucho mejor todo lo que rodea a esta forma de producir energía a través del aire, Fundeen, la plataforma que permite invertir en proyectos de energías renovables, trae un ‘minidiccionario’ en forma de glosario para entender los términos básicos dentro de este campo.

Glosario de la energía eólica

Aerogenerador: Máquina productora – generadora de electricidad que transforma la energía cinética del viento en energía mecánica y posteriormente esta energía mecánica en energía eléctrica. Sus componentes en el caso de grandes máquinas son las palas, el buje, la góndola, el eje de baja velocidad, el multiplicador, el eje de alta velocidad, el freno, el generador eléctrico, los sistemas de control, de orientación, de refrigerador, e hidráulico, la torre, el anemómetro, y la veleta.

Alabe: Es la denominación con la que se designa al perfil de la sección recta de una pala. Dicho perfil variará normalmente en su geometría en la dirección del eje de la pala.

Aleta fija: Es una superficie plana que se coloca solidariamente en la carcasa de la eólica en cuestión y paralela a las hélices del rotor, de tal forma que al ser empujada por fuertes vientos, se aproveche este empuje para sacar al rotor de la dirección del viento, disminuyendo así la superficie de captación y por tanto la velocidad. Es un sistema de regulación empleado principalmente en eólicas lentas con aplicación a bombeo.

Amperio o ampere: Es la unidad de intensidad de corriente eléctrica. Es la cantidad de electricidad que pasa por un conductor por un segundo. La corriente está relacionada con la potencia expresada en watts o vatios de la siguiente forma: P (potencia/voltios)= I (corriente/amperios) x V (voltaje/voltios).

Anemómetro: instrumento que se utiliza para medir la velocidad del viento. Sus señales son empleadas por el controlador electrónico para conectar el aerogenerador cuando el viento alcance la velocidad de arranque. Si la velocidad es superior a la de corte, el ordenador parará el aerogenerador para evitar desperfectos en el mismo.

Bridas: Las secciones de la torre de un aerogenerador son atornilladas usando bridas de acero laminado en caliente, soldada a los extremos de cada sección de la torre.

Buje: Centro del rotor donde se acoplan las palas.

Coeficiente de potencia: El coeficiente de potencia mide la eficiencia con la que el aerogenerador convierte la energía eólica en electricidad. Se obtiene dividiendo la potencia eléctrica disponible entre la potencia eólica de entrada.

Conexión directa a red: En la conexión directa a red, el generador está directamente conectado a la red de corriente alterna, generalmente trifásica.

Corona: Denominación dada al rodamiento que se encuentra en los aerogeneradores entre la torre y la góndola o bastidor. Los esfuerzos mecánicos a los que se va a encontrar sometido este elemento serán grandes pues es el elemento que proporciona la unión solidaria a la góndola, yendo atornillada sobre ésta con la torre. Su función es la de permitir el giro de la góndola junto con el buje y las palas para así permitir que el aerogenerador pueda orientarse enfrentándose a la dirección del viento.

Curva de potencia: Es un gráfico que indica cuál será la potencia eléctrica disponible en el aerogenerador a diferentes velocidades de viento.

Deflector: Elemento que se instala en algunas eólicas, como en el rotor a sotavento, con la finalidad de que actúe como sistema de regulación para la misma, de tal forma que impida que el rotor del molino alcance velocidades de embalamiento frente a vientos de alta velocidad. Normalmente es una pequeña pieza que se puede montar en las palas aerodinámicas, de tal forma que ante fuertes vientos estas palas pierden la aerodinámica debido a una deformación por el empuje del propio viento sobre dicha pieza, perdiendo de esta forma velocidad el rotor de la máquina.

Densidad de potencia: La densidad de potencia calcula la distribución de energía eólica a diferentes velocidades del viento. Se obtiene multiplicando la potencia de cada velocidad del viento por la probabilidad del viento de la gráfica de Weibull.

Densidad del aire: La energía cinética del viento depende de la densidad del aire, es decir, de su masa por unidad de volumen, esto es, cuanto ‘más pesado’ sea el aire, más energía recibirá la turbina.

Disponibilidad: Relación entre el número de horas en las que un aerogenerador produce energía y el número de horas en que han existido velocidades de viento dentro del rango de funcionamiento del aerogenerador.

Eje de la hélice: Es la denominación que se da al eje de rotación de la hélice. Es el centro de la superficie de barrido, también se conoce como eje de baja velocidad y es el que une el rotor constituido por buje y palas con el multiplicador.

Eje de la pala: Es el eje longitudinal alrededor del cual se puede hacer variar la inclinación de la pala respecto al plano de rotación de la hélice.

Embalamiento: Concepto que representa la velocidad de rotación de una hélice para la cual se producen vibraciones que pueden acabar destruyéndola. El factor que nos indica si se produce embalamiento es la velocidad específica, cuando alcanza el valor de u/v =12.

Energía Eólica: Energía eléctrica obtenida de parques eólicos o de máquinas eólicas aisladas. Se obtiene al convertir la energía cinética del viento en energía mecánica en el rotor, siendo este el encargado de accionar la máquina eléctrica correspondiente que generará la energía eléctrica. Es una energía renovable

Energía Cinética: La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde su posición de equilibrio hasta una velocidad dada.

Eólica de arrastre diferencial: Es una eólica vertical constituida por cuerpos cóncavos-convexos cuyo movimiento de rotación es producido por la diferencia de presiones que aparecen entre la parte cóncava y la parte convexa. El empuje del viento sobre la parte cóncava es más intenso que sobre la cara convexa.

Eólica de pala giratoria: Es una eólica vertical constituida por una veleta y cuatro palas. Giran sobre sí mismas en unas ruedas dentadas transmitiendo estas a su vez el movimiento a una cadena que moverá un mecanismo epicicloidal que es el que transmitirá el giro al elemento generador.

Eólica de pantalla: Es una eólica vertical constituida por un rotor formado por palas rectas que se orientan radialmente entorno al eje, este conjunto se completa con una pantalla un deflector y un timón que sirve para orientar la pantalla

Eólica rápida: Es una clasificación de eólicas horizontales según su velocidad de giro. Normalmente se corresponde con rotores de bajo número de palas, de 2 a 4. Presentan bajo par de arranque, pero altas velocidades. Necesitan unas velocidades de viento mínimas de 5 m/s. Su aplicación principal es la generación eléctrica.

Eólica vertical: Son máquinas encargadas de captar y transformar la energía cinética del viento. Su característica es que su eje de rotación principal queda localizado en posición vertical.

Factor de carga: Para conocer la producción anual de energía de un aerogenerador se divide la producción anual de energía entre la producción teórica máxima, si la máquina estuviera funcionando a su potencia nominal (máxima) durante las 8.760 horas del año. Este factor suele rondar el 20 o 30%.

Góndola: Es donde se encuentran el multiplicador y el generador eléctrico, dos de los componentes claves del aerogenerador. Para acceder al interior de la góndola ha de hacerse desde la torre de la turbina. El rotor del aerogenerador, formado por las palas y el buje, está situado a la izquierda de la góndola.

Hélice: Es el elemento principal de una instalación eólica. Está formada por el conjunto de palas que se colocan solidariamente sobre el buje de la máquina.

Hertzio o Hz: Medida de frecuencia o número de ciclos de onda por segundo

Instalación eólica: Conjunto de elementos interconexionados entre sí para realizar una captación y transformación energética. Estos elementos serían los siguientes: un aerogenerador o molino, unos acumuladores o baterías, un regulador de baterías y un inversor.

Isoventas: Líneas de un mapa eólico que unen puntos de igual velocidad media de viento, debiendo ser especificadas previamente las condiciones de determinación de la velocidad media.

Mapa eólico: Proporciona una información global sobre niveles medios de los vientos referidos a una zona geográfica concreta. La información puede venir referenciada en velocidades medias o potencias medias por metro cuadrado.

Multiplicador: Sistema mecánico inverso al reductor de velocidad que mediante un conjunto de engranajes comunica al eje arrastrado o de salida una velocidad de giro mayor que la del eje motor o de entrada.

Mecanismo de orientación: Es utilizado en el aerogenerador para girar el rotor de la turbina en contra del viento, de forma que pase a través del roto la mayor proporción de viento.

Multiplicador: Es el sistema mecánico que mediante un conjunto de engranes comunica al eje de salida una velocidad de giro mayor que al eje de entrada.

Nariz: Terminación cónica del buje de los aerogeneradores.

Glosario de la energía eólica
Nariz de una aerogenerador

Número de horas equivalentes: Parámetro usado en la caracterización del aprovechamiento de la energía eólica que es igual a la razón entre la energía generada durante un año y la potencia nominal de la máquina.

Pala: Es el principal elemento constitutivo de los aerogeneradores o molinos que ha de interaccionar con el viento. Este elemento estará sometido a una fuerza ascensional, debido al empuje del viento, que es la encargada de hacer girar el buje y rotor de la máquina. Es un elemento normalmente de sofisticado diseño aerodinámico.

Panémona: Es una eólica vertical del tipo de arrastre diferencial. Su nombre le viene del griego, -pan- que significa todos y -anemos- que significa viento, por lo que como el resto de eólicas de arrastre diferencial, podrá funcionar con todos los vientos cualquiera que sea su dirección. Sus palas tienen forma de -S- invertida y normalmente se montan dos palas sobre un eje por la parte central de la -S- y separadas 90 º. Su origen es China.

Parque eólico: Terreno con un determinado potencial eólico en el que se han instalado un conjunto de aerogeneradores con la finalidad de producir energía eléctrica. La distribución en planta de los aerogeneradores ha de ser tal que se intente minimizar el efecto entre máquinas, debido a la perdida de velocidad que experimenta el viento tras superar la superficie barrida por la máquina.

Parpadeo: Término con el que se denomina al molesto efecto que se produce cuando las palas del rotor de una máquina eólica interceptan la luz solar en su movimiento giratorio, originándose un efecto de luz-sombra consecutivamente sobre un objeto concreto.

Potencia: Cantidad de energía consumida por unidad de tiempo. Unidad de potencia W (vatio), un kilovatio (KW) son 1.000 vatios, un megavatio (MW) son 1.000.000 vatios.

Potencia eólica disponible: Es la potencia teórica máxima que de una máquina eólica se podría obtener. Está limitada por el teorema de Betz, y el valor final es Pmax = 0,37 S*V3, donde S es la superficie barrida, y V es la velocidad del viento a la entrada de pala elevada al cubo.

Red eléctrica: Conjunto de líneas de transmisión, subestaciones eléctricas y obras conectadas entre sí para la conducción de energía eléctrica.

Resguardo: Influencia en la captación de energía eólica de los obstáculos próximos a los molinos o aerogeneradores. El efecto del obstáculo será una reducción en la velocidad del viento, siendo más negativo cuanto más próximo se encuentre a la máquina eólica.

Rosa de vientos: Gráfico que representa la frecuencia con la que se produce la velocidad de viento en las distintas direcciones.

Rotor Darrieus: Es una eólica vertical que puede ser englobada dentro de las eólicas rápidas. Está constituida por un eje vertical al que están unidos los álabes, los cuales presentan un perfil aerodinámico biconvexo. La superficie de barrido puede ser cilíndrica, troncocónica o parabólica. Su inconveniente es el pequeño par de arranque de que dispone.

Rotor Savorius: Es una eólica de arrastre diferencial. Está constituida por dos semicilindros cuyos ejes están desfasados entre sí. Ambos semicilindros quedan unidos rígidamente entre sí a una tapa y a una base circulares sobre las que se fijará el eje de giro. Presenta la característica de aportar un par aerodinámico suplementario debido a las dos desviaciones sucesivas que sufren las líneas de fluido al actuar sobre un semicilindro y luego sobre el otro.

Sistema hidráulico: El sistema hidráulico restaura los frenos aerodinámicos del aerogenerador.

Sistema de control eólico: También denominado sistema de regulación. Es el encargado de hacer que la eólica funcione dentro de unos parámetros o condiciones fijadas a priori. En el caso de las máquinas eólicas intentará mantener constante la velocidad del rotor con independencia de las variaciones del viento. Otras funciones serán: limitar la potencia así como los esfuerzos a los que se pueda ver sometido debido a vendavales.

Superficie de barrida: Superficie geométrica descrita por el conjunto de palas del rotor de una máquina eólica. Esta área determinará la cantidad de energía que una máquina es capaz de captar del viento. A mayor superficie más energía captará la eólica del viento según nos indica la expresión de potencia eólica disponible.

Teorema de Betz: Indica la potencia teórica máxima que de una máquina eólica se puede obtener. Teniendo en cuenta que el viento como máximo reduce su velocidad a 2/3 de su valor inicial tras pasar la superficie captadora de la máquina eólica y que lo ideal sería que el viento tras pasar la superficie de la eólica tuviese una velocidad V = 0 m/s.

Torre: Soporta la góndola y el rotor. Es mejor cuanto más alta ya que a mayor altura mayores velocidades de viento. Las torres pueden ser tubulares, de celosía o concreto.

Turbina Lafond: Es una eólica de arrastre diferencial y flujo transversal. Presenta un par suplementario al tener la característica de readmitir las líneas de flujo en el lado de las palas salientes. La acción sobre la pala de entrada con perfil cóncava es más intensa que sobre la pala de salida que presenta la cara convexa.

Turbulencia: Flujo del aire cuando su velocidad es fluctuante en su dirección, produciéndose una mezcla en las distintas líneas o capas de fluido. Viene originado por los obstáculos que encuentra en su recorrido como pueden ser las palas de la hélice. Este efecto disminuye la captación energética si el obstáculo se encuentra situado delante del aerogenerador, aumentando el desgaste de palas, y dificulta la correcta orientación de la máquina si la veleta o el correspondiente sistema de orientación se encuentra localizado en la zona de turbulencia.

Unidad de refrigeración: La unidad de refrigeración está compuesta por un ventilador eléctrico y una unidad de refrigeración de aceite. El primero se utiliza para enfriar el generador eléctrico y el segundo para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores enfriados por agua.

Veleta: Es un accesorio utilizado para medir la dirección del viento, envía sus señales al controlador electrónico de forma que éste pueda girar el aerogenerador en contra del viento utilizando el mecanismo de orientación.

Velocidad de arranque: Velocidad mínima de viento por encima de la cual el rotor comienza a girar.

Velocidad de corte: Velocidad máxima de viento por encima de la cual rotor deja de suministrar potencia al eje motor.

Velocidad de diseño nominal: Velocidad del viento incidente para la cual se obtiene la potencia máxima.

Velocidad máxima crítica: Velocidad del viento a la que se pone en funcionamiento los sistemas de parada de emergencia en previsión sobre cargas mecánicas peligrosas.

Velocidad media anual del viento: Valor medio del módulo de la velocidad del viento en un emplazamiento y altura dados a lo largo de un año.

Viento: Masa de aire en movimiento, siendo este movimiento una consecuencia de la radiación solar. Se pueden encontrar vientos geostrofísicos, circundan el globo terrestre; vientos locales asociados a comarcas concretas, y vientos como la brisa marina.

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