Energía eólica explicada: cómo el viento impulsa energía limpia

Para aprender cómo la energía eólica se convierte en otras formas de energía, debes conocer el término molino de viento (windmill). La energía eólica es conocida como una de las formas más limpias de producir electricidad. El molino de viento es un dispositivo para aprovechar la energía del viento mediante velas montadas en su eje rotativo. Estas velas también se llaman álabes o palas. Hoy conocerás la definición, aplicaciones, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento de la energía de molinos de viento. También verás sus ventajas e inconvenientes.

¿Qué es un molino de viento?

Un molino de viento es una estructura que convierte la potencia del viento en energía rotacional a través de sus velas, usada específicamente para molienda de grano, bombeo (bombas de viento) y generación de energía (turbinas eólicas). Muchas otras aplicaciones pueden diseñarse para usar energía eólica. El molino tiene sus velas montadas en ángulo o con una ligera torsión para que la fuerza del viento contra ellas se divida en el plano de las velas, impartiendo rotación. Así,

Un molino de viento puede definirse como una máquina que convierte la energía cinética del viento en energía mecánica, ya que todos los álabes del molino siempre giran en sentido horario. La energía eólica fue aprovechada primero por marineros, que pudieron conocer la sustentación y aprovechar la potencia del viento a través de velas. Este conocimiento llevó al desarrollo del molino de viento de eje vertical tipo vela. Fue usado por antiguos persas y chinos para bombear agua y moler grano.

Aplicaciones

Como se indicó, las aplicaciones del molino de viento son molienda de granos, bombeo de agua y extracción de aceite de semillas. El propósito principal de los molinos de viento hoy es convertir la energía eólica en energía eléctrica, que se usa luego para alimentar aplicaciones finales.

Componentes del molino de viento

Los componentes incluyen álabes, rotor, anemómetro y torre.

• Los álabes son uno de los componentes esenciales, controlan el funcionamiento de la velocidad del rotor
• El rotor — representa aproximadamente el 20 % del coste del dispositivo, incluyendo los álabes que convierten la energía eólica en energía rotacional de baja velocidad
• Generador — supone alrededor del 34 % del coste de la turbina eólica, incluyendo generador eléctrico, electrónica de control y probablemente caja de engranajes (ej. engranaje planetario), accionamiento de velocidad ajustable o transmisión continua variable. Estos componentes convierten la rotación entrante de baja velocidad en alta velocidad adecuada para generar electricidad
• Estructura circundante — aproximadamente 15 % del coste del molino, incluye torre y mecanismo de orientación del rotor (yaw)
• Anemómetro — usado para medir la velocidad del viento

Diagrama de un molino de viento:

Tipos de molinos de viento

Los diversos tipos son molinos de eje vertical y molinos de eje horizontal.

El molino panemone es el primer molino práctico usando velas que giran en plano horizontal. Un tipo similar de molino horizontal con álabes rectangulares se usa para riego. El molino de eje horizontal o vertical se debe al plano de movimiento de sus velas. A continuación los cuatro tipos de molino de eje horizontal:

• Molino de poste (post mill)
• Molino de smock (smock mill)
• Molino de torre (tower mill)
• Molino de abanico (fan mill)

Principio de funcionamiento

El funcionamiento de los molinos de viento es poco complejo y fácil de entender. Convencionalmente, los molinos se diseñan con tres álabes tras diversas investigaciones sobre la cantidad óptima. Los álabes contactan con el viento, lo que hace que se muevan junto con el eje. Esto es lo que produce la energía a través del generador. Este generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

Mira el vídeo siguiente para saber más sobre el funcionamiento del molino de viento:

Ventajas e inconvenientes de los molinos de viento

Ventajas:

Para molinos de eje horizontal con torre alta, la base da acceso a vientos más fuertes en sitios con cizallamiento del viento.

• Alta eficiencia, porque los álabes se mueven perpendicularmente al viento, recibiendo potencia durante toda la rotación en HAWT

Para molinos de eje vertical:

• Producen electricidad en cualquier dirección del viento
• Bajo coste de producción comparado con turbinas eólicas de eje horizontal
• No se requiere torre de soporte robusta
• Fácil transporte de un lugar a otro
• Bajo coste de mantenimiento
• Pueden instalarse en zonas urbanas

Inconvenientes

A pesar de las buenas ventajas, algunas limitaciones ocurren. A continuación los inconvenientes:

Para molinos de eje horizontal:

• Se requiere construcción de torre masiva
• Componentes como caja de engranajes, eje del rotor y conjunto de freno deben izarse a posición
• Variantes de viento descendente (downwind) sufren fatiga y fallo estructural

Para molinos de eje vertical:

• Eficiencia muy baja comparada con HAWT
• Se experimenta alta vibración
• Se crea contaminación acústica
• Debido a la vibración, el desgaste de rodamientos aumenta, resultando en altos costes de mantenimiento
• Se requiere empuje inicial para arrancar

Conclusión

Los molinos de viento son la forma más pura y limpia de generar energía eléctrica. Es una estructura que convierte la potencia del viento en energía rotacional a través de sus velas, usada para molienda de grano, bombeo (bombas de viento) y generación de energía (turbinas eólicas). En este artículo se trataron definición, aplicaciones, componentes, diagrama, tipos y funcionamiento de un molino de viento. También aprendiste las ventajas e inconvenientes.

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