ENERGÍA EÓLICA

RECURSOS EÓLICOS
- El 2% de la energía solar se convierte en energía eólica.
- Las diferencias de temperatura debido a los gradientes de presión conllevan a la circulación del aire. También actúa la fuerza de Coriolis, debida al movimiento de rotación de la tierra.

Energía del viento:
Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par, y actuando sobre la palas del rotor. Se aprovecha la fuerza o energía de frenado.
La cantidad de energía transferida al rotor depende de:
- Densidad del aire: Masa por unidad de volumen. Cuanto más pesado sea el aire, mayor energía generará.
- Área de barrido del rotor: Determina cuanta energía es capaz de capturar una turbina eólica. Δbarrido = Π • r(2)
- Velocidad del viento: A mayor velocidad, mayor será la energía obtenida.

Velocidad y Potencia:
Demostración fórmula de potencia:
Ec = ½ m • v(2); Caudal = m / t ; m = V • dens.; V = Superf. • h --- Caudal = S•d •h /t
Vel.= h / t---- Caudal = S • d • v

Potencia = E / t = (1/2 m • v(2)) / t = ½ • d • S • v • v(2) = ½ • d • S • v(3)
Esta es la potencia teórica, pero según el teorema de Betz, solo se puede aprovechar un 16/27 (aprox. 60%) de la potencia total, llamado factor de potencia(Cp).
Esta potencia también dependerá del rendimiento del aerogenerador (µ)
P eléctrica = ½ •d • S • v(3) • Cp • µ

La cantidad de energía que pasee el viento varía con el cubo de la velocidad media del viento.

EMPLAZAMIENTO
La ubicación de las centrales eólicas se basa en unos criterios. Hay que tener en cuenta el efecto colina y el teorema de Bernuilli.
El efecto colina se basa en que la velocidad del aire es mayor en la cima de una colina o montaña que en un lateral de esta, ya que arriba se comprime más el aire.
También hay que tener en cuenta la rugosidad del terreno.

ENERGÍA PRODUCIDA
Distribución de Weibull:
El viento tiene varias velocidades, y necesitamos hallar la velocidad media del mismo. Hallarla no será un mero cálculo, sino que tendremos que hallar la velocidad media ponderada, es decir teniendo en cuenta el volumen del viento. Ya que el volumen es la tercera potencia, como mencionamos antes, habrá que hallar la v.m. ponderada.

Ley de Betz: Frenado ideal del viento.
Cuanto mayor sea la energía cinética que un aerogenerador extraiga del viento, mayor ralentización sufrirá el viento que deja el aerogenerador.
-Si extraemos toda la energía cinética, la velocidad será nula, el aire no saldría, y la potencia generada seía cero.

-En caso de que la velocidad de salida sea igual a la de entrada, la potencia también sería cero.
-Hay que frenar el viento, para extraer energía y convertirla en energía mecánica útil.

AEROGENERADOR
Componentes: Góndola:
-Buje - Palas del rotor
- Eje de baja vel. - Multiplicadora
- Eje alta vel. - Generador eléctrico
- Mecanismo orientación - Controlador electrónico
- Sistema hidráulico - Unidad de refrigeración
-Veleta - Anemómetro
Torre

Aerodinámica:
La aerodinámica de los aerogeneradores está basada en la sustentación. Es como los aviones.
El aire que se desliza a lo largo de la superficie superior del ala se mueve más rápido que el de la superficie inferior. Esto implica una presión más baja en la superficie superior, lo hace que se sustente, debido a la fuerza de empuje que se produce.
Además, las palas del rotor deben estar un poco torsionadas, con el fin de que el ángulo de ataque del viento sea el óptimo a lo largo de toda la pala.

Control de potencia:
Los aerogeneradores están preparados para rendir al máximo a velocidades de 15 m/s. Si la velocidad de los vientos es mayor es necesario pararlos electromecánicamente o que giren fuera del viento.

Torres de aerogeneradores:
Hay diferentes tipos:
Tubulares de acero: Son las más comunes. Tienen una estructura tronco-cónica, con el fin de aumentar su resistencia.
De celosía: Tienen la ventaja de que el coste es más barato.
De mástil: Principalmente aerogeneradores pequeños. Coste bajo, pero son más propensas a sufrir actos vandálicos.
Híbridas: Resultantes de combinaciones de las torres anteriormente mencionadas.

GENERADORES
Funcionamiento: Se basa en las leyes del electromagnetismo:
- Si circula corriente por un conductor, alrededor del mismo se crea un campo magnético. Si la corriente es variable el campo será variable. OERSTED
- Si un campo magnético variable abraza a un conductor, en dicho conductor se creará una fuerza electromotriz inducida, es decir, una tensión eléctrica.
FARADAY (Fundamento del generador)
- Si por un conductor pasa una corriente eléctrica, y éste, está dentro de un campo magnético, dicho conductor será expulsado de dicho campo. FARADAY Y LENDT (Fundamento del motor)
Hay dos tipos de generadores: Síncrono y Asíncrono.


VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA
Ventajas: Energía limpia, gratuita e inagotable.
Inconvenientes: Transporte y almacenamiento, coste, impacto visual, ruido, y el peligro que sufren las aves.