Como funcionan los grandes molinos eólicos

Por Rodrigo Herrera Vegas para lanacion.com (*)
Parecería que el 2010 podría ser finalmente el año en el cuál despegue la energía eólica en la Argentina. Después de todo, tenemos las mejores condiciones climáticas del mundo para aprovecharla.

El evento WindAR 2009 del 17 de noviembre organizado por la cámara Argentino-Alemana tuvo más de 700 participantes y en el evento de fin de año de la Cámara Argentina de Energías Renovables se sentía un clima muy optimista. Uno de los datos más alentadores es la licitación de 500MW que tendrá lugar el año que viene en nuestro país. Hay proyectos en proceso por más de 2000MW y la ley 26.190 establece que para el año 2016, 8% de la electricidad deberá provenir de fuentes renovables.

¿En qué consiste la tecnología necesaria para hacer andar estas enormes torres generadoras de electricidad que miden a veces más de 100 metros de altura?
Como regla general, un parque eólico funciona con un mínimo de viento de 16 km/h o 4,5 m/s. Es ideal ubicarlos en lugares en los cuales el flujo de aire sea laminar, es decir que tenga la menor cantidad de turbulencias. Esto favorece los parques ubicados en el medio del mar (offshore) ya que el viento viaja sin obstrucciones por largas distancias antes de llegar a las palas. A su vez, es clave tener un acceso relativamente simple a la red eléctrica para minimizar costos en infraestructura de transmisión. El viento sopla más fuerte y tiene un flujo más laminar en alturas, esto es una de las razones por las cuales las torres de las turbinas son tan altas.

Un anemómetro, montado generalmente en la parte trasera de la turbina, detecta la dirección e intensidad del viento y envía estos datos en tiempo real a un controlador que va dando 'ordenes' a distintas partes de la turbina. Dado que la velocidad de rotación de la turbina debe ser lo más constante posible y el viento no lo es (tiene ráfagas y huecos), es imprescindible ir ajustando el ángulo de incidencia de las palas para ir compensando la variación en la velocidad del viento.

El aire en movimiento impacta las palas y las hace rotar con los mismos principios que hacen posible que vuele un avión. Las palas son por lo general de materiales compuestos de fibra de vidrio/carbono y son fabricadas con enorme precisión. Una mínima diferencia de peso o superficie podría desbalancear la turbina en segundos. La rotación de las palas se traslada al eje central vertical que gira a una velocidad de entre 30 y 60 rotaciones por minuto (RPM) . Un sistema de engranajes (como la caja de velocidad de un automóvil) transforma luego esta velocidad de rotación angular a entre 1000 y 1800 RPM. Este eje que gira a altas velocidades está conectado a un generador.

Para refrescar la memoria, un generador se puede considerar un motor al revés. A un motor (por ejemplo el que hace subir y bajar los ascensores en los edificios), se le da electricidad y éste genera movimiento a través de un sistema de electroimanes que hacen girar un eje, que a su vez enrosca el cable de acero que sostiene el ascensor. El generador tiene un sistema de electroimanes similar y al darles movimiento, generan electricidad. El fenómeno físico se llama la ley de Inducción de Faraday.

En un parque eólico, la gran cantidad de turbinas presentes están interconectadas a una tensión media (34.5kV) y luego en una subestación se sube la tensión a alto voltaje en caso de requerir conectarla a la red nacional. El modelado de parques eólicos es una actividad compleja tanto a nivel mecánico como eléctrico.

Foto: Gentileza: Vestas

Ya existen varias empresas en el mundo especialistas en molinos eólicos. Este tipo de generación de energía es una de las de mayor crecimiento en el mundo. La más grande es Vestas, justamente de Dinamarca, el país con más penetración de energía eólica en el mundo. Vestas posee actualmente la mayor cantidad de turbinas instaladas en el mundo: 38000 turbinas en 63 países. Cuenta con modelos que van desde los 1,8MW hasta el nuevo V90 de 3MW que tiene un diámetro de rotor de 90 metros. La alemana Siemens tiene la mayor base instalada en turbinas offshore, es decir los parques eólicos que se encuentran en el medio del mar y cuenta con una capacidad instalada de más de 600MW. Tiene varios modelos de 2,3MW y su mayor es la SWT-3.6 de 3,6MW.

Cómo es un molino por dentro

Foto: Gentileza: Siemens

El premio a la turbina más grande del mundo se lo lleva la alemana Enercon con su E-126 de 6MW que todavía está en fase de prototipo. Tiene una torre de 138 metros de altura (como un edificio de 30 pisos) cuyas paredes son de 45 cm de espesor. El diámetro del rotor es de 126 metros.

Uno de los mayores desafíos que tienen los proyectos eólicos es el transporte de las piezas. La torre es modular y se transporta sin demasiados inconvenientes. Sin embargo, trasladar las palas que en el caso de la Enercon que miden casi 60 metros, representa un gran desafío en sí mismo ya que golpearlas representaría un daño casi irreparable. Pero, como mencionamos al principio, tanto las condiciones climáticas como el interés en aprovechar este tipo de energía limpia estan presentes y en la Patagonia como en el sur de la provincia de Buenos Aires tenemos puertos para simplificar la logística. Ojalá el 2010 sea el año del despegue.

(*) Rodrigo Herrera Vegas es cofundador de Sustentator.org