¿Qué tipos de aerogeneradores existen y cuáles son más eficientes?

La clasificación de los tipos de aerogeneradores atiende a criterios tan variados como la orientación del viento, el tipo de torre, la potencia o la posición del eje. Según cual sea la clasificación, encontramos aerogeneradores que por sus características se adaptan de forma idónea a las necesidades específicas de cada proyecto.

Para que puedas distinguir entre los tipos de aerogeneradores más importantes, en este artículo vamos a ir presentándotelos uno a uno, explicándote sus características y eficiencia.

Tipos de aerogeneradores

Los tipos de aerogeneradores que vamos a mostrar en este artículo atienden a los siguientes criterios de clasificación:

  • Potencia generada.
  • Orientación al viento.
  • Número de palas.
  • Dirección del eje.
  • Velocidad de rotación.
  • Tipo de torre.

Según la potencia generada

Según la potencia generada los aerogeneradores pueden ser de tres tipos:

  1. Turbinas de baja potencia.
  2. Turbinas de media potencia.
  3. Turbinas de alta potencia.

De baja potencia

Las turbinas eólicas de baja potencia proporcionan energía eléctrica de forma aislada y no necesitan estar conectadas a una red eléctrica.

Son compatibles con otras fuentes renovables de generación de energía como los paneles fotovoltaicos o los generadores hidroeléctricos y son idóneas para el autoconsumo.

De media potencia

Los aerogeneradores de media potencia no superan los 100 kW de potencia y son compatibles tanto con soluciones conectadas a la red eléctrica como a redes aisladas.

Asimismo, son compatibles con otros sistemas de captación de energía como la fotovoltaica, el biogás o el diésel.  

De alta potencia

Las turbinas eólicas de alta potencia están pensadas para fines comerciales o industriales. Superan los 100 kW lo que avala una producción de energía en grandes cantidades.

Según la orientación al viento

Una vez instalado, un aerogenerador puede estar dirigido en dos orientaciones:

  1. Orientación a barlovento.
  2. orientación a sotavento.

A barlovento

La orientación a barlovento en un aerogenerador indica que las aspas se enfrentan al viento que llega a las palas antes que a la torre y a la góndola.

Funcionan con un rotor más rígido que se sitúa algo apartado de la torre para que no colisione con ella cuando se van flexionando las palas con el tiempo.

A sotavento

En este caso, la orientación de las aspas se mueve con el viento que llega desde detrás de la góndola y que impacta primero en ella y en la torre, antes que en las palas.

El aerogenerador a sotavento puede no necesitar de un sistema de orientación si el diseño del rotor y de la góndola está pensado para aprovechar la orientación pasiva en la dirección del viento.

Según el número de palas

La clasificación atendiendo al número de palas de la turbina eólica devuelve 4 resultados:

  1. Monopala.
  2. Bipala.
  3. Tripala.
  4. Multipalas.

Monopala

Los aerogeneradores monopala destacan por conseguir que la velocidad de rotación del rotor sea mayor, así como por ser bastante económicas. 

Requieren de un contrapeso para compensar y equilibrar con precisión el conjunto entre pala y rotor.

Su principal desventaja es el ruido aerodinámico que generan y que es mucho mayor –dos veces más– que en los modelos tripala, por ejemplo. 

Bipala

El coste de los aerogeneradores bipala es prácticamente el mismo que el de los tripala.

La explicación se halla en que el menor coste de la hélice de los modelos de dos palas se ve anulado por el dispositivo especial requerido para paliar la fluctuación de los esfuerzos dinámicos que sufren.

Tripala

Los aerogeneradores tripala son los más demandados en el mercado, dado que aportan un momento de inercia constante del rotor. Además, su momento de inercia nulo se traduce en no añadir carga a la estructura que puede ser más sencilla y más barata de fabricar. 

Como las velocidades de rotación son bastante bajas, el nivel de ruido que generan es también menor que en el resto de los modelos comentados.

Multipala

Los aerogeneradores multipala suelen contar con entre 12 y 24 palas que hacen que la velocidad de rotación sea baja.

Debido a lo anterior, principalmente se usan para bombeo de agua y no para generar electricidad.

Según la dirección del eje

Si atendemos a la dirección del eje, las turbinas eólicas pueden ser de dos tipos:

  1. De eje vertical.
  2. De eje horizontal.

De eje vertical

Al aerogenerador de eje vertical también se le conoce como VAWT y no necesita de un mecanismo de orientación –mecanismo de Yaw– para conseguir que las palas se orienten contra el viento.

Permite una mejor captación del viento que el de eje horizontal a pesar de que la velocidad del viento a nivel de suelo es baja por lo que la potencia del mismo tampoco será alta.

El generador, el tren de engranaje y los transformadores se instalan a ras de suelo.

Al estar a este nivel, los objetos grandes que se encuentren en el terreno pueden provocar turbulencias, vibraciones y estrés en los componentes del aerogenerador.

Los aerogeneradores de eje vertical pueden ser sin aspas capturando la energía eólica gracias a principios aerodinámicos alternativos. Los ejemplos más claros son los cilindros verticales y las estructuras helicoidales.

De eje horizontal

En este caso, el aerogenerador se sitúa a cierta altura lo que permite captar corrientes de aire más fuertes.

El HAWT, como también se conoce al aerogenerador de eje horizontal, es muy eficiente, principalmente porque es capaz de captar la potencia del viento venga de donde venga. De esto se deduce que se apoya en un sistema Yaw para dirigir las palas hacia donde sopla el viento.

A cambio, requiere que la torre se soporte en una estructura robusta que soporte el peso de la góndola.

El generador, el tren de engranaje y el transformador se sitúan esta vez a cierta altura.

Según la velocidad de rotación

Otro de los aspectos que marcan la clasificación de las turbinas eólicas es la velocidad de rotación, dando paso a dos tipos:

  1. De velocidad fija o FSWT.
  2. De velocidad variable o VSWT.

De velocidad fija

Las turbinas eólicas de velocidad fija o FSWT (Fixed-speed Wind Turbine) son resistentes pero de pequeño tamaño lo que, a su vez, lleva a que tienen unos costes de mantenimiento y funcionamiento muy bajos.

No necesitan de escobillas o de anillos deslizantes en el generador.

Son bastante ruidosos y están sometidos a un estrés considerable por las fluctuaciones del viento.

De velocidad variable

Las turbinas eólicas de velocidad variable o VSWT (Variable-speed Wind Turbine) además de no ser muy ruidosas, son capaces de producir energía a bajas velocidades. Estas pueden ser reguladas para alcanzar una mayor eficiencia aerodinámica.

Según el tipo de torre

El tipo de torre que soporta la góndola y el rotor puede ser de tres tipos:

  1. Torres de celosía.
  2. torres de acero tubular.
  3. torres de hormigón.

De celosía

Las torres de celosía están construidas con perfiles soldados de acero y son más económicas que el resto de opciones. 

En la actualidad están bastante en desuso habiendo dejado paso a las de acero tubular y de hormigón que cuentan con mayor aceptación.

De acero tubular

Las torres de acero tubular son más seguras que el resto al contar con una escalera interior para que el personal de mantenimiento acceda a la parte superior de la turbina eólica. 

Se construyen en varios tramos que se unen entre sí mediantes pernos y tuercas.

De hormigón

Las torres de hormigón se han entendido a lo largo de los años como una solución técnica en aquellos casos en que así lo requerían.

En la actualidad este tipo de torre eólica junto con la versión híbrida de hormigón-acero está ganando terreno, sobre todo por la ventaja añadida de poder fabricarse en el propio emplazamiento o poder transportarse previamente prefabricadas.

La mayor estabilidad del precio del hormigón frente al acero, el menor impacto medioambiental y la menor huella de CO2 que dejan, así como la falta de limitaciones del diámetro máximo de la torre en aquellas en que se fabrican in situ, son tres de las ventajas que hacen que esta opción sea atractiva.

Todos los tipos de aerogeneradores que te hemos presentado tienen un fin común, usar la energía renovable del viento para producir electricidad verde.

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