HISTORIA DE LOS AEROGENERADORES

HISTORIA DE LOS
AEROGENERADORES
Introducción
Un molino de viento es una máquina que transforma la
energía del viento en energía aprovechable. Para poder
realizar dicha transformación, cualquier molino requiere de unas
aspas oblicuas unidas a un eje común, que son movidas por
la acción del viento. Este eje, que es giratorio, puede ser
conectado a diferentes tipos de maquinaria con el objetivo de:
• Moler trigo
• Bombear agua
• Generar electricidad
Cuando el eje se conecta a una carga de tipo mecánica (como
en los dos primeros tipos), recibe el nombre de molino de
viento. Si el molino se utiliza para producir electricidad,
recibe el nombre de aerogenerador.
Índice
• PREHISTORIA EÓLICA. La forma mas antigua de los
molinos de viento.
• EDAD MEDIA. Molinos Europeos.
• MODERNOS DESARROLLOS
– Multipala Americano
– Aerogenerador Lacour
– Aerogenerador Gedser
– Aerogeneradores de última generación
• ESTADO TECNOLÓGICO ACTUAL
• FUTUROS DESARROLLOS TECNOLÓGICOS
Prehistoria Eólica
La referencia mas antigua que se tiene de la eólica es un molino de
viento que fue utilizado para hacer funcionar un órgano en el Siglo I.
Órgano eólico
Molinos Religiosos
Prehistoria Eólica
Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en “Sistán”
en Afganistán, durante el Siglo VII. Eran molinos de eje vertical con 6 o
8 velas rectangulares, hechas de madera y cubiertas de tela. Fueron
utilizadas para moler maíz o para extraer agua.
Molino Persa
Edad Media
En Europa, los primeros molinos aparecieron en el Siglo XII en Francia e Inglaterra, y
mas tarde se distribuyeron por todo el continente.
Los molinos consistían en una torre de piedra, coronada por una estructura rotativa de
madera que soportaba el eje del molino. Los primeros molinos tenían la siguientes
características comunes:
• De la parte superior sobresalía un eje horizontal
• De este eje partían de 4 hasta 12 aspas con una
longitud de entre 3 y 9 metros
• La energía generada por el giro del eje era transmitida,
a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del
molino, que estaba situada en la base de la estructura
Los molinos de eje horizontal fueron utilizados extensamente en Europa Occidental,
especialmente para moler trigo y bombear agua.
Edad Media
MOLINO DE VIENTO HOLANDÉS
Edad Media
MOLINO DE VIENTO GRIEGO
Modernos desarrollos
MULTIPALA AMERICANO
Durante la segunda mitad del siglo XIX apareció el popular molino
multipala americano, que tenía como objectivo bombear agua. Las
características de este molino establecieron las bases para el diseño de
los aerogeneradores modernos.
Modernos desarrollos
AEROGENERADOR LACOUR
En el 1891, Poul la Cour (Danés) construyó el primer aerogenerador
que producía electricidad (hasta una potencia eléctrica de 25kW).
Modernos desarrollos
AEROGENERADOR GEDSER
En el 1956, el aerogenerador Gedser fue el primer aerogenerador
construido con palas de sección aerodinámica. Disponía de aerofrenos y
producía una potencia eléctrica de 200 kW.
Modernos desarrollos
AEROGENERADORES DE ÚLTIMA GENERACIÓN
Después de la crisis del petróleo de 1973, aparecieron los primeros
programas de investigación referentes a energía eólica. Este hecho hizo
que a finales de los años 70 (inicios de los 80), apareciesen los primeros
aerogeneradores comerciales, los llamados aerogeneradores de última
generación.
Después de una importante lucha comercial entre los diferentes
conceptos de aerogeneradores (eje vertical-horizontal, 1, 2 o 3 palas),
finalmente el ganador comercial fue el concepto de aerogenerador
tripala y eje horizontal (el llamado “concepto danés”).
Modernos desarrollos
AEROGENERADORES DE ÚLTIMA GENERACIÓN
BONUS 30 kW (1980)
Modernos desarrollos
AEROGENERADORES DE ÚLTIMA GENERACIÓN
ENERCON “E-12” - 30 kW (1981)
Modernos desarrollos
AEROGENERADORES DE ÚLTIMA GENERACIÓN
ECOTECNIA 12 - 30 kW (1984)
Estado tecnológico actual
El “concepto danés” (eje horizontal y tri-pala) se ha consolidado en el
mercado actual. Pero desde que surgieron por vez primera hasta la
actualidad han sufrido unas mejoras tecnológicas considerables.
ECO 100 - 3000 kW
Estado tecnológico actual
• Incremento importante de la potencia nominal de los aerogeneradores (20 veces
más)
• Incremento de la eficiencia (se a duplicado prácticamente)
• Reducción importante del peso específico del aerogenerador (la mitad
aproximadamente), debido a la introducción de nuevos materiales (materiales
compuestos) y nuevos conceptos como el paso variable.
Estado tecnológico actual
Los desarrollos actuales de los fabricantes mas importantes a nivel
mundial son aerogeneradores con una potencia nominal entorno a
3000kW.
Fabricante
VESTAS
GAMESA
ENERCON
SIEMENS
ACCIONA
ALSTOM WIND
Potencia
Diámetro [m]
Nominal [kW]
V112
3000
112
G128
4500
128
E-126
7500
126
3.6 SWT
3600
107
AW-116/3000
3000
116
ECO 110
3000
110
Modelo
Futuros desarrollos tecnológicos
La tendencia del mercado, en lo que se refiere a onshore, va hacia
aerogeneradores cada vez mas grandes en cuanto a área barrida (más
diámetro), pero la potencia nominal se está estabilizando (en
cualquier caso no está aumentando tanto como el diámetro).
Debido al aumento de las dimensiones de los aerogeneradores, cada vez
hay mas problemas de transporte, sobretodo si los parques están
situados en terrenos complejos (encima de las colinas). Por este motivo
en el futuro se prevén nuevos desarrollos para reducir los límites de
transporte:
• Palas divididas en dos partes
• Torres hechas a base de tejas de hormigón prefabricadas
Futuros desarrollos tecnológicos
Palas divididas en dos partes:
ENERCON “E-126”
Futuros desarrollos tecnológicos
Torres hechas a base de tejas de hormigón prefabricadas:
ACCIONA “AW-3000”
Futuros desarrollos tecnológicos
Además, se prevé una reducción del peso a base de una optimización
del diseño a través de mejoras en el control:
• Individual pitch
• Sistemas de detección de ráfagas
También se prevé una mayor sensibilidad respecto al ruido acústico
emitido por los aerogeneradores. Con el objeto de reducir el ruido
acústico, se prevén:
• Nuevos diseños de palas
• Desarrollo de estrategias que reduzcan el ruido en determinados
momentos (durante la noche, o en una dirección determinada).
Futuros desarrollos tecnológicos
En los próximos años se prevé un gran desarrollo de los
aerogeneradores marinos (offshore). Este tipo de aerogeneradores
tienen unas condiciones de contorno bastante diferentes a las que
padecen los aerogeneradores terrestres (onshore), que hará que
probablemente ambos sigan caminos algo diferentes:
• No tienen problemas de emisión acústica (mayor velocidad de
rotación)
• Están sometidos a muy baja turbulencia (menor fatiga)
• No tienen tantas restricciones de transporte (mayor dimensiones)
• Mayor dificultades para ser instalados y mantenidos
• Mayor dificultad para la evacuación de la electricidad
Futuros desarrollos tecnológicos
Parque eólico en el Mar del Norte
(300
MW)
compuesto
por
aerogeneradores REpower 5M
(5MW , 126m de diámetro)