El viento tiene su energía cinética ya que no es más que el flujo de aire atmosférico. A turbina de viento es una máquina que utiliza la energía cinética del viento para producir energía mecánica rotacional en su eje. El movimiento de rotación del eje hace girar un generador eléctrico para generar electricidad. Hay principalmente dos tipos de turbinas de viento disponibles, una es de eje horizontal y la otra de eje vertical. Las turbinas también están disponibles en diferentes tamaños dependiendo de su modo de aplicación. En muchos lugares del mundo moderno, la gente usa turbinas de viento de pequeño tamaño para cargar baterías para el suministro de energía auxiliar a barcos, caravanas, etc. Muchas empresas de servicios eléctricos utilizan turbinas de viento de tamaño mediano para suministrar una parte de la carga doméstica cuando se dispone de suficiente viento para poder vender el excedente de energía demandada a la red eléctrica. Las existencias de combustibles fósiles en ese planeta se están agotando día a día, por lo que existe una importante necesidad de fuentes de energía renovables para producir electricidad y satisfacer la creciente demanda de electricidad. El estación de generación de energía eólica es una de las soluciones para eso. Las centrales de generación de energía eólica, utilizan muchas turbinas de viento gigantes para producir los electricidad. Las turbinas eólicas pueden tener un eje horizontal o vertical dependiendo de sus criterios de diseño. El diseño horizontal es más común ya que produce más potencia en comparación con el vertical.
Turbina eólica de eje horizontal
Llamamos al turbinas de viento que tienen eje horizontal como turbinas de viento de eje horizontal o, en resumen, HAWT. En la HAWT el rotor de la turbina acopla el generador eléctrico y este grupo generador de la turbina se coloca en la parte superior de la torre de la turbina. Un sensor de viento con servomotor mantiene el eje de la turbina a lo largo de la trayectoria del viento. Aunque en una turbina pequeña una veleta hace el propósito. Las turbinas suelen tener una caja de engranajes entre el eje de la turbina y el eje del generador. Las funciones de esta caja de engranajes son proporcionar un acoplamiento mecánico entre estos dos ejes y aumentar la velocidad de rotación lenta de las palas de la turbina a una alta velocidad de rotación del generador.
A estación generadora de energía eléctrica eólica utiliza turbinas eólicas de tres palas de eje horizontal (HAWT). El diseño de tres aspas es más estable mecánicamente y puede tener menos rizado de par. La longitud de las aspas puede ser de 20 m a 80 m y generalmente de color blanco brillante para que cualquier aeronave pueda ver cómodamente. Una turbina con la longitud de la pala de 80 m puede tener una potencia de hasta 8 MW. La altura de la gran turbina comercial puede ser de hasta 70 m a 120 m y puede ser de hasta 160 metros en el extremo. La moderna sistemas de turbinas eólicas usar los postes de soporte tubulares de acero. Las revoluciones por minuto de una gran turbina eólica pueden ser de 10 a 22. Estas grandes palas de turbina, no pueden alcanzar una velocidad de rotación mayor que esa. Como dijimos antes, usamos un engranaje (caja de cambios) para aumentar esta velocidad lenta a la alta velocidad requerida del generador.
Aunque hay algunos diseños en los que el eje del rotor de la turbina acopla directamente el generador. Como la velocidad de rotación de una turbina eólica varía con la variación de la presión del viento, las turbinas eólicas modernas utilizan convertidores de estado sólido para convertir la energía eléctrica generada en una voltaje nivel y frecuencia para alimentar las redes eléctricas. Nadie puede controlar la presión del viento en las aspas de ninguna manera, depende totalmente de la naturaleza. Los diseñadores proporcionan un sistema de protección a todas las grandes turbinas de viento que alinea las caras de los bordes de las palas en función de la velocidad del viento, de modo que podamos evitar la rotura de las palas durante la alta presión del viento. Llamamos a esta técnica el emplumado.
Turbina eólica de eje vertical
Hay otro tipo de turbina de viento que utiliza un eje de rotación alineado verticalmente. A esta turbina la llamamos Turbinas de Eje Vertical o VAWT. Como tiene el eje vertical, no tiene que alinearse con el viento y, por lo tanto, el uso de estas turbinas es más adecuado cuando la dirección del viento varía significativamente. Podemos instalar esta turbina incluso en el tejado ya que la altura de esta turbina es mucho menor que la de las HAWT. Otra ventaja significativa es que como el eje es vertical, podemos extenderlo hasta el nivel inferior donde podemos acoplar un generador con el eje vertical con la ayuda de una caja de engranajes en tierra que facilita el mantenimiento.
A pesar de tantas ventajas sobre la HAWT, no usamos la VAWT para la generación de energía a gran escala, ya que la producción de energía es bastante menor en la VAWT en comparación con la HAWT.
