A la izquierda un viejo molino de viento se alza contra el cielo azul en Consuegra, España, mientras que las turbinas eólicas, A la derecha, generar electricidad en el parque eólico San Gorgonio Pass cerca de Palm Springs, California. Molino de viento:Pixabay; turbina eólica:Robert Alexander / Getty Images Mientras el viento sopla también lo hacen las aspas de los molinos de viento y las turbinas de viento. Estas enormes máquinas con paletas han existido durante más de 1, 000 años, con los primeros molinos de viento apareciendo en Persia alrededor del 800 E.C.
Estos primeros molinos de viento se utilizaron exactamente para lo que su nombre implica:eran molinos impulsados por el viento. El viento haría girar las paletas o cuchillas, del molino de viento, girando un eje central, que luego haría girar un molino de granos, generalmente hecho de grandes, piedras planas, para producir harina y otros productos de cereales. Estos molinos de viento también sirvieron para otro propósito vital:bombear agua a ciudades y casas. En lugar de hacer girar un molino de granos, la rotación del molino de viento podría usarse para impulsar una bomba.
Si bien los molinos de viento han existido durante años, Las turbinas eólicas solo existen desde aproximadamente 1888, cuando la primera turbina eólica conocida creada para la producción de electricidad en los EE. UU. fue construida por el inventor Charles Brush para generar electricidad para su mansión en Ohio. Las turbinas eólicas se utilizan para generar electricidad a partir del giro de las palas, en lugar de simplemente convertir esa energía giratoria en más trabajo mecánico, como hacer girar un molino o bombear agua.
"Una turbina eólica en los Estados Unidos mide alrededor de 280 pies (85 metros) de altura, mientras que el molino de viento más antiguo normalmente no superaría los 24 metros (80 pies), "dice James Herzing, ingeniero y presentador galardonado del podcast de ingeniería no profesional, en una entrevista por correo electrónico. "El tamaño de las velas o palas es otra gran diferencia. Los molinos de viento se miden tradicionalmente por el diámetro de las ruedas, y no es raro ver un molino de viento de 8 pies (2 metros), donde se miden 8 pies a través de las palas. Turbinas de viento, por otra parte, puede tener una sola hoja más de 100 pies (30 metros) ".
Si bien los molinos de viento son algunas de las máquinas más antiguas y vitales para la civilización y generalmente se utilizan para bombear agua o moler grano, tienen algunas otras diferencias funcionales con respecto a la tecnología de turbinas eólicas mucho más nueva.
Las aspas de un molino de viento están cerca del suelo y, por lo tanto, deben aprovechar las corrientes de aire cercanas al suelo para girar. Dado que las corrientes de viento generalmente están menos cerca de la superficie de la Tierra que en atmósferas más altas, Los molinos de viento deben tener palas más grandes para atrapar la mayor cantidad de viento posible.
Si bien los molinos de viento han existido desde el año 800 d.C. más o menos, realmente se extendieron en popularidad a mediados del siglo XIX. Impulsado por la Revolución Industrial en las décadas posteriores a 1850, más de 6 millones de molinos de viento mecánicos se instalaron solo en los EE. UU. para impulsar bombas y fábricas y satisfacer otras necesidades energéticas.
Un molino de viento llamado 'La cigüeña' todavía funciona en la planta de procesamiento de cacao y chocolate de Duyvis en el río Zaan. Países Bajos. Prisma de Dukas / Universal Images Group / Getty Images Esta popularidad fue impulsada por la simplicidad de los molinos de viento como generadores de energía mecánica. Simplemente colocando un molino de viento con muchas paletas hacia arriba, rápidamente podría obtener acceso a una fuente de energía mecánica gratuita. A través del giro de las cuchillas esa energía rotacional podría usarse para impulsar máquinas a través de engranajes o usarse para empujar y extraer agua del suelo con bombas simples de varilla de bombeo de agua.
A medida que los molinos de viento se popularizaban en la industria moderna, También se estaba desarrollando y perfeccionando otro invento:el generador.
En lugar de solo poder usar un molino de viento cuando soplaba el viento, un generador permitiría almacenar energía rotacional convirtiéndola en electricidad. Por lo tanto, el desarrollo de turbinas eólicas fue el siguiente paso en el perfeccionamiento de los dispositivos de aprovechamiento de la energía eólica.
Para atrapar corrientes de aire más fuertes, una turbina eólica alcanza cientos de pies más alto en el cielo que un molino de viento. Utiliza los mismos principios funcionales que un molino de viento:convertir el viento en energía de rotación, pero lo que hace a continuación es diferente. Las turbinas eólicas tienen generadores dentro de ellas, generalmente conectado directamente a una varilla de paleta giratoria. Haciendo girar el generador, se produce una corriente eléctrica que se puede utilizar para cargar baterías, alimentar a la red, o ejecutar dispositivos electrónicos directamente. La mejor manera de entender cómo funciona esto es considerando un motor, pero al revés. Un motor eléctrico usa electricidad para crear movimiento, mientras que una turbina eólica utiliza el movimiento para producir electricidad.
Más específicamente, las palas de un aerogenerador capturan la energía cinética - energía creada por el movimiento - del viento y la transforman en energía rotacional. Esta energía de rotación luego se alimenta a través de una serie de engranajes para aumentar la velocidad de un generador.
Los trabajadores están dentro de una pala de turbina eólica gigante durante la construcción cerca de Mountainair, Nuevo Mexico. Fotografía de construcción / Avalon / Getty Images Estas turbinas generalmente comienzan a producir energía a velocidades del viento de 5 a 10 millas por hora (8 a 16 kilómetros por hora) y se apagan a altas velocidades cercanas a 60 mph (96 kph) para que no funcionen mal ni se dañen. según la Asociación Estadounidense de Energía Eólica.
Si bien las turbinas eólicas producen electricidad, técnicamente no son tan eficientes como los molinos de viento. Las turbinas eólicas tienen una eficiencia máxima del 59 por ciento, algo conocido como el límite de Betz. Esto se debe a la incapacidad de aprovechar toda la energía del viento y las ineficiencias en la conversión de la energía rotacional en energía mecánica.
Incluso con sus ineficiencias, Las turbinas eólicas son el camino del futuro para aprovechar el viento y generar electricidad. James dice que "ve las turbinas eólicas como una parte integral de la reducción, y eventualmente, eliminando nuestra dependencia de los combustibles de carbono. Un proyecto eólico típico reembolsa su huella de carbono en seis meses, proporcionando décadas de energía de emisión cero. De hecho, ¡algunos países como Escocia ya han invertido lo suficiente en energía eólica como para producir energía suficiente para alimentar dos Escocia! "
En 2018, el viento generó aproximadamente el 5 por ciento de la electricidad mundial, convirtiéndola en la segunda fuente renovable más grande, detrás de la energía hidroeléctrica. Desde el primer uso del molino de viento como columna vertebral mecánica de las primeras civilizaciones persa y china, a las enormes turbinas eólicas de hoy, la tecnología subyacente llegó para quedarse.
Eso es interesanteLas turbinas eólicas tienen solo tres palas para mantener constante su momento angular. Con tres palas, cuando uno apunta hacia arriba, los dos apuntando hacia abajo en un ángulo perfectamente equilibran las fuerzas. Si las turbinas eólicas tuvieran más de tres palas, serían inestables o demasiado pesadas para ser eficientes.
