¿Cómo genera electricidad una turbina eólica?

Cada vez que paso por un parque eólico en las afueras, veo hileras de grandes aerogeneradores girando lentamente. Aunque no parezcan lentos ni compactos, son capaces de suministrar electricidad a miles de hogares. Muchos amigos se preguntan: ¿cómo transforman estas aspas, que giran con el viento, la energía eólica en electricidad que podemos usar? Hoy, de forma sencilla, les explicaremos la técnica de transformación energética de la energía eólica.

De hecho, la lógica fundamental de la generación de energía eólica se asemeja a una «carrera de relevos energética»: primero se captura la energía cinética del viento, luego se transforma en fuerza rotacional mecánica y, finalmente, se convierte en energía eléctrica capaz de encender una bombilla. Todo el proceso se divide en tres etapas, cada una con actores específicos que aportan su contribución.

El primer paso consiste en aprovechar las aspas para «capturar el viento»: convertir la energía eólica en fuerza rotacional. El viento en sí es aire en movimiento con una «energía cinética» invisible; al igual que los vientos fuertes pueden dispersar las hojas caídas e impulsar los veleros, esta fuerza también puede impulsar las aspas de las turbinas eólicas. Sin embargo, el diseño de las aspas no es casual. Su forma es muy similar a la del ala de un avión, con un lado convexo y el otro plano: cuando sopla el viento, la velocidad del flujo de aire en la superficie convexa es alta y la presión es baja, mientras que en la superficie cóncava la velocidad del flujo de aire es baja y la presión es alta. Esta diferencia de presión genera una «sustentación», como una mano invisible que empuja la aspa para que gire alrededor de su eje central. En ese instante, la energía cinética del viento se convierte en la energía mecánica necesaria para la rotación de las aspas, y así se completa el primer tramo de la «carrera de relevos de energía».

El segundo paso consiste en usar un acelerador para aumentar la velocidad, potenciando así la fuerza de rotación. Quizás no lo hayas notado, pero las aspas giran bastante despacio, generalmente entre 10 y 20 revoluciones por minuto, y esta velocidad es insuficiente para accionar el generador. En este punto, se necesita un amplificador (también conocido como caja de cambios) para optimizar el rendimiento: funciona como un conjunto de amplificadores de potencia de precisión, que utilizan engranajes de diferentes tamaños para aumentar la baja velocidad de rotación transmitida por las aspas hasta unas 1500 revoluciones por minuto. Al igual que al cambiar de marcha en una bicicleta, pisar ligeramente el pedal hace que las ruedas giren más rápido. El acelerador activa el sistema de energía eólica para acumular suficiente energía para la siguiente etapa de generación de electricidad.

El tercer paso consiste en utilizar un generador para transformar la fuerza rotacional en energía eléctrica. Este paso requiere el uso del principio de inducción electromagnética que aprendimos en la escuela secundaria; en pocas palabras, el magnetismo dinámico genera electricidad. El reductor de velocidad hace girar el rotor (equipado con imanes) del generador a alta velocidad, mientras que el estátor, recubierto con alambre de cobre, también está fijo dentro del generador. Cuando el imán del rotor gira alrededor del estátor, corta el campo magnético en la bobina del estátor, lo que equivale a crear una vía para los electrones, permitiéndoles fluir direccionalmente por el alambre de cobre; ¡de esta forma se genera corriente!

Sin embargo, la corriente generada no se puede usar directamente. Requiere someterse a una serie de procesos, como la rectificación y la estabilización de voltaje, para convertirla en corriente alterna que cumpla con los estándares de la red eléctrica. Luego se transmite a través de líneas de transmisión a subestaciones eléctricas antes de llegar finalmente a nuestros hogares y oficinas, donde enciende las luces y alimenta los electrodomésticos.

Como ves, desde que el viento roza las aspas hasta que la corriente eléctrica enciende la bombilla, todo el proceso es como una «magia energética» interconectada: no hay humo negro por la quema de carbón, no se consumen recursos no renovables y solo el viento de la naturaleza puede hacer que el «gran molino» genere electricidad limpia e ilimitada. La próxima vez que veas girar las aspas de un parque eólico, recuerda que cada vuelta es una maravillosa transformación de energía eólica en energía eléctrica.