La famosa historia en la que don Quijote se alza contra treinta molinos de viento deja clara cuál era la intención del caballero: “Esos desaforados gigantes, con quien pienso hacer batalla y quitarles a todos las vidas, con cuyos despojos comenzaremos a enriquecer, que esta es buena guerra, y es gran servicio de Dios quitar tan mala simiente de sobre la faz de la tierra”.

En esas colinas donde hace siglos la mente del de la triste figura creó gigantes, se alzan hoy día nuevos titanes del viento que se erigen como heraldos de una nueva era, combatiendo no contra caballeros armados y sus pobres escuderos, sino contra la real amenaza del cambio climático. La victoria que quitará la mala simiente de la tierra se basa, precisamente, en que las energías renovables desplacen a las basadas en hidrocarburos, asegurando un futuro más limpio y próspero para las próximas generaciones.

Molinos de viento en un lugar de la Mancha. Imagen: Turismo de Castilla-La Mancha.

Además de los gigantes que se yerguen en nuestros horizontes, existen otros aerogeneradores más pequeños destinados al autoconsumo, tanto doméstico como industrial, que tienen sueños de grandeza. Así, además de las placas solares, ampliamente distribuidas en los hogares, se suma ahora la posibilidad de expandir estos pequeños molinos que nutrirán de la electricidad  necesaria a los edificios  para que se sustenten por sí mismos.

Molinos pequeños, gigantes

Para extraer todo el rendimiento energético posible es necesario adaptar su funcionamiento a las particularidades únicas de cada aparato en cada ubicación concreta. Para ello, es necesario contar con un sistema que configure los aerogeneradores en función de las condiciones de viento y así optimizar la capacidad en la producción eléctrica. Es lo que presenta un equipo de investigación de la Universidad de Huelva en un artículo publicado en la revista Sustainable Energy Technologies and Assessments. El estudio diseña y pone en funcionamiento la integración eficaz de las turbinas en los sistemas de energía que mejoran la eficiencia  y la fiabilidad de la potencia eólica.

En el trabajo explican cómo han ajustado sus configuraciones y características para mejorar el rendimiento general del modelo al mismo tiempo que crean un escenario para el desarrollo de pruebas de aerogeneradores pequeños que puedan servir a la comunidad científica en sus estudios.

El equipo de la Universidad de Huelva Reyes Sánchez responsable del artículo.

Además, esta plataforma experimental permite caracterizar aerogeneradores hasta una potencia de 15 kilovatios, con posibilidad de escalar a potencias superiores. “Hemos creado una base de experimentación general y de fácil construcción que ha demostrado su eficacia como instrumento para analizar y comprender el rendimiento de los aerogeneradores en diversas condiciones de viento”, indica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Huelva Reyes Sánchez, autora del artículo.

Los expertos han analizado así, por primera vez, el marco teórico generando los datos en distintos escenarios ambientales para poder adecuar su funcionamiento a las condiciones concretas de uso y maximizar la eficacia. Al mismo tiempo, lo han aplicado en un entorno real, en una plataforma experimental compuesta por el ventilador industrial variable utilizado para generar viento, el rectificador, el convertidor elevador, el controlador y la batería. Esta propuesta es adaptable y reproducible en cualquier escenario posible. Tanto la información como la base de ensayos están disponibles para su uso por la comunidad científica.

Configuraciones más ventajosas

El funcionamiento de las turbinas eólicas es el siguiente:

• Las palas aerodinámicas se sitúan en un rotor que gira cuando el viento las empuja. 
• El movimiento se transmite a través del eje hacia la nacelle, la carcasa que se encuentra en la parte superior.
• Ahí se conecta a un generador síncrono de imanes permanentes (PMSG), que produce el campo magnético necesario para la producción de electricidad.

La electricidad generada inicialmente es de frecuencia variable debido a las fluctuaciones en la velocidad del viento. Por lo tanto, pasa por sistemas de control y acondicionamiento que regulan la frecuencia y la calidad de la electricidad producida para que sea compatible con la red eléctrica o para uso local.

La propuesta es adaptable y reproducible en cualquier escenario posible.

Los expertos han analizado el sistema completo de conversión de energía eólica (WECS), que incluye todos los elementos necesarios para capturar la energía del viento y convertirla en electricidad utilizable. Entre ellos, la turbina eólica (palas, rotor, eje), el generador, la caja de engranajes, los sistemas de control y de conversión de potencia y las estructuras de soporte como la torre y la nacelle.

Grupo de investigación de la Universidad de Huelva

El estudio ha investigado la influencia de las velocidades variables del viento y de las de rotación representándolas mediante gráficas y ecuaciones polinómicas. Así, ilustran de manera efectiva la respuesta del sistema ante diferentes condiciones. Este análisis supone un avance considerable para la integración de los generadores de turbinas eólicas en los sistemas de energía eléctrica.

Estos quijotes onubenses han emprendido la batalla contra el cambio climático con el objetivo de que su implantación en edificios sea más accesible para la ciudadanía y las empresas y que estos pequeños molinos se conviertan en los colosos de la producción eléctrica de los hogares sobre la faz de tierra, como diría Cervantes.