How do wind turbines work? - Rebecca J. Barthelmie and Sara C. Pryor

Traductor: Penny Martínez Revisor: Sebastian Betti

Every 24 hours, wind generates enough kinetic energy

Cada 24 horas, el viento genera suficiente energía cinética para producir

to produce roughly 35 times more electricity than humanity uses each day.

unas 35 veces más electricidad de la que la humanidad usa a diario.

And unlike coal or oil, this resource is totally renewed each day.

Y a diferencia del carbón o el petróleo, este recurso se renueva cada día.

So how can we harness this incredible amount of energy,

Entonces, ¿cómo podemos aprovechar toda esa energía,

and is it possible to create a world powered entirely by wind?

y ¿es posible crear un mundo impulsado íntegramente por el viento?

The basic principle of wind energy is simple.

El principio básico de la energía eólica es sencillo.

A series of sails or blades mounted around a rotor catch the wind

Una serie de velas o palas montadas alrededor de un rotor atrapan el viento.

and translate its kinetic energy into rotational energy.

y convierten la energía cinética en energía rotacional,

Traditional windmills use that rotational energy to grind wheat or pump water.

que los molinos de viento tradicionales usan para moler trigo o bombear agua.

But in modern wind turbines, it turns a generator that creates electricity.

Pero en las turbinas modernas, esa energía es un generador que crea electricidad.

This conversion from wind to rotational energy to electricity

Esa conversión de energía eólica a energía rotacional y a electricidad,

has defined wind turbines since their invention in the late 19th century.

ha definido los aerogeneradores desde su invención a finales del siglo XIX.

And there are three primary factors that determine just how much energy

Y hay tres factores principales que determinan cuánta energía

they can produce: the size and orientation of the blades,

pueden producir, según el tamaño y la orientación de las palas,

the blade’s aerodynamic design, and the amount of wind turning the rotor.

su diseño aerodinámico y la cantidad de viento que hace girar el rotor.

First up, blade orientation.

Primero, la orientación de la pala.

Wind turbines can be designed with their rotor

Las turbinas eólicas se pueden diseñar

on a vertical axis or a horizontal axis.

con el rotor en un eje vertical o en uno horizontal.

Vertical blades can pick up wind coming from any direction,

Las palas verticales pueden captar el viento desde cualquier dirección,

but with much less efficiency than horizontal axis rotors.

pero con mucha menos eficiencia que los rotores de eje horizontal.

Horizontal designs allow blades to capture the wind’s full force

Los diseños horizontales hacen que las palas capten toda la fuerza del viento,

by tracking the wind’s direction and turning to face it.

siguiendo la dirección del viento y girando para enfrentarlo.

This turning process is called yawing,

Este proceso de giro se llama guiñada,

and older windmills achieved it through manual monitoring.

y en los molinos de viento antiguos se hacía manualmente.

Today, wind sensors and computer systems automatically adjust the blades

Hoy, los sensores de viento y los sistemas informáticos las ajustan automáticamente

with expert precision to capture as much energy as possible.

con precisión experta para capturar la mayor cantidad de energía posible.

Outside rotor orientation,

Para la orientación exterior del rotor,

the blades themselves need to be shaped to maximize efficiency.

las propias palas deben moldearse para maximizar la eficiencia.

While early designs used flat blades,

Si bien los primeros diseños usaban palas planas,

modern blades are curved like airplane wings.

las palas modernas son curvas como las alas de un avión.

Wind travels faster over the curved surface,

El viento viaja más rápido sobre una superficie curva,

creating a low-pressure pocket above the blade that forces it upwards.

creando una bolsa de baja presión en la hoja que la empuja hacia arriba.

Since the amount of lift depends on the angle

Y como la cantidad de la elevación

at which the wind is moving relative to the blade,

depende del ángulo en el que el viento se mueve con relación a la pala,

modern blades also incorporate a twist,

las palas modernas también incorporan un giro,

optimizing how much of the blade can cut into the wind.

que optimiza cuánto de la pala puede cortar el viento.

Made of fiberglass and resin layers, these blades are strong enough

Hechas de capas de fibra de vidrio y resina, son lo suficientemente fuertes

to operate through rain, lightning, and blistering sunlight for over 20 years.

para funcionar con lluvia, rayos y luz solar abrasadora durante más de 20 años.

Even with aerodynamic blades and a horizontal rotor,

Pero incluso con palas aerodinámicas y un rotor horizontal,

a wind turbine can only capture wind if it's in a windy environment.

una turbina eólica solo puede capturar viento si está en un ambiente ventoso.

Wind speeds typically increase the higher into the atmosphere you travel.

Y las velocidades del viento aumentan cuanto más alto se va en la atmósfera.

So today, most turbines are well over 100 meters tall,

Así que hoy, la mayoría de las turbinas tienen más de 100 metros de altura,

with equally large rotor diameters.

con diámetros de rotor igualmente grandes.

A turbine of this height and size can capture a huge amount of wind,

Una turbina de esa altura y tamaño puede capturar una gran cantidad de viento,

generating enough electricity every year to power 750 American homes.

creando suficiente electricidad anual para abastecer a 750 hogares estadounidenses.

A wind farm of 200 similarly sized turbines

Un parque eólico de 200 turbinas de tamaño similar

could power over 150,000 American homes— or twice as many European homes—

podría abastecer a más de 150 000 hogares estadounidenses,

o el doble de hogares europeos, durante todo un año.

for an entire year.

Offshore wind farms contain an even greater number of even larger turbines.

Los parques eólicos marinos tienen aún más y más grandes turbinas.

In 2019, the largest wind turbine ever built

En 2019, empezó a funcionar frente a las costas de los Países Bajos

began operating off the coast of the Netherlands.

la turbina eólica más grande jamás construida.

With a rotor diameter of 220 meters, just one of these turbines

Con un diámetro de rotor de 220 metros, solo una de esas turbinas

can meet the annual power needs of 16,000 European households.

puede cubrir las necesidades energéticas anuales de 16 000 hogares europeos.

Despite its amazing potential, wind energy still faces challenges.

Pero a pesar de su asombroso potencial, la energía eólica aún afronta desafíos.

Wind may be a free and unlimited fuel,

El viento puede ser un combustible gratuito e ilimitado,

but no matter how large or efficient a turbine is

pero no importa cuán grande o eficiente sea una turbina

there's a mathematical limit to how much wind it can convert into electricity.

hay un límite matemático para la cantidad de viento que puede volverse electricidad.

German physicist Albert Betz calculated

El físico alemán Albert Betz calculó

that since some wind must remain to keep the blades spinning,

que como debe quedar algo de viento para que las palas giren,

a turbine can only ever capture 59.3% of the wind’s energy.

una turbina solo puede capturar el 59,3 % de la energía eólica.

Additionally, some people feel turbines disrupt natural scenery,

Además, algunas personas sienten que las turbinas interrumpen el paisaje natural,

and wind energy’s intermittent availability

y que la disponibilidad intermitente de la energía eólica

can make it difficult to integrate into electrical grids.

puede dificultar su integración en redes eléctricas.

But even with these challenges, modern wind turbines have made wind energy

Pero aún con esos desafíos, las turbinas modernas han hecho de la energía eólica

the most efficient and inexpensive source of electricity.

la fuente de electricidad más eficiente y económica.

Wind turbines already provide essential energy for communities around the world.

Las turbinas eólicas ya proveen de energía esencial a comunidades de todo el mundo.

And for many farmers, hosting a wind turbine

Y para muchos agricultores, tener una turbina eólica

can be a reliable source of additional income.

puede ser una fuente confiable de ingresos adicionales.

With continued improvements in wind forecasting,

Con continuas mejoras en la predicción del viento,

la infraestructura de la red eléctrica y el almacenamiento de la energía,

electrical grid infrastructure and energy storage,

wind power might blow away all our energy problems.

la energía eólica podría acabar con todos nuestros problemas energéticos.