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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla



      Ingeniería Mecánica y Eléctrica



                 DHTics



     Alumno: Erick Campechano Rojas




   Ensayo: La vida de la energía eólica.
Índice

Introducción .................................................................................................................................................... 3
Historia de la energía eólica ....................................................................................................................... 4
Molinos de viento .......................................................................................................................................... 5
Otros usos de esta energía ......................................................................................................................... 5
AEROGENERADORES ................................................................................................................................. 7
DEFINICIÓN ..................................................................................................................................................... 7
Funcionamiento ............................................................................................................................................. 8
Innovando a la energía eólica .................................................................................................................... 9
Controlando a los aerogeneradores ......................................................................................................... 9
No todo es color de rosa ............................................................................................................................. 9
Curiosidades ................................................................................................................................................. 10
Conclusión .................................................................................................................................................... 12
Introducción

En este proyecto tratare de dar a conocer como ha sido la evolución que ha tenido
hasta el momento la energía eólica, esto lo haré mostrando un poco de historia,
principalmente para conocer cómo es que se comenzó a utilizar el viento como
energía mediante una serie de mecanismos.

Todo esto es posible gracias a la gran evolución que se ha tenido en la creación y
modernización de los antiguos molinos de viento, hasta los nuevos molinos
creadores de energía eléctrica. Debido a que los más nuevos aerogeneradores, ya
cuentan con sensores para medir la fuerza del viento y dirección, esto para tener
un mejor desempeño y aprovechar al máximo las corrientes de aire originadas.
Historia de la energía eólica

La fuerza del viento se ha utilizado principalmente como medio de locomoción.
Hay constancia de dibujos egipcios, datados hace 5000 años, de barcos con velas
para trasladarse por el Nilo. Posteriormente y ya en los siglos V y VI (D.C.) hay
constancia de los primeros artilugios eólicos que eran de eje vertical, utilizados
para moler grano y bombear agua.

En el siglo XI los molinos de viento eran utilizados de forma extensiva en todo
Oriente Medio, siendo introducidos en Europa en el siglo XIII como consecuencia
de las cruzadas. Hasta la aparición de la máquina de vapor durante la revolución
industrial, los molinos de viento tuvieron una gran importancia en el desarrollo
económico de Europa.

En la década de 1970, y como consecuencia de la crisis energética, los países
desarrollados inciden en el plano de la investigación y el desarrollo, apareciendo la
tecnología que permitiría la producción de las actuales turbinas eólicas. A partir de
este momento se usará la fuerza del viento para generar energía eléctrica.
Molinos de viento

Son los más famosos y conocidos, entre ellos los de La Mancha, gracias a Don
Quijote, pero los había por todas partes aunque muy especialmente en España,
donde las corrientes de los ríos no eran tan importantes como en otros países
europeos.

El molino de viento clásico consiste en una estructura de piedra de forma cilíndrica
o troncocónica, de base circular, en la que se apoya una parte superior
independiente, con las aspas que transforman la energía del viento en energía
mecánica. Esta parte superior es un entramado de madera que puede girar sobre
el tambor de piedra para orientar las aspas según la dirección del viento, mediante
un largo madero fijo a la cubierta y exterior al edificio, que se puede amarrar a
unos hitos anclados al suelo. (Igartua, 1997)

En la parte superior del edificio, bajo la cubierta, hay unos ventanucos que servían
para que el molinero supiera la dirección del viento y, en consecuencia, pudiera
orientar las aspas como mejor convenía con el gobierno.

Las aspas mueven una rueda casi horizontal que, mediante otro engranaje,
trasmite el movimiento del eje de las aspas a un eje vertical, que mueve
la volandera.

Sobre las aspas se disponían unas lonas para recibir el viento, que se retiraban
cuando no era necesario el movimiento, con lo que se aumentaba la duración de
los mecanismos, que eran generalmente de madera y por lo tanto muy propensos
al desgaste. En otros molinos, como en los de Cartagena, no hay aspas
propiamente, sino solamente lonas, en forma de vela triangular, que se enrollaban
en el palo del aspa, cuando no eran necesarias.


Otros usos de esta energía

La utilidad de los mecanismos de los molinos de viento para generar energía
mecánica se ha aprovechado para otros usos, como sacar agua, de lo que son un
ejemplo los empleados en los pólders de Holanda o los clásicos molinos de granja,
con estructura metálica.

Actualmente se están extendiendo por todos los países los que sirven para
producir energía eléctrica. Por su forma, todos estos artefactos han mantenido el
nombre de molino, lo que a veces puede dar la impresión equivocada que la
palabra molino designa a cualquiera de estos o específicamente los de viento.
Concretamente, el nombre correcto de los que producen energía eléctrica
es aerogeneradores o turbinas eólicas, y las bombas podrían llamarse bombas de
agua eólicas.

Entre las bombas de agua eólicas, las más económicas llamados molinos de
granja, se desarrollaron en Estados Unidos a fines del siglo XIX y fueron
perdiendo vigencia con los nuevos sistemas eléctricos de bombeo más eficientes
una vez el suministro de esa corriente se hizo generalizado. Los molineros
de Marchigüe no inventaron algo, sino que aprendieron a hacerlos con rústicas
herramientas. Las estructuras son generalmente de madera de las zonas tensadas
con alambres enroscados, las aspas y veletas son de láminas de zinc recortadas,
los soportes de los ejes son de acero dulce forjado y los ejes templados tras un
proceso de forja. Todo un sistema de lubricación reemplazó las originales grasera
y cárteres de aceite de sebo de caballo, usado para lubricar ejes de carreta.
AEROGENERADORES



DEFINICIÓN
Es una maquina que transforma el viento en energía aprovechable, que es
originado por la fuerza del viento sobre unas aspas que están unidas a un rotor. El
eje puede conectarse a varios tipos de maquinaria, como es para moler granos,
bombear agua, pero la principal es para generar energía eléctrica. Por lo general
esta máquina recibe el nombre de molino de viento, pero para ser más claros, al
usarse para la electricidad recebe el nombre de aerogenerador o turbina de viento.
(Castro Gil, Cruz Cruz, & Sánchez Naranjo, 1997)

Los componentes claves de un aerogenerador son la torre que soporta la góndola,
las aspas y el generador eléctrico. La mayoría de los aerogeneradores modernos
son de tres palas, de eje horizontal y poseen mecanismos de orientación para
obtener el máximo rendimiento y proteger el aerogenerador en caso de vientos
fuertes.

El máximo inconveniente de un aerogenerador es el impacto visual que provoca
en la zona donde se instala. Asociaciones ecologistas también se quejan de la
mortandad que provocan entre las aves migratorias.

En los últimos años en nuestro país ha habido un fuerte aumento del empleo en el
sector de la energía eólica. La construcción e instalación de un aerogenerador y la
investigación para conseguir modelos más eficaces requieren la formación y el
reciclaje de profesionales especializados.

La decidida apuesta de las administraciones por la energía eólica en España le
augura al sector de los aerogeneradores un futuro esperanzador.
Funcionamiento

Los aerogeneradores son dispositivos que convierten la energía cinética del viento
en energía mecánica. La captación de la energía eólica se produce mediante la
acción del viento sobre las palas. El principio aerodinámico por el cual el conjunto
de palas gira, es similar al que hace que los aviones vuelen. Según este principio,
el aire es obligado a fluir por las caras superior e inferior de un perfil inclinado,
generando una diferencia de presiones entre ambas caras, y dando origen a una
fuerza resultante que actúa sobre el perfil.

Gracias a los aerogeneradores transformamos la fuerza del viento en energía
eléctrica. Desde principios del siglo XX se han usado molinos para generar
electricidad en zonas rurales aisladas. En la actualidad los aerogeneradores se
agrupan formando centrales eólicas que abastecen la red eléctrica.

El funcionamiento de los aerogeneradores es muy sencillo, el viento mueve las
hélices que conectadas a un generador transforman la energía mecánica
rotacional en energía eléctrica.

Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo del tipo de generador,
de su potencia y de la disposición de su eje de rotación.
Las partes principales de un aerogenerador son el rotor, la caja de engranajes, el
generador, la torre y el sistema de control.

Si nos fijamos en aerogeneradores en funcionamiento podemos observar que la
velocidad de movimiento de las hélices es muy lenta. Mediante la caja de
engranajes esa velocidad lenta de las palas se transforma en velocidad rápida
para alimentar al generador.

Si descomponemos esta fuerza en dos direcciones obtendremos:
Fuerza de sustentación, o simplemente sustentación de dirección perpendicular al
viento.
Fuerza de arrastre, de dirección paralela al viento.




Innovando a la energía eólica

Controlando a los aerogeneradores

Los aerogeneradores están diseñados para producir energía eléctrica de la forma
más barata posible. Así pues, están generalmente diseñados para rendir al
máximo a velocidades alrededor de 15 m/s. Es mejor no diseñar aerogeneradores
que maximicen su rendimiento a vientos más fuertes, ya que los vientos tan
fuertes no son comunes, con lo que el uso y producción serian muy desventajosos
para una gran demanda de energía. (Opex energy)

En el caso de vientos más fuertes es necesario gastar parte del exceso de la
energía del viento para evitar daños en el aerogenerador. En consecuencia, todos
los aerogeneradores están diseñados con algún tipo de control de potencia.




No todo es color de rosa

A pesar de todo lo que se ha mostrado, también es muy importante recordar que a
pesar de ser de las plantas eléctricas con menores índices de contaminación tiene
algunos defectos.

Uno de los principales inconvenientes es el impacto visual que provoca en la zona
donde se instala, debido a que se ocupan amplios campos para la colocación de
un parque eólico.
Otro punto importante es que las aves llegan a chocar con las aspas de los
molinos, ocasionando la muerte de ellas, debido a esto se pide que se realicen
estudios, sobre todo si existen rutas de aves migratorias, ya que morirían muchas
si se colocan estos molinos en su camino, con lo que también se opta por pintarlas
de colores visibles, pero esto nos hace regresar al punto anterior: el impacto
visual.

Todo esto esta complementado por el ruido, ya que lo originan por el continuo giro
de sus aspas.




Curiosidades

   •      En la Unión Europea de aquí al 2020 se doblará el número de empleos en
          el sector de la energía eólica.

   •      Aunque continúe operando a velocidades mayores, la potencia que entrega
          no será diferente a la nominal, por seguridad (25m/s aproximadamente).
          (energiza, 2011)

   •      Están hechos para vientos que cambian de posición asiendo que afecte en
          su rendimiento lo menos posible.

   •      Un aerogenerador evita la emisión de 4.109 Kg. de CO2, lográndose un
          efecto similar al producido por 200 árboles.

   •      Un Parque de 10 MW: Evita: 28.480 Toneladas al año de CO2. Sustituye:
          2.447 Tep. toneladas equivalentes de petróleo. Aporta: Trabajo a 130
          personas al año durante el diseño y la construcción. Proporciona: Industria
          y desarrollo de tecnología. Genera: Energía eléctrica para 11.000 familias.
          (energiza, 2011)
Conclusión

Es normal el cambio y modernización, con lo que la industria eléctrica no se queda
atrás, y más aun los aerogeneradores comúnmente llamados molinos de viento,
ya que desde sus antecesores que eran verdaderos molinos, en la actualidad su
implementación en la industria está aumentando, ya que son de las pocas
creadoras de energía eléctrica que no contaminan, aun que tengan algunos
inconvenientes, para mí son las más confiables, ya que como lo indican algunos
estudios, para el 2025 estará cubriendo aproximadamente el 50% de la demanda
de electricidad en varios países.

Con esto concluyo que la energía eólica es una de las mejores fuentes de energía,
ya que no solo es limpia sino que se adapta a los medios ambientales, además
que los modernos aerogeneradores, gracias a sus sensores hacen que se
aproveche al máximo los vientos, haciendo girar al mismo.
Bibliografía
Castro Gil, M. A., Cruz Cruz, I., & Sánchez Naranjo, C. (1997). Energía eólica. Sevilla, España:
PROGENSA.

energiza. (Julio de 2011). Recuperado el 30 de octubre de 2012, de energiza:
http://www.energiza.org/energizajulio2011.html

Igartua, F. (1997). Reflexiones entre molinos de viento. En F. Igartua, Reflexiones Entre Molinos de
Viento (págs. 16-30). Universidad de Texas: Peisa.

Opex energy. (s.f.). Recuperado el 27 de Octubre de 2012, de Opex energy: http://www.opex-
energy.com/eolica/principio_de_funcionamiento.html

vindmolle industruen. (s.f.). Recuperado el 30 de octubre de 2012, de vindmolle industruen:
http://www.windpower.org/da/klima___energi/energisystemet.html

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Ensayo energia eolica

  • 1. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Ingeniería Mecánica y Eléctrica DHTics Alumno: Erick Campechano Rojas Ensayo: La vida de la energía eólica.
  • 2. Índice Introducción .................................................................................................................................................... 3 Historia de la energía eólica ....................................................................................................................... 4 Molinos de viento .......................................................................................................................................... 5 Otros usos de esta energía ......................................................................................................................... 5 AEROGENERADORES ................................................................................................................................. 7 DEFINICIÓN ..................................................................................................................................................... 7 Funcionamiento ............................................................................................................................................. 8 Innovando a la energía eólica .................................................................................................................... 9 Controlando a los aerogeneradores ......................................................................................................... 9 No todo es color de rosa ............................................................................................................................. 9 Curiosidades ................................................................................................................................................. 10 Conclusión .................................................................................................................................................... 12
  • 3. Introducción En este proyecto tratare de dar a conocer como ha sido la evolución que ha tenido hasta el momento la energía eólica, esto lo haré mostrando un poco de historia, principalmente para conocer cómo es que se comenzó a utilizar el viento como energía mediante una serie de mecanismos. Todo esto es posible gracias a la gran evolución que se ha tenido en la creación y modernización de los antiguos molinos de viento, hasta los nuevos molinos creadores de energía eléctrica. Debido a que los más nuevos aerogeneradores, ya cuentan con sensores para medir la fuerza del viento y dirección, esto para tener un mejor desempeño y aprovechar al máximo las corrientes de aire originadas.
  • 4. Historia de la energía eólica La fuerza del viento se ha utilizado principalmente como medio de locomoción. Hay constancia de dibujos egipcios, datados hace 5000 años, de barcos con velas para trasladarse por el Nilo. Posteriormente y ya en los siglos V y VI (D.C.) hay constancia de los primeros artilugios eólicos que eran de eje vertical, utilizados para moler grano y bombear agua. En el siglo XI los molinos de viento eran utilizados de forma extensiva en todo Oriente Medio, siendo introducidos en Europa en el siglo XIII como consecuencia de las cruzadas. Hasta la aparición de la máquina de vapor durante la revolución industrial, los molinos de viento tuvieron una gran importancia en el desarrollo económico de Europa. En la década de 1970, y como consecuencia de la crisis energética, los países desarrollados inciden en el plano de la investigación y el desarrollo, apareciendo la tecnología que permitiría la producción de las actuales turbinas eólicas. A partir de este momento se usará la fuerza del viento para generar energía eléctrica.
  • 5. Molinos de viento Son los más famosos y conocidos, entre ellos los de La Mancha, gracias a Don Quijote, pero los había por todas partes aunque muy especialmente en España, donde las corrientes de los ríos no eran tan importantes como en otros países europeos. El molino de viento clásico consiste en una estructura de piedra de forma cilíndrica o troncocónica, de base circular, en la que se apoya una parte superior independiente, con las aspas que transforman la energía del viento en energía mecánica. Esta parte superior es un entramado de madera que puede girar sobre el tambor de piedra para orientar las aspas según la dirección del viento, mediante un largo madero fijo a la cubierta y exterior al edificio, que se puede amarrar a unos hitos anclados al suelo. (Igartua, 1997) En la parte superior del edificio, bajo la cubierta, hay unos ventanucos que servían para que el molinero supiera la dirección del viento y, en consecuencia, pudiera orientar las aspas como mejor convenía con el gobierno. Las aspas mueven una rueda casi horizontal que, mediante otro engranaje, trasmite el movimiento del eje de las aspas a un eje vertical, que mueve la volandera. Sobre las aspas se disponían unas lonas para recibir el viento, que se retiraban cuando no era necesario el movimiento, con lo que se aumentaba la duración de los mecanismos, que eran generalmente de madera y por lo tanto muy propensos al desgaste. En otros molinos, como en los de Cartagena, no hay aspas propiamente, sino solamente lonas, en forma de vela triangular, que se enrollaban en el palo del aspa, cuando no eran necesarias. Otros usos de esta energía La utilidad de los mecanismos de los molinos de viento para generar energía mecánica se ha aprovechado para otros usos, como sacar agua, de lo que son un
  • 6. ejemplo los empleados en los pólders de Holanda o los clásicos molinos de granja, con estructura metálica. Actualmente se están extendiendo por todos los países los que sirven para producir energía eléctrica. Por su forma, todos estos artefactos han mantenido el nombre de molino, lo que a veces puede dar la impresión equivocada que la palabra molino designa a cualquiera de estos o específicamente los de viento. Concretamente, el nombre correcto de los que producen energía eléctrica es aerogeneradores o turbinas eólicas, y las bombas podrían llamarse bombas de agua eólicas. Entre las bombas de agua eólicas, las más económicas llamados molinos de granja, se desarrollaron en Estados Unidos a fines del siglo XIX y fueron perdiendo vigencia con los nuevos sistemas eléctricos de bombeo más eficientes una vez el suministro de esa corriente se hizo generalizado. Los molineros de Marchigüe no inventaron algo, sino que aprendieron a hacerlos con rústicas herramientas. Las estructuras son generalmente de madera de las zonas tensadas con alambres enroscados, las aspas y veletas son de láminas de zinc recortadas, los soportes de los ejes son de acero dulce forjado y los ejes templados tras un proceso de forja. Todo un sistema de lubricación reemplazó las originales grasera y cárteres de aceite de sebo de caballo, usado para lubricar ejes de carreta.
  • 7. AEROGENERADORES DEFINICIÓN Es una maquina que transforma el viento en energía aprovechable, que es originado por la fuerza del viento sobre unas aspas que están unidas a un rotor. El eje puede conectarse a varios tipos de maquinaria, como es para moler granos, bombear agua, pero la principal es para generar energía eléctrica. Por lo general esta máquina recibe el nombre de molino de viento, pero para ser más claros, al usarse para la electricidad recebe el nombre de aerogenerador o turbina de viento. (Castro Gil, Cruz Cruz, & Sánchez Naranjo, 1997) Los componentes claves de un aerogenerador son la torre que soporta la góndola, las aspas y el generador eléctrico. La mayoría de los aerogeneradores modernos son de tres palas, de eje horizontal y poseen mecanismos de orientación para obtener el máximo rendimiento y proteger el aerogenerador en caso de vientos fuertes. El máximo inconveniente de un aerogenerador es el impacto visual que provoca en la zona donde se instala. Asociaciones ecologistas también se quejan de la mortandad que provocan entre las aves migratorias. En los últimos años en nuestro país ha habido un fuerte aumento del empleo en el sector de la energía eólica. La construcción e instalación de un aerogenerador y la investigación para conseguir modelos más eficaces requieren la formación y el reciclaje de profesionales especializados. La decidida apuesta de las administraciones por la energía eólica en España le augura al sector de los aerogeneradores un futuro esperanzador.
  • 8. Funcionamiento Los aerogeneradores son dispositivos que convierten la energía cinética del viento en energía mecánica. La captación de la energía eólica se produce mediante la acción del viento sobre las palas. El principio aerodinámico por el cual el conjunto de palas gira, es similar al que hace que los aviones vuelen. Según este principio, el aire es obligado a fluir por las caras superior e inferior de un perfil inclinado, generando una diferencia de presiones entre ambas caras, y dando origen a una fuerza resultante que actúa sobre el perfil. Gracias a los aerogeneradores transformamos la fuerza del viento en energía eléctrica. Desde principios del siglo XX se han usado molinos para generar electricidad en zonas rurales aisladas. En la actualidad los aerogeneradores se agrupan formando centrales eólicas que abastecen la red eléctrica. El funcionamiento de los aerogeneradores es muy sencillo, el viento mueve las hélices que conectadas a un generador transforman la energía mecánica rotacional en energía eléctrica. Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo del tipo de generador, de su potencia y de la disposición de su eje de rotación. Las partes principales de un aerogenerador son el rotor, la caja de engranajes, el generador, la torre y el sistema de control. Si nos fijamos en aerogeneradores en funcionamiento podemos observar que la velocidad de movimiento de las hélices es muy lenta. Mediante la caja de engranajes esa velocidad lenta de las palas se transforma en velocidad rápida para alimentar al generador. Si descomponemos esta fuerza en dos direcciones obtendremos:
  • 9. Fuerza de sustentación, o simplemente sustentación de dirección perpendicular al viento. Fuerza de arrastre, de dirección paralela al viento. Innovando a la energía eólica Controlando a los aerogeneradores Los aerogeneradores están diseñados para producir energía eléctrica de la forma más barata posible. Así pues, están generalmente diseñados para rendir al máximo a velocidades alrededor de 15 m/s. Es mejor no diseñar aerogeneradores que maximicen su rendimiento a vientos más fuertes, ya que los vientos tan fuertes no son comunes, con lo que el uso y producción serian muy desventajosos para una gran demanda de energía. (Opex energy) En el caso de vientos más fuertes es necesario gastar parte del exceso de la energía del viento para evitar daños en el aerogenerador. En consecuencia, todos los aerogeneradores están diseñados con algún tipo de control de potencia. No todo es color de rosa A pesar de todo lo que se ha mostrado, también es muy importante recordar que a pesar de ser de las plantas eléctricas con menores índices de contaminación tiene algunos defectos. Uno de los principales inconvenientes es el impacto visual que provoca en la zona donde se instala, debido a que se ocupan amplios campos para la colocación de un parque eólico.
  • 10. Otro punto importante es que las aves llegan a chocar con las aspas de los molinos, ocasionando la muerte de ellas, debido a esto se pide que se realicen estudios, sobre todo si existen rutas de aves migratorias, ya que morirían muchas si se colocan estos molinos en su camino, con lo que también se opta por pintarlas de colores visibles, pero esto nos hace regresar al punto anterior: el impacto visual. Todo esto esta complementado por el ruido, ya que lo originan por el continuo giro de sus aspas. Curiosidades • En la Unión Europea de aquí al 2020 se doblará el número de empleos en el sector de la energía eólica. • Aunque continúe operando a velocidades mayores, la potencia que entrega no será diferente a la nominal, por seguridad (25m/s aproximadamente). (energiza, 2011) • Están hechos para vientos que cambian de posición asiendo que afecte en su rendimiento lo menos posible. • Un aerogenerador evita la emisión de 4.109 Kg. de CO2, lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. • Un Parque de 10 MW: Evita: 28.480 Toneladas al año de CO2. Sustituye: 2.447 Tep. toneladas equivalentes de petróleo. Aporta: Trabajo a 130 personas al año durante el diseño y la construcción. Proporciona: Industria y desarrollo de tecnología. Genera: Energía eléctrica para 11.000 familias. (energiza, 2011)
  • 11. Conclusión Es normal el cambio y modernización, con lo que la industria eléctrica no se queda atrás, y más aun los aerogeneradores comúnmente llamados molinos de viento, ya que desde sus antecesores que eran verdaderos molinos, en la actualidad su implementación en la industria está aumentando, ya que son de las pocas creadoras de energía eléctrica que no contaminan, aun que tengan algunos inconvenientes, para mí son las más confiables, ya que como lo indican algunos estudios, para el 2025 estará cubriendo aproximadamente el 50% de la demanda de electricidad en varios países. Con esto concluyo que la energía eólica es una de las mejores fuentes de energía, ya que no solo es limpia sino que se adapta a los medios ambientales, además que los modernos aerogeneradores, gracias a sus sensores hacen que se aproveche al máximo los vientos, haciendo girar al mismo.
  • 12. Bibliografía Castro Gil, M. A., Cruz Cruz, I., & Sánchez Naranjo, C. (1997). Energía eólica. Sevilla, España: PROGENSA. energiza. (Julio de 2011). Recuperado el 30 de octubre de 2012, de energiza: http://www.energiza.org/energizajulio2011.html Igartua, F. (1997). Reflexiones entre molinos de viento. En F. Igartua, Reflexiones Entre Molinos de Viento (págs. 16-30). Universidad de Texas: Peisa. Opex energy. (s.f.). Recuperado el 27 de Octubre de 2012, de Opex energy: http://www.opex- energy.com/eolica/principio_de_funcionamiento.html vindmolle industruen. (s.f.). Recuperado el 30 de octubre de 2012, de vindmolle industruen: http://www.windpower.org/da/klima___energi/energisystemet.html