Energías Eólicas

Antecedentes

La energía del viento, la eólica no es algo nuevo, es una de las energías más antiguas junto a la energía térmica. Era usada por los barcos de vela para navegar, inclusive actualmente la utilizan los veleros; Los antiguos molinos usados para moler tela o extraer agua, eran aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas. Molino de.JPGLos primeros molinos de viento son del siglo VII y se ubican en Afganistán, mientras que su origen en Europa no data hasta el Siglo XII en Francia e Inglaterra, eran de madera, conocidas como torres de molinos, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para extender sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo.En Estados Unidos, el desarrollo de molinos de bombeo, reconocibles por sus múltiples velas metálicas, fue el factor principal que permitió la agricultura y la ganadería en vastas áreas de Norteamérica, de otra manera imposible sin acceso fácil al agua. Estos molinos contribuyeron a la expansión del ferrocarril alrededor del mundo, cubriendo las necesidades de agua de las locomotoras a vapor.Las turbinas modernas fueron desarrolladas a comienzos de 1980, si bien, los diseños continúan desarrollándose.

GreenMountainWindFarm_Fluvanna_2004.jpg¿Qué es la energía eólica?

La energía eólica, tiene su origen en el sol, los vientos se generan a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por la radiación solar, entre el 1 y el 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento; El viento se produce por la diferencia de temperatura existente en las distintas capas de aire de la atmosfera, conocidas como masas de aire; Estas masas de aire por las distintas temperatura generan diferencias de presión, el aire se mueve de los lugares donde existe una mayor presión a los lugares donde la presión es menor y es este movimiento el que produce el viento, este tipo de viento se llama viento geoestrofico. Para la generación de energía eléctrica a partir de la energía del viento se debe conocer el origen de los vientos en zonas más específicas del planeta, estos vientos son los llamados vientos locales, entre estos están las brisas marinas que son debida a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra , también están los llamados vientos de montaña que se producen por el calentamiento de las montañas y esto afecta en la densidad del aire y hace que el viento suba por la ladera de la montaña o baje por esta dependiendo si es de noche o de día.

Ventajas de la energía eólica

  1. Bajo poder contaminante. La energía eólica es, después de la energía solar, es la que menor impacto tiene sobre el medio ambiente, debido a que durante su proceso de generación, generada a través de aerogeneradores, no lleva implícito proceso de combustión, de manera que los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación y combustión beneficia la atmósfera y el medio ambiente.
  2. Más energía. Cuando nos referimos a la cantidad de energía producida en sustitución de las fuentes de energía fósil, la electricidad que llega a producir un aerogenerador alcanza una capacidad de energía similar a la de 1.000 Kg de petróleo, evitando que se quemen diariamente miles de litros de este combustible.
  3. Reduce las ingentes cantidades de carbón usadas en las centrales térmicas, evitando las emisiones de toneladas de CO2. Es decir, la energía eólica evita el envío a la atmósfera de miles de toneladas de gases contaminantes producto de la combustión del carbón y el petróleo.
  4. Impacto menos agresivo en el suelo. No tiene un impacto tan agresivo sobre la composición del suelo o su erosión, como sí lo son los combustibles fósiles, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre éste, vertidos o grandes movimientos de tierras.
  5. El agua, inalterada. No produce alteraciones sobre las fuentes de agua, al no hacer uso de ellas durante la producción de energía, y no producir residuos o vertidos sobre los acuíferos.
  6. Impacto medioambiental 0 en su transporte. La energía producida por el viento, comparada con otros combustibles, como el gas, el petróleo o el carbón, tiene un impacto cero sobre nuestro entorno natural en el momento de ser transportada, pues no emplea tuberías, barcos o camiones. Reduciendo el tráfico marítimo y terrestre, elimina la construcción de refinerías y suprime los riesgos añadidos del transporte de petróleo o residuos nucleares.

Desventajas de la energía eólica:

Entre las desventajas de la energía eólica se tiene de tipo técnico y medioambiental:
  1. La fuerza del viento es muy variable, por lo que la producción de energía no es constante. Al ser una energía menos predecible no puede ser utilizada como única fuente de generación eléctrica
  2. Dificultad para la planificación. Existe una dificultad intrínseca para poder planificar la energía eólica disponible con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances meteorológicos para la previsión del viento han mejorado mucho la situación, pero aún sigue siendo un problema.
  3. Plazo de desarrollo. Desde que un promotor empieza a construir un parque eólico hasta que éste inicia su vertido de energía a la red eléctrica pueden pasar 5 años.
  4. Variabilidad. Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas de forma instantánea -aumentando la producción de las centrales térmicas-, pues de no hacerse así se podrían producir apagones.
  5. Almacenamiento imposible. La energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o de lo contrario se pierde.
  6. Necesidad de infraestructuras. Los parques eólicos suelen situarse en zonas apartadas o en el mar, lejos de los puntos de consumo, y para transportar la energía eléctrica se requieren torres de alta tensión y cables de gran capacidad que pueden salvar importantes distancias y causan impacto en el paisaje. En este proceso, además, suele perderse energía.
  7. Vulnerabilidad a los huecos de tensión. Uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado ‘hueco de tensión' (reducción brusca de la tensión en una fase de la red eléctrica, seguida de una vuelta a los valores normales, todo ello en milisegundos). Las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan falta de suministro.
  8. Demasiado viento no ayuda. Si el viento supera las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañada. La producción eléctrica desciende y afecta a la planificación de producción eléctrica prevista.
  9. Impacto medioambiental. Los parques eólicos suelen ocupar grandes espacios y se localizan en parajes naturales transformando el paisaje original. Es necesario realizar estudios de impacto ambiental previos para evitar que perjudiquen a las aves migratorias o al paisaje.
  10. Las turbinas son ruidosas, aunque al alejarse unos 1500 Mts. el ruido desaparece. Recientemente se está experimentado la viabilidad de construir parques eólicos en el mar, no lejos de la costa, pero situadas de tal forma que no incidan de forma excesiva sobre el paisaje.

¿Cómo se funciona la energía eólica?

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Imagen 3. Esquema de una central eólica. Fuente: http://www.unesa.es

La energía eólica funciona por medio de un parque eólico, que es una central de producción de energía eléctrica a partir de la energía cinética del viento. Estas centrales están constituidas por un conjunto de máquinas denominadas aerogeneradores conectados a la red de distribución eléctrica. Para que un aerogenerador pueda generar energía es necesario que el viento alcance una velocidad mínima de 19 km/h, logrando su mejor rendimiento con vientos entre 40 y 50 km/h, depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada "cut-in speed", y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada "cut-out speed".Es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Un Parque aerogenerador de 10 MW
  • Evita: 28.480 Tn. 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.
Cada Kw. de electricidad generada por energía eólica en lugar de carbón, evita.
  • 0,60 Kg. de CO2, dióxido de carbono.
  • 1,33 g. de SO2, dióxido de azufre.
  • 1,67 g. de NOx, óxido de nitrógeno.

Países líderes en energía eólica:

En orden de producción, estos son los países que lideran el manejo de energía eólica a nivel mundial:
1 Estados Unidos; 2 Alemania; 3 China; 4 España; 5 India; 6 Francia, 7 Italia, 8 Inglaterra, 9 Dinamarca, 10 Portugal, 11 Canadá, 12 Países Bajos, 13 Japón, 14 Australia, 15 Grecia, 16 Suecia, 17 Irlanda, 18 Austria, 19 Turquía, 20 Brasil.
En América Latina se están dando los pasos iniciales para desarrollar el aprovechamiento eólico. Brasil lidera esta iniciativa seguido de México, Chile, Costa Rica, Argentina, Nicaragua, Uruguay, Colombia, Cuba y Perú.

Más de 80 países ya se han embarcado en esta realidad, a la que están decididos a ampliar hasta el reemplazo total de los hidrocarburos, junto con otras fuentes limpias y renovables, en lo que Lester Brown (The great transition) ha dado en llamar la gran transición energética desde la fuente fósil a la energía solar y eólica. Cuánto será de importante este movimiento energético, que hasta uno de los principales productores mundiales de petróleo como Arabia Saudita está desarrollando proyectos que incluyen masivamente el uso de la energía eólica.

En la actualidad, según GWEC (Consejo Mundial para la Energía Eólica en inglés), el mundo ya tiene instalados a fin de 2014 unos 370.000 mw con esta tecnología, de los cuales 31% corresponde a China, 18% a los Estados Unidos y 11% a Alemania, como los más importantes. Este valor corresponde al 5% de la energía consumida en el mundo. Los 10 primeros países con parques eólicos más importantes contienen el 84% de las instalaciones mundiales. En España o en Dinamarca, por ejemplo, la energía eólica representa entre el 20 y el 25% de sus matrices energéticas.
América del Sur tiene a Brasil como líder de esta tecnología, aún sin ser muy relevante a nivel mundial, con una capacidad instalada de unos 3.500 mw que hoy atiende a 8 millones de hogares y muchos proyectos en curso que van hasta 17.000 mw para 2022.

Fuentes consultadas
http://twenergy.com/a/ventajas-de-la-energia-eolica-402
http://etecnologia.com/medio-ambiente/energia-eolica
http://www.eolicaysolar.com/energia/Eolica/Energia-eolica-ventajas-y-desventajas-l31.html
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/1000/1088/html/2_energa_elica.html
http://www.azulambientalistas.org/eolica.html
http://www.losandes.com.ar/article/energias-renovables-los-molinos-eolicos