Promueve: Con el apoyo de: http://www.atecos.es/ ENERGÍA EÓLICA DESCRIPCIÓN La energía del Sol calienta de forma desigual la superficie de la tierra provocando movimientos de la masa atmosférica en forma de energía cinética que es aprovechada por los aerogeneradores para producir energía eléctrica. PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS Para conocer el viento que hará en un punto determinado se deben analizar tanto los vientos globales como los locales. Cerca de la superficie terrestre, a nivel local, soplan vientos caracterizados por el relieve del terreno y otras variables como la rugosidad o la altura: o Rugosidad: Una superficie muy rugosa como un bosque o una aglomeración de casas causará turbulencias y frenará el viento, mientras que otra muy lisa como el mar o las pistas de un aeropuerto favorecerá el desplazamiento del aire. o Altura: Si el terreno es rugoso, se necesitarán aerogeneradores de mayor altura para alcanzar la misma velocidad de viento que en otros emplazamientos más lisos. Los dos valores clave para analizar el viento son su velocidad (medida con un anemómetro) y su dirección (medida con una veleta). No todo el viento sirve para generar energía. Por lo general, para que las palas de un aerogenerador giren se necesitan vientos moderados por encima de los 4 m/s y por debajo de los 25. Cada máquina está diseñada para una determinada velocidad de viento, a partir de la cual generalmente se conseguirá la máxima potencia. INSTALACIONES EÓLICAS: AEROGENERADORES Las máquinas empleadas para transformar la fuerza cinética del viento en electricidad reciben el nombre de turbinas eólicas o aerogeneradores. La inmensa mayoría de los aerogeneradores modernos son tripalas y de eje horizontal. Se ha demostrado científicamente que este número de palas es el idóneo ya que cuanto mayor es el número de palas, el rendimiento es menor porque cada pala “choca” con las turbulencias dejadas por la pala anterior, lo que frena su movimiento. La vida útil de estas máquinas es, como mínimo, de 20 años. Los aerogeneradores, por lo general, están compuestos por (Figura 1): a) Rotor: es el conjunto formado por las palas y el eje al que van unidas, a través de una pieza llamada buje. Sirve para transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. Las palas capturan el viento de manera perpendicular a su dirección, gracias a un sistema que coloca automáticamente el rotor en esa posición, y transmiten su potencia hacia el buje. -1– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es b) Palas: se parecen mucho a las alas de un avión. Hoy en día, la mayoría de las turbinas cuentan con tres palas, por cuestión de rentabilidad y estabilidad. Y suelen ser de poliéster o epoxy reforzado con fibra de vidrio. c) Góndola: en su interior contiene los diferentes dispositivos que van a transformar la energía mecánica del rotor en energía eléctrica (generador eléctrico, el multiplicador y los sistemas hidráulicos de control, orientación y freno). Además, en su exterior cuentan con un anemómetro y una veleta, situados en la parte posterior de la góndola, miden la dirección y la velocidad del viento en cada instante y mandan información a los sistemas de control que accionan el aparato para que el rotor y las aspas se sitúen en la posición óptima contra el viento. d) Torre: soporta la góndola y el rotor. En terrenos rugosos, las torres más altas captarán vientos de mayor velocidad. Figura 1. Partes básicas de un Aerogenerador (Depart. Energía EEUU, 2007) El funcionamiento básico de un aerogenerador es, desde el punto de vista conceptual, muy simple. El viento, al hacer girar las palas del rotor, genera una energía cinética que se transmite, a través del eje principal, al alternador cobijado en la góndola. Se genera una corriente eléctrica que es transmitida mediante cables conductores a un centro de control, donde se almacena en acumuladores o se distribuye a los centros de consumo o se evacua hacia la red de transporte de energía eléctrica. Existen tres tipos de sistemas eólicos (Tabla 1): a) Sistemas de muy baja potencia Son máquinas pequeñas que se utilizan para zonas alejadas de las redes eléctricas convencionales. Típicamente, se combinan con bancos de baterías para almacenar la electricidad que generan y poder acoplar en el tiempo la generación con la demanda. -2– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es Con frecuencia, este tipo de aerogeneradores se combinan con generadores diesel para proveer una función de respaldo y, dependiendo de las necesidades de suministro de electricidad y de la disponibilidad de los recursos energéticos renovables, se pueden combinar también con sistemas fotovoltaicos, microturbinas hidráulicas y otros, dando lugar a combinaciones que se conocen como “sistemas híbridos”. La energía eólica de baja potencia se utiliza para el abastecimiento de energía eléctrica en zonas aisladas y la alimentación de bombas de extracción de agua en pequeños pozos aislados. b) Sistemas de baja potencia Sus principales aplicaciones son la generación de energía eléctrica y el bombeo de agua. La generación de energía eléctrica en estos sistemas se aplica a colectividades mayores, y como el problema del almacenamiento es mayor, solo cabe su utilización como fuente complementaria conectada a la red principal o bien en combinación con un motor diesel para abastecer una pequeña red local. c) Sistemas de media a muy alta potencia Son máquinas de gran tamaño que se conectan a una red eléctrica convencional para alimentar cargas específicas de capacidad importante o para construir parques eólicos para venta a la red de la electricidad generada. Denominación Potencia nominal (kW) Circunferencia descrita por rotor (m) Aplicaciones Muy baja (Microaerogeneradores) <1 <1 Embarcaciones, sistemas de comunicación, refugios de montaña, iluminación... Muy baja (Miniaerogeneradores) 1-10 1-3 Granjas, viviendas aisladas (sistemas EOFV), bombeo… Baja 10-100 3-9 Comunidades de vecinos, PYME´s (sistemas mixtos EOdiésel), drenaje, tratamiento de aguas... Media 100-1.000 9-27 Parques Eólicos (terreno complejo). Alta 1.000-10.000 27-81 Parques Eólicos (terreno llano, mar adentro). > 81 En fase de investigación y desarrollo, requieren nuevos diseños y materiales no convencionales. Muy alta > 10.000 Tabla 1. Clasificación de aerogeneradores de eje horizontal para producción eléctrica en función de su potencia (IDAE y APIA, 2006) -3– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es VENTAJAS E INCONVENIENTES Como el resto de energías renovables, la eólica es una fuente de electricidad “limpia”, inagotable y autóctona, lo cual representa importantes ventajas ambientales y socioeconómicas: • A diferencia de los sistemas de generación tradicionales, la energía eólica no genera residuos peligrosos radiactivos ni vierte a la atmósfera dióxido de carbono (CO2), dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx) o partículas sólidas. • El actual parque eólico español genera electricidad equivalente a la que consumen más de tres millones de familias (Fuente: IDAE) y evita importaciones de petróleo o de gas. • El crecimiento de la energía eólica en España está propiciando, además, empleo y desarrollo tecnológico y nuevas oportunidades de negocio para la industria • La tecnología eólica posee suficiente madurez tecnológica para ser competitiva con otras fuentes de energía. El principal inconveniente a la hora de producir energía a partir del viento es que éste no es un recurso del que se pueda disponer de forma constante. Igual aparece que desaparece. La energía eólica se diferencia de otras fuentes que su impacto medioambiental localizado y reversible, cesando una vez terminada la actividad si el parque se desmantela cuidadosamente. Sin embargo, como cualquier otro sistema de generación eléctrica, genera también impactos negativos sobre el medio ambiente: • Deterioro del paisaje: los aerogeneradores al estar situados adecuadamente desde un punto de vista meteorológico, son siempre elementos visibles en el paisaje. En consecuencia, provocan un impacto. Este es un impacto muy subjetivo, pues depende de la apreciación estética de cada persona. • Efectos sobre las aves: la colisión de las aves con los aerogeneradores o las molestias causadas a la avifauna por la construcción y funcionamiento de un parque eólico constituyen impactos sobre este tipo de fauna, que suelen tener cierta importancia en lugares especialmente valiosos para el paso o la nidificación de las aves. • Ocupación del territorio: la energía eólica necesita instalar muchos aerogeneradores por todo el territorio. Aun así, las turbinas ocupan solo entre un 1% y un 3% de estos terrenos. Por otro lado, también se deben abrir o mejorar los accesos y trazar líneas de evacuación de la energía. • Ruido: las emisiones sonoras de actuales turbinas se han reducido por debajo de la mitad. A 200 metros de un aerogenerador se puede percibir un ruido moderado de unos 50 decibelios, algo así como el ruido existente en una oficina. -4– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y/O APLICACIÓN INSTALACIONES MINIEÓLICAS PARA LA EDIFICACIÓN La producción de electricidad puede darse tanto a pequeña escala como a gran escala. Los miniaerogeneradores y microaerogeneradores de una potencia inferior a los 10 kW son utilizados en viviendas y sector terciario para la generación de energía eléctrica. Técnicamente, estos pequeños aerogeneradores tienen una estructura similar a los grandes, solo que su diseño es mucho más simple (sistemas de orientación pasivos, generadores eléctricos robustos de bajo mantenimiento, ausencia de multiplicadores,etc). Su sencillez de funcionamiento hace que estas pequeñas instalaciones puedan ser atendidas por los propios usuarios. Aunque la producción de energía de esta tecnología es limitada puede ser suficiente para cubrir pequeños consumos, y tienen ventajas con respecto a los parques eólicos: o Puede suministrar electricidad en lugares aislados y alejados de la red eléctrica. o Causa mucho menor impacto visual que las máquinas grandes. o Genera la energía junto a los puntos de consumo, por lo que reduce las pérdidas. o Es accesible a muchos usuarios, sin apenas necesitar obra civil, y su instalación es sencilla. o Funciona con vientos moderados y no requiere estudios de viabilidad complicados. En España, los pequeños aerogeneradores son sobre todo utilizados para el autoconsumo de edificaciones aisladas. Las instalaciones eólicas se pueden clasificar en aisladas de la red eléctrica o conectadas a ella. Entre ellas existen instalaciones mixtas eólica-fotovoltaica, algunas con un equipo auxiliar: 1. Instalaciones aisladas de la red eléctrica Para suministro de electricidad a puntos alejados de la red eléctrica como refugios de montaña, bordas de pastores, granjas, etc. 2. Instalaciones conectadas a la red eléctrica Los aerogeneradores de pequeña potencia también ofrecen la posibilidad de realizar instalaciones con conexión a red. La finalidad de éstas es la de vender, a la empresa suministradora de energía eléctrica, la energía producida por la instalación, lo que permite obtener reducidos periodos de amortización de las inversiones realizadas. Esta opción está muy poco desarrollada en España; sin embargo, esto podría cambiar con unas condiciones más favorables en la retribución de la venta de la electricidad, similares a las de la energía fotovoltaica. -5– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es Estas instalaciones constan del aerogenerador, su equipo completo de transformación y rectificación de la energía eléctrica y un inversor especial de conexión a red para que de este modo pueda ser vertida a la red. Finalmente la instalación constará de un contador de energía que registrará la energía que la instalación vierte a la red. 3. Instalaciones híbridas o mixtas eólica-fotovoltaica En áreas que tienen alguna deficiencia en el abastecimiento de la red convencional o los situados en emplazamientos de difícil acceso, puede optar por sistemas mixtos solar/eólicos para autoconsumo. La energía solar fotovoltaica y la energía eólica ofrecen la gran ventaja de que se complementan, pudiendo ser utilizadas en una misma instalación, teniendo en cuenta las características de la zona en la que se ubica la instalación. Estos sistemas, bastante fiables, incluyen unas baterías donde se almacena la energía sobrante para cuando no haya viento ni sol. EJEMPLOS DE APLICACIÓN Algunos ejemplos de aplicación de energía eólica en la edificación son los siguientes: • Instalación eólico solar en Alicante (Comunidad Valenciana) (IDAE y APIA, 2006) • Instalación eólico solar para bombeo en Barcelona (Cataluña) (IDAE y APIA, 2006) REFERENCIAS TÉCNICAS Agencia de Gestión de Energía de la Región de Murcia, ARGEM (2000) Energía eólica en la Comunidad de Murcia. 92 pp. Departamento de Energía, EEUU (2007) Sistemas eólicos pequeños para generación de electricidad. Una guía para consumidores en EEUU. 24 pp. Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) y Asociación de Periodistas de Información Ambiental (APIA) (2006) Energía Eólica. Serie "Manuales de Energías Renovables". 174 pp. Mosquera, P (2007) Energías Renovables para todos: Eólica. Haya Comunicación. 19 pp. -6– Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es