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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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