Estamos avanzando cada día en buscar fuentes alternativas de generación de electricidad, como la energía eólica. En vista de que es una necesidad iniciar nuevas políticas que sean amigables con el medio ambiente. Las diversas empresas y gobiernos se han visto presionados por movimientos sociales que buscan un mundo más ecológico.
De allí que la energía eólica esté ganando terreno como una fuerte alternativa con muchas ventajas. Este tipo de energía se perfila como una opción más saludable para el planeta que puede tener grandes beneficios. En este artículos podrás encontrar información sobre las ventajas y desventajas de la energía eólica, sus tipos, cómo se definen y su funcionamiento.
Tabla de contenidos
¿Qué es la energía eólica?
Es una de las más antiguas o, al menos, una de las utilizadas por el ser humano desde hace cientos de años. ¿De dónde proviene la energía eólica? Es aquella generada por el viento. Es un tipo de energía producida por el efecto de las corrientes de aire.
Pertenece a la energía cinética, es decir, aquella que se produce a partir del movimiento. La misma está siendo utilizada para sustituir a la generada por los combustibles fósiles debido a que es mucho más limpia, natural y menos contaminante.
En América Latina, el país productor de este tipo de energía es Brasil. En el resto del mundo, le siguen naciones como Estados Unidos, Alemania, China, India y España.
Esta energía renovable será una de las más utilizadas en el futuro. De hecho, 200 países estuvieron de acuerdo en que para este año reducirán sus emisiones de gases de efecto invernadero para reducir los crecientes cambios climáticos. Este acuerdo se pactó en el Acuerdo de París, suscrito durante la Cumbre Mundial del Clima que se realizó en el año 2015 en Francia.
De allí que muchos la denominen como la energía del futuro, una que llegará para transformar de forma irreversible la forma en la que la generamos y consumimos.
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Historia de la energía eólica
El registro más antiguo se remonta a hace 5000 años. Cuando los dibujos egipcios muestran a una embarcación dirigida por un velero sobre el río Nilo.
Esta forma de desplazamiento estuvo en aumento durante el siglo XIX. Con la introducción de las máquinas de vapor, la navegación dependió de estos veleros. Pero la sociedad avanzó y esta forma de transporte quedó sustituida en el siglo XX. Ahora, estas actividades quedaron solo para deportes y recreación.
En el siglo VI d. C., la humanidad utilizó los vientos a su favor. Ellos diseñaron unas panémonas que bombeaban agua a la región de Sijistán, entre Irán y Afganistán.
En las islas griegas se desarrollaron los primeros molinos. Lo novedoso de este invento es que utilizaba las velas triangulares como una especie de pala. Este método se hizo tan conocido que los señores feudales intentaron crear un monopolio al reservarse el derecho a decir quién podía construir un molino y quién no.
Estos molinos no solo se utilizaron para obtener harina, sino que sirvieron para drenar las regiones pantanosas del delta del río Rin, procesar madera y hasta elaborar papel. Sin embargo, quedaron obsoletos cuando llegó la revolución industrial.
La utilización de estos aparatos para generar electricidad fue bastante utilizado en países como Dinamarca, quienes con 30 000 molinos en casas y granjas así como 3 000 de uso industrial podían generar cerca de 200 MW.
Pero, una vez más, la aparición de fuentes más económicas dejó esto en un segundo plano. Hasta hubo una época en la que la utilización de estos artefactos era mal visto.
Décadas más tarde el recurso eólico vuelve a estar en discusión porque los precios del petróleo, el impacto ambiental y el excesivo uso de combustible fósiles obligan a la humanidad a buscar nuevas alternativas.
Usos de la energía eólica
Existe un variado número de usos que podemos encontrar para la energía eólica:
- Suministrar electricidad en lugares aislados: No solo pueden proporcionar energía para cubrir pequeños consumos, sino que con los parques eólicos se pueden satisfacer la demanda eléctrica de la población.
- Eficaz para el proceso de desalinización: Es decir, desalar el agua del mar en algunas zonas. Esto será de ayuda en áreas donde escasea este recurso. De igual forma, facilita la extracción de agua del subsuelo.
- El calentamiento global también se reduciría porque al no utilizar combustible fósiles se evita la emisión de gases de efectos invernaderos, un tipo de gas que absorbe y emite radiación. El mismo se ha incrementado desde 1945, cuando inició la Revolución Industrial.
- No contamina el aire con lo cual se alivian algunas enfermedades de carácter respiratorio en humanos. De acuerdo con las investigaciones, aquellos que sufren de alergias, sinusitis, asmas, bronquitis, entre otras enfermedades, podrán respirar un aire más puro, libre de químicos.
- Los usos de la energía eólica se extienden hasta los ecosistemas terrestres y acuáticos debido a que se evitan las sustancias causantes de la acidificación, un proceso causado por la absorción de dióxido de carbono que se origina debido al descenso del pH de los océanos.
¿Cómo funciona la energía eólica?
En este proceso se involucra un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento denominado como aerogenerador o turbina eólica, un tipo de generador eléctrico que funciona convirtiendo la energía cinética en energía mecánica.
Estas palas pueden girar a una velocidad constante o variable en función del viento. Todo depende de la tecnología del mismo, el cual también lo puede llevar a realizar giros de entre 13 y 20 revoluciones.
Dentro de las características de estos aerogeneadores eólicos se encuentran que sus funciones se pueden monitorear sin ningún problema para detectar o evitar cualquier incidencia. De igual forma, se pueden ajustar automáticamente para aprovechar mejor la energía cinética proveniente del viento.
La palas pueden llegar a moverse con velocidades de viento de unos 3,5 m/s y proporcionan la máxima potencia con unos 11 m/s. El rotor, uno de sus componentes, eleva la velocidad de giro desde unas 13 a unas 1.500 revoluciones por minuto.
Mediante este movimiento se transfiere su energía al generador acoplado, produciendo la electricidad. La misma es conducida por el interior de la torre hasta la base. Luego pasa hasta la subestación, donde es inyectada en la red eléctrica y se distribuye a los diferentes puntos de consumo.
Se puede decir que los molinos de viento son los antepasados de la turbina eólica.
Ventajas y desventajas de la energía eólica
Beneficios de la energía eólica
Dentro de las ventajas de la energía eólica se encuentra que:
- Siempre se puede contar con una fuente inagotable debido a que el uso del viento es ilimitado.
- La instalación de un parque eólico no incide de manera negativa en aspectos como la agricultura o la actividad ganadera. Es decir, no representa ningún inconveniente.
- El coste por kW producido es bastante bajo. Igualmente es bajo el coste de mantenimiento. Esta ventaja se incrementa en zonas muy ventosas.
- Un parque eólico ocupa menos espacio que una zona de energía fotovoltaica, por ejemplo.
- La mayor ventaja es que no es contaminante.
Este tipo de energía es una excelente alternativa porque evita que se quemen miles de litros de combustibles de manera diaria. De hecho, la producida por un aerogenerador eólico puede equivaler a la que produce 1 000 kg de petróleo.
Sin embargo, su beneficio más atractivo es que los parques eólicos pueden tener una vida útil de hasta 25 años. Cuando son desmontados no dejan huellas ni daños sobre el terreno, con lo cual pueden ser utilizados con otra finalidad.
Puede ser tan potente que al ser una de las principales fuentes de energía podría generar 20 veces más que la demanda eléctrica… ¡de todo el mundo! Con lo cual, se puede decir que es rentable a largo plazo y el uso de la energía eólica no es descabellado.
En numerosos estudios se ha demostrado que este tipo de energía no modifica de ninguna manera las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad. Este tipo de energía resulta tan limpia que ni siquiera tiene incidencia en el efecto invernadero.
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Desventajas de la energía eólica
Sin embargo, dentro de la energía eólica también se pueden encontrar algunas desventajas como las siguientes:
- Aumentan las probabilidades de que las aves nocturnas o migratorias tengan accidentes fatales debido a que las palas giratorias pueden moverse a una velocidad de hasta 70 km/h. Las aves pueden no identificar este movimiento impactando de forma letal contra las mismas. Sin embargo, los esfuerzos para evitar en mayor grado la mortalidad de las aves ya se empiezan a ver. Recientemente un estudio de Ecology and Evolution descubrió que pintar en color negro una de cada cuatro palas blancas de las turbinas eólicas reduce en un 72 % la cantidad de aves muertas por impacto con las palas.
- El viento no se puede predecir. Así que existirán días o temporadas donde los vientos no sean los suficientes para que los aerogeneradores funcionen. De allí la importancia de calcular el retorno de inversiones en el largo plazo.
- Algunas veces los pobladores de una ciudad o pueblo pueden manifestar molestias porque los parques eólicos no son visualmente estéticos.
- Esta energía es imposible de almacenar. Por lo que se debe consumir casi inmediatamente lo que se produzca.
- La construcción de un parque eólico no sucede con rapidez. De hecho, el tiempo estimado para que uno esté operativo es de 5 años, pues requiere la instalación de torres de alta tensión y cables de gran capacidad.
- Los vientos extremadamente fuertes pueden ser un inconveniente porque dañan las palas de los aerogeneradores. Las mismas pueden dejar de girar, provocando que la generación eléctrica descienda.
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Ejemplos de energía eólica
Veleros
Fue el principal medio de transporte hace siglos. Se utiliza una vela para captar la energía del viento y de esta manera desplazarse a través del mar.
Molinos de bombeo
Se utilizan principalmente para aumentar la disponibilidad del agua y el riego de los cultivos. Su función es extraer agua subterránea hacia la superficie. Es de uso en zonas rurales.
Molinos de viento
La finalidad es moler granos. Son de un tamaño bastante considerable. Sus aspas pueden mover pares de piedras circulares que convierten el grano en harina.
Aerogeneradores
En general, los aerogeneradores son instalados en un parque eólico, con una distancia considerable entre uno y otro. Todo depende de las turbulencias que provoque el movimiento de las palas.
Los más populares son el Parque Eólico Capricorn Ridge en Estados Unidos y el Eólico Fântânele-Cogealac en Rumania. También se encuentran el Parque Eólico de Muppandal ubicado en la India y el Complejo Eólico Gansu en la India.
Tipos de energía eólica
Cuando se habla de tipos de energía eólica generalmente se trata de los tipos de aerogeneradores.
Aerogeneradores de eje horizontal
Su principal distinción es que giran las palas en dirección perpendicular, según la velocidad del viento. Estas máquinas también son conocidas como rápidas, sus palas están ubicadas a popa (sotavento) o a proa (barlovento) de la navecilla. Su manejo está sujeto al tamaño de los mismos.
Por ejemplo, en grandes molinos de palas a proa los sistemas de orientación son imprescindibles. En molinos pequeños se emplean las clásicas colas de orientación.
En el mundo, de acuerdo a estimaciones, existen cerca de un millón de molinos de eje horizontal. Dentro de esta categoría se agrupan los siguientes molinos:
- Monopala
- Bipala
- Tripala
- Multipala tipo americana
- Palas a proa
- Palas a popa
- Multi-rotor
- Savonius cruzado
- Molino holandés
- Savonius
- Torre vorticosa
Aerogeneradores de eje vertical
Las palas rotan en torno a un eje central vertical. Su sistema es de fácil ubicación y la palas tienen buen diseño y ejecución. De igual forma, no necesitan un sistema de orientación.
Savonius y Darrieus, son los principales modelos de molinos de eje vertical. Los mismos, a diferencia de los de eje horizontal, permiten colocar los sistemas de conversión prácticamente a nivel de suelo.
Los molinos Darreieus tienen la característica de que no deben ser orientado, cuenta con 2 o 3 palas, no arranca solo. Y posee buen rendimiento y alcanza altas velocidades. Este molino puede generar 5-500 kW. Fue diseñado por G.J.M.Darrieus en Francia en la década del 20.
Sus palas curvas fue el motivo por el cual se empezaron a utilizar otros diseños. Estos nuevos diseños buscan mejorar su funcionalidad y capacidad.
Mientras que el Savonius alcanza bajas velocidades y genera 0-1,5 kW. Su uso no es tan popular. Ni representa una competencia para los molinos de eje horizontal.
Aerogeneradores sin aspa
Se trata de un cilindro fijo vertical sobre una varilla elástica. Transforma la energía mecánica en eléctrica, mediante un transformador.
Gracias a la presencia de condiciones ambientales favorables se espera que aumenta su uso en Europa occidental.
En la actualidad, el mercado de aerogeneradores sin aspas se encuentra concentrado en en Europa occidental, Europa oriental, Asia Pacífico, América Latina, América del Norte, Oriente Medio y África.
Lo que hará que este mercado crezca será la implementación de nuevas tecnologías. De momento no son factibles en grandes cantidades porque su rendimiento es inferior si se compara con otro tipo de aerogeneradores.
Aerogeneradores offshore
El prototipo de cimentación y torre telescópica está especialmente diseñado para soportar turbinas eólicas. La energía eólica ha llegado para romper un nuevo hito en la generación de electricidad. Este tipo de energía solo era concebida bajo la idea de molinos rudimentarios que permitían transformar granos en harina.
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Generador eléctrico
Pueden ser de corriente alterna, que a su vez se divide en generadores sincrónicos o alternadores y generadores asincrónicos o de inducción.
Los generadores alternadores son utilizados fundamentalmente en instalaciones autónomas. Mientras que los generadores de inducción no requieren de sistema de regulación de velocidad. Esto se debe a que giran a una velocidad constante impuesta por la frecuencia de la red.
Mientras que los generadores sincrónicos para mantener fija la frecuencia debe operar a una velocidad constante.
Para evitar que las puntas de las palas trabajen a velocidades que comprometan la resistencia de los materiales empleados, se debe acoplar el rotor eólico y el generador en una caja multiplicadora. En la mayoría de los casos, se requiere que se acumule energía en baterías para alimentar la demanda.
Generadores eólicos aislados
Cuando se trata de potencias no muy superiores a los 5 kW, las investigaciones han demostrado que son económicamente competitivos con otros sistemas de abastecimiento eléctrico aislado.
Para alimentar los equipos que requieren corriente alterna se utilizan los inversores. Estos convierten la corriente alterna en corriente continua.
Generadores híbridos eólicos-diésel
Aún esto se encuentra en etapa de experimentación. Sigue siendo un prototipo. Existen muy pocas en el mundo y se ubican principalmente en pequeñas islas.
Este prototipo no se encuentra disponible para uso comercial y se prevé la acumulación en baterías y únicamente emplear el generador diésel para recargar baterías.
Aerogeneradores acoplados a las redes eléctricas
Son conocidos como parque eólicos. La región piloto donde se inició este tipo de proyectos fue en el estado de California, en los Estados Unidos. En la actualidad, Altamont Pass, es una de las regiones más importante. Tiene cerca de 7 300 aerogeneradores entre 40 y 750 kW.
Desde el punto de vista de la energía generada, son los generadores más exitosos. Se estima que existan unos 25 000 aerogeneradores conectados a las redes. Solo en países como Estados Unidos, Dinamarca y Alemania.
A la fecha la mayoría de las máquinas que se están instalando tienen potencias entre 400 kW y 1 MW. Estos modelos pueden ser rentables a escalas comerciales.
Palabras finales
Todo este tema en la actualidad sirve para generar otro tipo de conversación sobre energías limpias. El futuro invita a ser más consciente con el medioambiente. Por eso países como Suecia se encuentran preparándose para tener un potente aerogenerador. Este posee un rotor de 1,70 metros, que provocará una increíble producción de energía anual.