La energía eólica

Contenidos

El viento: energía en movimientoLa conversión de energíaAerogeneradores bien ubicadosClases de aerogeneradoresAspectos favorables y desfavorablesCinco mitosVientos de cambio

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El viento: energía en movimiento

El ciclo del vientoEl viento es el movimiento de aire de un áreade alta presión a una zona de baja presión. Dehecho, el viento existe porque el sol calienta enforma desigual la superficie de la Tierra. Así, amedida que el aire caliente se eleva, el aire fríose mueve para llenar el vacío. El sol irradia174.423.000.000.000 kWh de energía por horahacia la Tierra y alrededor de un 1 a un 2 porciento de esta energía es convertida en energíaeólica. Esto supone una energía alrededor de50 a 100 veces superior a la convertida en bio-masa por todas las plantas de nuestro planeta. Mientras el sol brille, el viento soplará. Y siem-pre que el viento sople, la gente lo aprovecha-rá para mejorar su calidad de vida.

Viejas soluciones, nuevas perspectivasEl aire en movimiento ha sido aprovechado dedistintas maneras por diferentes culturas y suempleo se remonta al año 3 500 a.C., cuandolos sumerios armaron las primeras embarca-ciones de vela. Con el tiempo, la tecnología sediversificó para aplicarse al bombeo de agua,molienda de cereales y, a partir del siglo XX, lageneración de electricidad.

En la última década, el empleo de las turbinasde viento ha aumentado más de un 25% poraño. Y aunque aún representa una pequeñafracción de la energía mundial, la energía eóli-ca está en auge. A nivel mundial, la generaciónse ha cuadruplicado entre 2000 y 2006 y a fina-les del año pasado, la capacidad mundial erade más de 70.000 megavatios. Los expertos dela industria predicen que si este ritmo de creci-miento continúa, hacia el 2050 la respuesta aun tercio de las necesidades de electricidad delmundo se encontrará en el viento.

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Del viento a la electricidadLa transformación de la energía cinética del viento serealiza a través de aerogeneradores. En éstos, la energíaeólica mueve una hélice y mediante un sistema mecáni-co se hace girar el rotor de un generador, normalmenteun alternador, que produce energía eléctrica. La cantidadde energía transferida al rotor por el viento depende dela densidad del aire, del área de barrido del rotor y de lavelocidad del viento. Si el suministro eléctrico va a serpuntual (una vivienda aislada, granjas, etc.), se utilizanequipos de baja potencia, por lo común, de varias dece-nas de kW. Cuando la electricidad generada se va a vol-car a la red de distribución se utilizan varios aerogenera-dores, de potencia comúnmente inferior a un MW. Estosgrupos de máquinas se denominan parques eólicos ypueden situarse tanto en tierra (onshore) como en elmar (offshore).

La conversión de energía

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La locación idealConstancia y uniformidad del viento son doscaracterísticas que determinan si el recursoeólico, en un lugar, es apto para ser aprovecha-do. La topografía, flora y las construcciones(entre otros obstáculos), pueden hacer variar launiformidad del viento y su constancia, gene-rando turbulencias y alteraciones constantesque impidan el emplazamiento de las turbinas.También es importante considerar la densidaddel aire (condicionada por la temperatura delmismo), ya que afecta la productividad de unaerogenerador. Con bajas temperaturas ymayor densidad, la incidencia del viento a unavelocidad dada sobre las palas de un molinoresulta más efectiva, (produce mayor rendi-miento) que con igual velocidad pero menordensidad (mayor temperatura). Para muchosautores especializados el viento patagónico,como recurso continental, es el de mejor cali-dad del mundo y sólo se observan condicionesequivalentes en algunas islas del Mar del Nor-te o en instalaciones offshore.

La respuesta está soplando en el vientoEn términos generales no se requieren gran-des velocidades de viento para producir ener-gía, más bien al contrario, cuando el viento esdemasiado intenso se hace necesario detenerlos equipos para evitar deterioro. En la mayo-ría de los casos, un equipo comienza a generarenergía con una velocidad del viento de 4metros por segundo (m/s), equivalente a unos15 km/h. Entrega su potencia máxima cuandola velocidad es del orden de los 12 a 15m/s (40a 55 km/h) y es necesario sacarla de serviciocuando alcanza 25m/s (90km/h).

Aerogeneradores bien ubicados

La potencia del viento es proporcional alcubo de su velocidad. Si la velocidad delviento se duplica, la cantidad de energía quecontenga será 23 = 2 x 2 x 2 = 8 veces mayor.

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¿Cómo genera electricidad una turbina? La manera más simple de comprenderlo con-siste en considerar a la turbina como lo opuesto de un ventilador. En vez de usar elec-tricidad para crear viento, las turbinas usan el viento para obtener energía eléctrica.

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Clases de aerogeneradores

De eje vertical ó VAWTTienen la ventaja de no necesitar orientarserespecto a la dirección de donde sopla el vien-to, porque cualquiera sea ella, acciona en lamisma forma sobre su rotor. Además, los equi-pos de generación y control se ubican al pie dela estructura simplificando de esta manera elacceso a los mismos y abaratando por consi-guiente el mantenimiento. Como principal ele-mento desfavorable se puede mencionar labaja eficiencia de la conversión energética.

De eje horizontal ó HAWTSon los más habituales. En ellos el plano derotación debe conservarse perpendicular a ladirección del viento para poder captar la máxi-ma energía. En consecuencia, para adecuarsea las variaciones de dirección, debe instalarsealgún mecanismo que oriente la posición delrotor. Su principal ventaja es, que al estar auna altura de entre 40 y 60 metros del suelo,aprovecha mejor las corrientes de aire con unaeficacia muy alta en la conversión. Como con-trapartida, sus grandes dimensiones dificultansu instalación.

Aerogeneradores y palasA diferencia de los molinos de agua, estosequipos se caracterizan por tener pocas palasporque de esta manera transforman conmayor eficiencia la energía primaria contenidaen el viento. Actualmente, los ingenieros evi-tan construir grandes máquinas con un núme-ro par de palas. La razón más importante es laestabilidad de la turbina, ya que un rotor conun número impar de palas (y como mínimotres) puede ser considerado como un disco a lahora de calcular las propiedades dinámicas dela máquina.

El frenado ideal del vientoA mayor energía cinética extraída del viento, mayor ralen-tización del aire que deja el aerogenerador. Si intentamosextraer toda la energía del viento, el aire quedaría con unavelocidad nula y no podría abandonar la turbina. En esecaso no se extraería ninguna energía en absoluto, ya quese impediría la entrada de aire al rotor. En el otro casoextremo, el viento podría pasar a través del aerogenera-dor sin ser estorbado y tampoco habríamos extraído ener-gía. Debe haber alguna forma de frenar el viento que estéentre estos dos extremos, y que sea más eficiente en laconversión de la energía del viento. La respuesta es sim-ple: un aerogenerador ideal ralentizaría el viento hasta 2/3de su velocidad inicial. Esta afirmación se basa en la leyde Betz, que dice que usando un aerogenerador sólo pue-de convertirse menos de 16/27 (el 59 %) de la energíacinética en energía mecánica.

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Aspectos favorables y desfavorables

Viento a favorEl uso de toda fuente energética presenta tantoventajas como desventajas. La energía eólica,por supuesto, no escapa a esta premisa. En sufavor, podemos decir que su uso no implicacombustión ni transformación de combustiblesy no genera residuos. Por lo tanto, no produceemisiones contaminantes (atmosféricas, verti-dos líquidos, etc.) y no contribuye al efectoinvernadero.

Además, la Energía Eólica proporciona muchosmás puestos de trabajo por teravatio - horaproducido al año (TWh/año) que cualquier otrafuente de energía: 542 la eólica sobre 100 de lanuclear, 116 del carbón, etc. (datos del World-watch Institute, 1990).

Desde el punto de vista económico, aún cuan-do la inversión inicial es mayor que la requeri-da para un sistema diesel, los equipamientoseólicos tienen bajos costos de mantenimiento,"combustible” gratis y una vida útil prolongada(20 años o más).

Finalmente, su impacto sobre la salud públicaes muchísimo menor que el de fuentes energé-ticas de origen fósil, cuyos efectos nocivos sonsobradamente conocidos.

Viento en contraSu principal desventaja es que el viento, engeneral, es intermitente y aleatorio. Por esto,en gran parte del planeta las características delviento no resultan suficientemente adecuadaspara su utilización como fuente energéticaimportante. En cuanto al aspecto ambiental,los parques eólicos producen impacto visual yruido. Como estos efectos dependen del lugarde asentamiento de la instalación, sus dimen-siones y su distancia respecto de zonas pobla-das, pueden minimizarse planificando cuidado-samente su emplazamiento.

Muchas de las torres son tubula-res y construidas con acero. Porlo general se pintan de gris claro,ya que éste es el color menos lla-mativo bajo la mayoría de lascondiciones luminosas. El acaba-do es mate para reducir los refle-jos de luz. Las aspas son hechascon fibra de vidrio, polyesterreforzado o materiales epoxy.

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Cinco mitos

“Los parques eólicos requieren extensas áreas de terreno”

Según la British Wind Energy Association (BWEA), un típico parque eólico de 20 turbinas puede cubrir un kilómetro cuadrado, pero sólo el 1% de esa superficie es efectivamente ocupada. El resto puede ser usada para otros destinos como granjas o hábitat naturales.

“Las turbinas matan pájaros y afectan la agricultura”

El impacto sobre las aves es pequeño porque ellas se acostumbran rápidamente a su existencia y movimiento, e incluso las migratorias desvían su trayectoria para evitar colisiones. Los granjeros pueden continuar usando sus tierras para cultivar, cosechar y criar animales, los cuales se acostumbran a la presencia de las turbinas y no modifi-can su comportamiento ni su rendimiento.

“Los componentes de las turbinas afectan la salud de la población local”

La energía eólica no tiene emisiones asociadas y no produce poluciónni desperdicios. A lo largo de 25 años y con más de 68.000 máquinas instaladas alrededor del mundo, ningún habitante ha sido dañado porla normal operación de las turbinas. (BWEA, 2005b)

“Las turbinas son ruidosas”

La evolución de la tecnología eólica ha posibilitado el desarrollo de turbinas cada vez más silenciosas. Además, la distancia a la que se encuentran los vecinos más cercanos (normalmente se observa una distancia mínima de unos 7 diámetros de rotor o 300 metros) minimi-za los efectos de las posibles emisiones sonoras.

“El viento produce poca electricidad”

Un aerogenerador de 1,8 MW ubicado en un sitio adecuado, produce la energía suficiente como para cubrir las necesidades de 1.000 hoga-res o para operar una computadora durante 1.620 años (BWEA)

Mito

Mito

Mito

Mito

Mito

Hecho

Hecho

Hecho

Hecho

Hecho

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Electricidad barata, limpia y renovableEn la actualidad, menos del 0,1% de los 90.000GWh consumidos anualmente en Argentina esde origen eólico. A pesar de esto, algunosespecialistas sostienen que es técnicamentefactible un escenario donde cerca del 20% dela potencia eléctrica que se instale en los próxi-mos años sea eólica. Teniendo en cuenta laposibilidad de fabricar los equipos en nuestropaís y estimando una capacidad instalada de3.000 MW para el año 2013, se podrán generarunos 45.000 empleos-año en la Argentina.

Lejos de significar una situación de crisis odebacle económica, la renovación tecnológicaque implica el desarrollo de las energías lim-pias y el abandono de las energías contami-nantes, ya está produciendo una incipientemovilización económica y una actividad gene-radora de empleo.

Vientos de cambio

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