Qué es la energía eólica
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Qué es la energía eólica Qué es la energía eólica Document Transcript

  • Qué es la energía eólica? Cuando se habla de Energía Eólica se está haciendo referencia a aquella energíacontenida en el viento, pues las masas de aire al moverse contienen energía cinética(aquella asociada a los cuerpos en movimiento), las cuales al chocar con otros cuerposaplican sobre ellos una fuerza. Por eso cuando nos enfrentamos a una ráfaga de vientosentimos que algo nos empuja. La energía eólica, que no contamina el medio ambiente con gases ni agrava el efectoinvernadero, es una valiosa alternativa frente a los combustibles no renovables como elpetróleo. Otra característica de la energía producida por el viento es su infinitadisponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su incidencia.El magnetismo tiene una presencia indudable en fenómenos naturales como el campomagnético terrestre o la aurora boreal, en objetos de la vida cotidiana como el altavoz,el motor eléctrico o las tarjetas de crédito, y en aplicaciones tecnológicas másavanzadas como equipos de diagnóstico medico (RMN y TAC) o trenes de alta velocidad(MAGLEV y TELMAG). Además, son esenciales para la producción de energía y lastelecomunicaciones. Los campos magnéticos se generan de forma natural por materialesmagnéticos, conocidos como imanes, o por corrientes eléctricas en conductores.En el stand de la Universidad Carlos III de Madrid el visitante pudo encontrar unconjunto de experimentos ilustrativos de las aplicaciones del magnetismo en la ciudad:1- Efecto de un campo magnético en un haz de electrones: se muestra como interfieren laslíneas de campo magnético en los haces de electrones de un tubo de rayos catódicos(monitor tradicional).2- Levitación por fuerzas magnéticas entre imanes: Se consigue hacer levitar una peonzasobre una plataforma formada por imanes permanentes. El visitante puede intentarlo.3- Motor magnético simple: se muestra el funcionamiento del motor más simple, basado enla interacción de la fuerza magnética con una corriente eléctrica.4- Fuerza magnética frente a la fuerza gravitatoria: el visitante, con la ayuda de unsuperimán, puede construir con bolas metálicas diferentes geometrías, burlando el efectode la fuerza gravitatoria.5- Levitación de un superconductor: Maqueta de un tren levitando sobre un circuitoformado por raíles magnéticos.Estas actividades, dirigidas a todo tipo de público, fueron preparadas y realizadas porel Departamento de Física de la Universidad Carlos III de Madrid.. Forma de aprovechamiento La forma de aprovechamiento consiste en transformar la energía eólica en energíamecánica. La energía del viento se ha utilizado esencialmente en molinos de viento, loscuales han permitido principalmente el bombeo de agua, la trilla y molienda de productosagrícolas y en los últimos años, generación de electricidad. Las características básicas, que permiten analizar la aplicación de la energía eólicason las siguientes: Zona de emplazamiento. Velocidad del viento en km/h o m/seg. Dirección de acuerdo a la orientación y su variabilidad.
  • Cada zona geográfica posee distintascaracterísticas de vientos, por lo tanto, parapoder identificar un determinado lugar, esnecesario conocer o determinar las variaciones develocidad del viento mensuales, tener una medidade la variación del viento día a día, conocer lasfluctuaciones dentro del mismo día (ej: calma porla mañana, fuerte en la tarde) y por supuesto sudirección preferente. Con estos parámetros esposible determinar el dispositivo más convenientepara el lugar. El aprovechamiento de la energía eólicaconstituye una alternativa muy importante ycompetitiva, por lo que es muchísima en laactualidad su aplicación a nivel mundial, comoparque generador eléctrico, mediante la ejecuciónde centrales o usinas eólicas. De esta manera se reemplazar los combustiblestradicionales, sin originar contaminación nicambios ecológicos en el ambiente. 3. Instalaciones que utilizan energía eólica Las instalaciones más frecuentes son de muy pequeña potencia y emplean tecnologías muy fiables en las que es necesario un mantenimiento básico. En estas instalaciones de pequeña potencia, las aeroturbinas empleadas son
  • aerogeneradores de alta velocidad y se emplean normalmente para suministro eléctrico a viviendas aisladas o rurales. La instalación consta de uno o varios aerogeneradores que alimentan un cuadro de carga y de un conjunto de baterías dimensionadas según la temporización de la demanda. Estas, permiten garantizar el aporte energético realizado por la instalación. En general las baterías más utilizadas son las de plomo-ácido pudiendo presentarsecomo estancas (sin mantenimiento) o abiertas, siendo en principio para este uso, másrecomendables las abiertas. De cara a su empleo es necesario conocer conceptos como:capacidad (cantidad de electricidad que puede obtenerse mediante la descarga total deuna batería inicialmente cargada al máximo), voltaje nominal (6, 12 ó 24 V),eficiencia de carga (relación entre la energía suministrada por el acumulador enrelación a la carga máxima acumulada a partir de dicha carga máxima). Se ha de considerar la incorporación a la instalación de reguladores de carga de losacumuladores, que impidan que la batería siga recibiendo energía una vez que hayaalcanzado su carga máxima o evitar que se agote en exceso la batería. Igualmente sehabrán de incluir convertidores e inversores eléctricos, para adaptar lascaracterísticas de la corriente generada a la demandada por el centro de consumo,elementos de protección u operación como son interruptores, fusibles, indicadores denivel de carga, etc. Este tipo de instalaciones pueden ser atendidas directamente por sus propietarios yaque precisan muy poco mantenimiento. Además, frecuentemente son ampliables, en cuantoa la capacidad de acumulación cuando la demanda energética se incremente, siempre queen el emplazamiento exista el nivel eólico necesario o la alta demanda se produzca deforma puntual, por ejemplo para uso energético sólo en viviendas de fin de semana. Cuando la instalación aislada se diseña para proporcionar suministro eléctrico y lademanda de energía o es grande o debe ser permanente, se recurre a las llamadasinstalaciones mixtas que frecuentemente suelen ser: - Instalaciones eólico-fotovoltaicas, en las que el aerogenerador(es) está interconectado a una serie de paneles fotovoltaicos. - Instalaciones eólico-diesel, normalmente con mayor potencia que las anteriores, instalándose en ellas un aerogenerador interconectado con un grupo diesel. Este tipo de instalaciones cuentan con tecnología desarrollada y fiable cuando setrata de suministro eléctrico a viviendas aisladas, contando con baterías deacumulación y aportación energética adicional mediante paneles fotovoltaicos oturbinas hidráulicas.
  • Existen en el mercado aerogeneradores de tamaño comprendidos entre 20 W y 10.000 W, siendo los más empleados los tamaños de 50 a 1.500 W. A nivel general, los minigeneradores tienen una estructura análoga a las de los grandes aerogeneradores, si bien su construcción es muchísimo más simple utilizando sistemas de orientación pasiva, alternadores sin presencia de multiplicadores, etc. Pueden presentar sistemas de control de potencia mecánicos bien mediante inclinación del rotor o cambio de paso de pala. El tamaño y tipo de instalación depende únicamente de las necesidades del usuario de la instalación. En la figura se muestra un sistema eólico donde además de bombear el agua a un tanque de reserva, se suministra electricidad a toda la casa. El sistema puede complementarse con un colector solar, destinado a la producción de agua caliente para el suministro a los diversos artefactos sanitarios. Detalle esquemático del uso múltiple de la energía cólicaLa necesidad de la energía eólica La energía eólica supone actualmente un logro innegable en el abastecimiento eléctrico amillones de habitantes, crea decenas de miles de puestos de trabajo en las áreas deimplantación y el ritmo del cambio y del progreso ha sido rápido para una industria tanjoven. Las ventajas de la energía eólica son irresistibles: protección al medio ambiente,crecimiento económico, creación de puestos de trabajo, diversidad en el suministro deenergía, rápido despliegue, innovación y transferencia de tecnología. El combustible esgratis, abundante e inagotable. No obstante, estas ventajas están generalmente aún sinexplotar. La mayoría de las decisiones sobre energía que se toman actualmente nocontemplan la energía eólica, tropezándose con muchos obstáculos y barreras. Está surgiendo un consenso internacional respecto al cambio climático que manifiesta queseguir como hasta ahora no es una opción válida y que el mundo debe cambiar a unaeconomía de energía limpia. Algunos argumentan que afrontar el cambio climático es unreto desalentador y que el cambio es, en cierto modo, demasiado costoso para laseconomías y la industria. En este campo de batalla en busca de soluciones, la energíaeólica es una de las mejores alternativas como respuesta al estancamiento y al retraso:es una fuente energética mundial, accesible, común y viable que es capaz de sustituir alos combustibles fósiles. 5. Potencia en el mundo Una serie de evaluaciones científicas recopiladas en este informe
  • han demostrado que los recursos eólicos mundiales son enormemente abundantes y están bien diseminados por los seis continentes. En la actualidad, el recurso eólico técnicamente recuperable que se encuentra disponible en el planeta en su totalidad se sitúa en 53.000 teravatios hora por año (aproximadamente el cuádruple del total del consumo eléctrico mundial en 1998). El desarrollo de los parques eólicos en el mar, cuyo despegue en Europa se estima para los primeros años del presente siglo, aporta un potencial mayor para satisfacer la demanda eléctrica. En Europa, el recurso eólico combinado tanto en tierra como en el mar será suficiente para cubrir más del 20% de la demanda eléctrica anticipada en el año 2020. Una mejora de la tecnología y unas instalaciones más baratas podrían incrementar esta cifra de manera significativa sobre todo en los programas en el mar. La red eléctrica puede perfectamente aceptar grandes cantidades de electricidad intermitente de origen eólico. En Dinamarca, la planificación que se ha marcado el gobierno para la obtención de energía eólica en el 2030 se calcula en el 50% de la electricidad. No obstante, se prevé que el porcentaje medio adecuado en todo el mundo sea seguramente el 20% para la penetración potencial de la energía eólica en los sistemas de la red eléctrica. La AIE (Agencia Internacional de la Energía) contempla que en el año 2020 se duplique el consumo eléctrico mundial de seguir como hasta ahora. La creciente demanda eléctrica en el futuro supone que la energía eólica necesitará generar entre 2500 y 3000 teravatios/hora de electricidad por año, si quiere alcanzar el 10% de la demanda eléctrica mundial en un período de veinte años. Durante el último decenio del siglo XX, la energía eólica ha sido el logro indudable en el campo energético. Si lo comparamos con otras fuentes de energías renovables se ha expandido a un ritmo asombroso. Durante 1998, fue una vez más la fuente de energía de mayor crecimiento. A finales de 1998, había en casi cincuenta países una potencia instalada de más de 10.000 megavatios (MW) de aerogeneradores instalados y funcionando, lo cual contrasta con tan sólo 2000 MW a comienzos de los años noventa. Tan importante como la potencia total que ha alcanzado actualmente la energía eólica es el índice de expansión que ha experimentado en los últimos años. El crecimiento medio de ventas de los aerogeneradores en los últimos seis años ha sido del 40%, un récord impresionante si lo comparamos con otros avances tecnológicos, equiparándose al del sector en auge de la tecnología de la información. Aunque las cifras varían, el índice medio de expansión del mercado mundial de los 10 primeros países con respecto a la energía eólica ha sido del 27% en los últimos 3 años. Entre 1997 y 1998 aumentó por encima del 31%, siendo de vital importancia si consideramos el potencial de la industria de la energía eólica para el futuro.Energía EólicaEnergía eólica, energía producida por el viento. La primera utilización de la capacidadenergética del viento la constituye la navegación a vela. En ella, la fuerza del vientose utiliza para impulsar un barco. Barcos con velas aparecían ya en los grabados egipciosmás antiguos (3000 a.C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde los romanos tenían queutilizar también los remos para contrarrestar una característica esencial de la energíaeólica, su discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia de intensidad y de direcciónde manera impredecible, por lo que había que utilizar los remos en los periodos de calmao cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, en los parques eólicos, se utilizan losacumuladores para producir electricidad durante un tiempo, cuando el viento no sopla.Otra característica de la energía producida por el viento es su infinita disponibilidaden función lineal a la superficie expuesta a su incidencia. En los barcos, a mayorsuperficie bélica mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos más molinos haya, más
  • potencia en bornes de la central. En los veleros, el aumento de superficie bélica tienelimitaciones mecánicas (se rompe el mástil o vuelca el barco). En los parques eólicos lasúnicas limitaciones al aumento del número de molinos son las urbanísticas.