Diez preguntas y respuestas sobre energia eolica

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Diez preguntas y respuestas sobre energia eolica

  1. 1. EDICIÓN CORRECCIÓN DISEÑO, REALIZACIÓN Y GRÁFICOS EDITORIAL CUBASOLAR Alejandro Montesinos Larrosa Lourdes Tagle Rodríguez Jorge Santamarina Guerra Alexis Manuel Rodríguez Diezcabezas deArmada © Colectivo de autores, 2007 © Sobre la presente edición: Editorial CUBASOLAR, 2007 ISBN 978-959-7113-34-8 Calle 20 No. 4113, esq. a 47, Miramar, Playa, Ciudad de La Habana, Cuba. Tel.: (537) 2059949 e-mail: amonte@cubaenergia.cu http://www.cubasolar.cu
  2. 2. Esta obra es el resultado del esfuerzo conjunto de los integrantes del Grupo de Trabajo para el Impulso de la Energía Eólica, creado por el Consejo de Estado de la República de Cuba en septiembre de 2005. El trabajo se ha realizado bajo la conducción del Equipo de Coordinación y Apoyo del Comandante en Jefe. Han tenido una destacada participación autoral los compañeros siguientes: Conrado Moreno Figueredo1 José Martínez Escanaverino1 Guillermo Leiva Viamonte2 Alfredo Roque Rodríguez3 Raúl Novo Mesegué2 Ángel Costa Montiel4 Carlos Llanes Burón5 Omar Herrera Sánchez1 Antonio Sarmiento Sera1 Ramón Pérez Suárez3 Miriam Limia Martínez3 Alejandro Montesinos Larrosa6 Manuel Menéndez Castellanos7 1 Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER), Instituto Superior Politécnico JoséAntonio Echeverría (CUJAE). 2 EcoSol Solar, Gerencia de Proyectos, COPEXTEL S.A. 3 Instituto de Meteorología (INSMET), Ministerio de Ciencia, Tecnología y Medio Ambiente (CITMA). 4 Centro de Investigaciones y Pruebas Electroenergéticas (CIPEL), Instituto Superior Politécnico JoséAntonio Echeverría (CUJAE). 5 Centro de Estudios de Construcción y Arquitectura Tropical (CECAT), Instituto Superior Politécnico JoséAntonio Echeverría (CUJAE). 6 Sociedad Cubana para la Promoción de las Fuentes Renovables de Energía y el Respeto Ambiental (CUBASOLAR). 7 Consejo de Estado de la República de Cuba. Dr. Ing. Dr. Ing. Ing. Lic. Lic. Dr. Ing. Dr. Ing. Ing. Dr. Ing. Dr. Dra. M.Sc. Ing.
  3. 3. Como se conoce, la energía eólica es la fuente de ener- gía renovable que mayor auge ha tenido en el mundo en los últimos años. Su costo de instalación es ya com- petitivo respecto a las fuentes tradicionales de energía. Como línea estratégica de este desarrollo —el eóli- co— se someterán a prueba diversas tecnologías, in- cluyendo aquellas diseñadas para soportar los frecuen- tes huracanes que nos azotan. [...] Se ejecutan mediciones de la velocidad del viento a 50 metros de altura en puntos seleccionados de es- tas macrolocalizaciones, lo que permite la precisión de los sitios más idóneos, y se dan pasos para próxi- mamente conocer las potencialidades de la energía eólica en todo el país. Se avanza rápidamente, por otro lado, en los estudios, investigacionesypruebasparaemplearcuantoantessea posible la energía eólica.Ya hemos adquirido los prime- ros cien equipos —están al llegar—, cien estaciones para medir la velocidad del viento en todas las regio- nes fundamentales del país, y en muchas de ellas hay perspectivas altamente favorables; ya veremos cuan- do tengamos la información, la velocidad con que las construiremos. El sistema con grupos electrógenos se adapta muy bien al empleo de la energía eólica, porque los vientos son caprichosos y cambiantes; a un sistema como el que teníamos de grandes plantas era absoluta- mente imposible incorporar o sincronizar la electrici- dad que emanara del viento; bastarían ocho horas de viento y ya sería muy económico. COMANDANTE EN JEFE FIDEL CASTRO RUZ La Habana, 1ro. de mayo de 2006 COMANDANTE EN JEFE FIDEL CASTRO RUZ Pinar del Río, 17 de enero de 2006
  4. 4. Hacia el despegue de la energía eólica en Cuba ¿Hacia dónde avanza el desarrollo de la energía eólica y cuál es la situación de Latinoamérica y el Caribe? Respuesta breve La energía eólica: una necesidad de hoy y de mañana Desarrollo de la energía eólica en el mundo Desarrollo de la energía eólica en Cuba ¿Cómo se puede conocer la potencialidad del viento de un país o región y cuál es la situación de Cuba? Respuesta breve El viento y su medición La turbulencia El experimento de Reynolds La turbulencia atmosférica La intensidad de la turbulencia Turbulencia y clases de aerogeneradores según la IEC Energía y potencia del viento Los vientos en el mundo y en Cuba Particularidades del viento en las zonas montañosas 1.1. 1.2. 1.3. 2.1. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.2.3. 2.2.4. 2.3. 2.4. 2.5. INTRODUCCIÓN PREGUNTA1 PREGUNTA2 13 21 21 23 30 35 37 37 39 45 47 48 50 51 54 59 74 ÍNDICE
  5. 5. Determinación del potencial eólico de un país o región Situación actual de Cuba ¿Cuáles son las tecnologías utilizadas en los aerogeneradores? Respuesta breve Generalidades La turbina eólica Tren de fuerza y otros accionamientos Trenes de fuerza con multiplicador Trenes de fuerza sin multiplicador Accionamientos de orientación Accionamientos de cambio de paso Generador y convertidor Generadores asincrónicos Generadores sincrónicos Torre Sistema de control Proveedores Costos de los aerogeneradores y sus componentes ¿Qué capacidades de generación han alcanzado los aerogeneradores? Respuesta breve Introducción Breve historia de los aerogeneradores Desarrollo de la aerodinámica Desarrollo en el siglo XX Conclusiones ¿Cuáles son los resultados alcanzados a nivel internacional en el aprovechamiento eólico? Respuesta breve Generalidades Producción de energía de una turbina aislada Producción de energía de un parque eólico ¿En qué se diferencian los aerogeneradores conectados a la red eléctrica nacional o regional de los destinados a regiones aisladas, y cómo se diseñan? Respuesta breve Introducción Desarrollo de las turbinas eólicas Diferencias Sistemas híbridos Diseño 2.6. 2.7. 3.1. 3.2. 3.3. 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8. 4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5. 5.1. 5.2. 5.3. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 77 90 91 91 93 94 108 108 115 117 119 122 122 135 145 148 149 150 151 151 152 152 156 157 165 167 167 168 172 179 183 183 184 186 187 189 191 PREGUNTA3 PREGUNTA4 PREGUNTA5 PREGUNTA6
  6. 6. Procedimiento para el diseño Experiencia cubana en el desarrollo de aerogeneradores Especificaciones técnicas Los parques eólicos y la generación distribuida ¿Cómo se proyecta un parque eólico, cuáles son sus costos y cómo se construye? Respuesta breve Proyección de un parque eólico Fases del proyecto Análisis económico Factores que influyen en la economía de un parque eólico Análisis de rentabilidad Tiempo de recuperación de la inversión (TRI) Ejemplo Construcción de un parque eólico ¿Cómo se protegen los aerogeneradores de los huracanes? Respuesta breve Generalidades Los huracanes en Cuba La velocidad máxima del viento Inundaciones costeras en Cuba por penetraciones del mar Causas de las inundaciones costeras en Cuba ¿Qué es la surgencia? Selección de los aerogeneradores para condiciones extremas Experiencia del parque eólico de Wigton, Jamaica Experiencia del parque eólico de Shanwei, China Experiencia del parque eólico de las islas Miyako, Japón Resumen de las experiencias Aerogeneradores abatibles ¿Cómo se prepara el personal que proyecta y opera los parques eólicos y cómo se organizan las actividades de investigación-desarrollo? Respuesta breve Generalidades Alemania España Dinamarca India Brasil PREGUNTA7 PREGUNTA8 PREGUNTA9 192 200 202 204 209 209 210 213 214 215 218 219 219 220 227 227 228 230 235 238 238 239 241 242 244 245 246 247 249 249 250 250 250 252 253 253 6.6. 6.7. 6.7.1. 6.8. 7.1. 7.2. 7.3. 7.3.1. 7.3.2. 7.3.3. 7.3.4. 7.4. 8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.4.1. 8.4.2. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8. 8.9. 8.10. 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5. 9.6.
  7. 7. PREGUNTA 10 ANEXOS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 9.7. 9.8. 10.1. 10.2. 10.3. 10.4. 10.5. 10.6. 10.7. 255 256 257 257 257 258 258 260 262 263 264 265 272 279 285 290 293 304 310 323 325 329 Cuba Otros países ¿Qué impacto tienen los parques eólicos sobre el medio ambiente? Respuesta breve Introducción Emisiones Aceptación por la comunidad Ruido Uso del suelo Interferencia electromagnética Efecto sobre las aves y peces ¿Cómo calcular los beneficios que aportan los proyectos de energía eólica? Hay viento para cubrir siete veces las necesidades actuales de energía eléctrica de la humanidad Unidades de medida de la energía y la potencia Nomenclatura, definiciones y datos principales Abreviaturas, siglas y acrónimos Glosario eólico Breve cronología del desarrollo de los aerogeneradores (hasta el 2000) Breve cronología de la energía eólica en Cuba después de 1959 Bibliografía consultada Sitios Web sobre energía eólica Bibliografía cubana sobre energía eólica
  8. 8. INTRODUCCIÓN Una madrugada del 2004 en las oficinas del Consejo de Estado, al calor de los análisis y discusiones en torno a la crítica situación que entonces enfrentaba el sector energético nacional y el interés que desperta- ban las noticias de muchos lugares del mundo sobre el ritmo de crecimiento acelerado que estaba experi- mentando la utilización del viento para la producción de energía limpia y barata, el Comandante en Jefe Fidel Castro planteó a un grupo de compañeros la necesidad de buscar toda la información sobre esa industria e impulsar investigaciones al respecto. En realidad, el país no hacía sino retornar a los cauces trazados por el Jefe de la Revolución y por el Partido desde mucho antes, que reclamaban la nece- sidad de promover el sector energético renovable, no solo por razones ambientalistas —que hubieran sido suficientes—, sino porque aprovecharlo fortalecería nuestra economía y reduciría su dependencia de los combustibles fósiles importados, así como los altos costos de producción de la energía que Cuba reque- ría emplear para su desarrollo. Hacia el despegue de la energía eólica en Cuba
  9. 9. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA14 La Resolución Económica del V Congreso del Partido, en 1997, nos indicaba además el rumbo: «En los portadores energéticos, a los que el país dedica alrededor de la tercera parte de sus ingresos totales en divisas, será necesario, de una parte, concentrar los esfuerzos en el ahorro de los tradicionales en toda la cadena de su utilización; y de la otra, el desarrollo de las fuentes nacionales, en particular las renova- bles (…) El empleo de la energía renovable confirma cada vez más sus extraordinarias potencialidades y la variedad en la obtención (…) El examen de la econo- mía energética deberá tener una alta prioridad, tanto en las nuevas inversiones como en las instalaciones existentes, teniendo en cuenta el indisoluble nexo en- tre eficiencia económica y energética y los adelantos de la ciencia y la técnica…». A la noche siguiente, acompañado de un colecti- vo de especialistas —varios de ellos con determina- dos conocimientos en la materia y consagrados con abnegación durante muchos años a las fuentes reno- vables de energía, en especial la eólica, y otros que debimos aprender sobre la marcha—, comenzamos a trabajar en la tarea. Así, en julio de 2005, tras visitar el parque eólico de Wigton, en Jamaica, después del paso del huracán Dennis, pudimos poner en manos de la dirección del país un conjunto de herramientas conceptuales preli- minares que permitieron organizar los pasos siguientes y trazar con posterioridad una estrategia de asimila- ción de estas tecnologías y de realización de pruebas en escala reducida para aprender a dominar la técni- ca de la generación eólica. Todo lo ocurrido a partir de ese momento, y de la constitución —dos meses después— del Grupo deTra- bajo para el Impulso de la Energía Eólica, forma par- te del camino delineado para impulsar la Revolución Energética en la nación. Entre sus resultados parciales más significativos está la culminación de la primera versión del mapa eólico de Cuba, instrumento de valor científico capital para poder orientar la prospección de los lugares más idóneos donde ubicar este tipo de obras energéticas.
  10. 10. 15 Debe decirse que las primeras mediciones realizadas a cincuenta metros de altura van arrojando resulta- dos promisorios, sobre todo en la región oriental del territorio, en una faja costera que se extiende desde el norte de Camagüey hasta Maisí, con lugares como Gibara, donde los valores de potencia eólica acumu- lados son equiparables con los conocidos internacio- nalmente. Y el otro resultado parcial significativo fue la in- auguración, en febrero de 2007, del parque eólico experimental de Los Canarreos, en la Isla de la Ju- ventud, con tecnología de paso variable y torre aba- tible (Vergnet), que eleva la capacidad nacional a 2,1 MW, al que se añadirán otros con tecnología de paso variable (Gamesa) y de paso fijo (Goldwind), que sumados a los ya existentes, como el de Turigua- nó, de paso fijo (Ecotècnia), totalizarán en los prime- ros meses del próximo año algo más de 11 MW de potencia instalada para esta primera fase experimen- tal, aunque el valor real estará en poder confrontar y aprender diferentes tecnologías. La velocidad, intensidad y complejidad de la ta- rea, y la pequeña cantidad inicial de ingenieros y téc- nicos con conocimientos profundos en esta materia, evidenciaron que un primer requisito que se debía cubrir iba a ser la capacitación de todos los recursos humanos implicados en ella. Esto incluía desde me- teorólogos, ingenieros y técnicos de la industria eléc- trica, hasta especialistas de diversos sectores de la economía (industrias mecánica y de la construcción, profesores universitarios y expertos en medio ambien- te), entre otros. En los últimos meses, y de forma acelerada, un número considerable de profesionales y técnicos ha recibido cursos y realizado estudios de postgrado, tanto en Cuba como en el exterior. Todos los viernes, desde septiembre de 2005, como parte del orden del día de las reuniones del Grupo de Trabajo para el Impulso de la Energía Eólica, se realiza una sesión de estudios técnicos en la que han desempeñado un destacado papel profesores del Centro de Estudio de Tecnolo- gías Energéticas Renovables (CETER), adscrito al INTRODUCCIÓN
  11. 11. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA16 Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeve- rría (ISPJAE), y técnicos de la empresa EcoSol Solar. Sin embargo, puede considerarse que todo esto es insuficiente para la envergadura de la tarea que se ha planteado nuestro país. De ahí que, inspirados en todas esas ideas, nos propusimos reunir en un libro las nociones elementales sobre la generación de electricidad a partir de la ener- gía eólica, que es actualmente en el mundo la fuente energética con el crecimiento más dinámico. No es un texto acabado, porque tanto quienes llevan años in- mersos en este trabajo como los que hace poco nos incorporamos a él, descubrimos todos los días algo nuevo y útil. Al mismo tiempo ganamos conciencia sobre lo mucho que queda por aprender. El libro, por tanto, está dirigido a un amplio uni- verso de lectores, con particular énfasis en los estu- diantes, técnicos, profesores, especialistas y a todos los que tienen responsabilidades en la adopción de decisiones referidas a la energía eólica. Cada pregunta está precedida de un resumen deno- minado Respuesta breve, que centra su análisis en un tema específico, para que cada lector pueda satisfacer sus necesidades de una manera más rápida y precisa. A continuación exponemos algunos comentarios con el ánimo de informar su contenido y motivar el interés por la lectura: Elaborado en forma de preguntas y respuestas, en la primera se aportan las coordenadas del desa- rrollo de la energía eólica en el mundo, fundamental- mente en los últimos cincuenta años, al tiempo que se documenta su baja presencia en la región latinoame- ricana y caribeña. La respuesta a la pregunta dos subraya la impor- tancia de conocer la potencialidad del viento de cual- quier región o país antes de emprender un proyecto eólico. Por su situación geográfica, nuestro archipié- lago está sometido a la influencia permanente de los vientos alisios, los llamados nortes y sures, y las bri- sas. También hay referencias a la primera versión del mapa eólico de Cuba y al mapa de evidencias ecoló- gicas —resultado de muchas exploraciones—, con- DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA
  12. 12. 17 feccionados íntegramente por un colectivo de cientí- ficos y técnicos cubanos. Las preguntas tres, cuatro y cinco permiten cono- cer las diversas tecnologías utilizadas en los aerogene- radores, las capacidades de generación alcanzadas y el nivel de desarrollo internacional en el aprovecha- miento del potencial eólico, sobre todo acentuando en aquellos aspectos cuya comprensión constituye, des- pués del estudio del viento, la clave de las proyeccio- nes energéticas eólicas futuras. En la respuesta seis se presentan los métodos de diseño y las diferencias entre los aerogeneradores co- nectados a la red eléctrica nacional o regional y los destinados a zonas aisladas. Se enfatiza en la exigen- cia de estudiar el nivel de penetración de la energía eólica en cualquier sistema eléctrico, basado en la ines- tabilidad del recurso eólico, por lo que siempre debe estar combinada con otra fuente energética. La siguiente —séptima— fija su atención en la proyección, costos y construcción de los parques eó- licos, cuestión sobre la que queda mucho por apren- der en nuestro país. Lasúltimasinterrogantesabordantrestemas:lapro- tección de los aerogeneradores ante el azote de ciclones tropicales, la formación de los recursos humanos y el impacto medioambiental de los parques eólicos. El tema de los ciclones tropicales resulta otra área en la que aún resta por investigar, particularmente en Cuba y en toda la región del Caribe. Afortunadamen- te, nuestro país ha acumulado una experiencia en el manejo y pronóstico de estos fenómenos meteoroló- gicos —que es un referente internacional—, la cual debe permitirnos profundizar y avanzar. Por eso, y como parte de los estudios, se instalaron aerogenera- dores abatibles en el parque eólico de prueba de la Isla de la Juventud, para defenderlos mejor del paso de los huracanes y asimilar toda la experiencia que de ahí se derive. En el proceso final de redacción surgió la necesi- dad de incorporar otras informaciones que en esta edi- ción forman parte de los anexos, con temas como el cálculo del ahorro de portadores energéticos conven- INTRODUCCIÓN
  13. 13. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA18 cionales por el empleo de la energía eólica, el potencial eólico mundial, las unidades de medida de la energía y la potencia, la historia y la bibliografía de la energía eólica en Cuba. No obstante, varios temas quedaron por abordar. Aunque en esta ocasión el énfasis se pone en la aerogeneración, en Cuba existe una notable tradición en el uso de los molinos de viento para el abasteci- miento de agua. La introducción de estas aerobom- bas data de finales del siglo XIX y en los últimos meses se incrementa su presencia, fundamentalmente en la ganadería. Vivimos en un mundo en el que las guerras por el control de los recursos energéticos son cada vez más frecuentes, donde los precios del barril de petróleo han llegado a niveles impresionantes, dificultando su adqui- sición para los países más pobres, y en el cual las ma- niobras imperialistas para retrotraer las economías ter- cermundistas al monocultivo con fines energéticos se perfilan como otra sucia jugada de los poderosos, con el fin de sostener sus derrochadores y abusivos patro- nes de consumo y de vida, sin importarles que con ello condenan a miles de millones de seres humanos a la muerte prematura por hambre y sed. En ese mundo, el viento —un recurso libre— se nos ofrece como una alternativa viable, posible e in- cluso ¡imbloqueable! De ahí que en muchos confines del planeta sea cada vez mayor el número de personas que claman el tránsito de la cultura energética consumista hacia otra, sostenible. En la Unión Europea, por ejemplo, se ha estableci- do una norma para todos los países mediante la cual en el 2020 deben satisfacer 20% de la demanda energéti- ca con fuentes renovables, con especial énfasis en la energía eólica. Solo en uno de ellos, Dinamarca, la mi- tad de toda la energía que se producirá y consumirá el país, por directiva gubernamental, deberá ser propor- cionada por máquinas eólicas para el 2025. Otros, como Alemania y España, con los mayores índices de gene- racióninstalada,sehanimpuestollegaracubrirenbreve 15% de sus necesidades con esta fuente.
  14. 14. 19 Y no faltan naciones, como China y la India, con necesidades gigantescas de consumo energético para garantizar el desarrollo de sus enormes poblaciones, que ya han alcanzado significativos avances. La demanda de esta transformación ha impulsado también una industria de elevadísima calificación y al- tos costos de producción, dada por la complejidad de los sistemas electromecánicos que componen los ae- rogeneradores y, en especial, por el diseño y construc- ción de sus componentes aerodinámicos. Esta indus- tria se encuentra mayormente controlada por poderosas transnacionales y no podemos excluir que algunos de sus productores sean víctimas de las presiones y el bloqueo de los Estados Unidos contra nuestro país. Cuba se inserta en este complejo escenario con una estrategia y un programa de trabajo. En él la for- mación y la capacitación, en paralelo con la investi- gación, el desarrollo y la aplicación práctica de los resultados, serán tareas decisivas, para lo cual «apren- deremos haciendo», pero evitando los errores de otros que nos antecedieron. Si en algunos países del mundo el desarrollo del sector fue resultado de las contradicciones capitalistas y de las luchas populares contra el uso de la energía nuclear y la contaminación ambiental, en Cuba goza- mos el privilegio de nacer con un programa regido por una voluntad y un mandato político y gubernamental claro a favor del ahorro de combustibles fósiles, el empleo de las energías renovables, eólicas en parti- cular, y de la protección del medio ambiente. Los re- sultados de este programa beneficiarán a todos los cubanos y constituirán, llegado el momento, un área de cooperación con otros pueblos hermanos. Todo este esfuerzo por desarrollar la energía eó- lica en Cuba tiene un inspirador, como estratega de la Revolución Energética: nuestro Comandante en Jefe, quien permanentemente se ha mantenido al tanto de la marcha del programa, aun durante su más reciente período de convalecencia. Las maquetas de aeroge- neradores que lo acompañan en su oficina son testi- gos del interés del Jefe de nuestra Revolución por ese propósito. INTRODUCCIÓN
  15. 15. Por todo ello y en nombre del colectivo de autores y del Grupo de Trabajo para el Impulso de la Energía Eólica, nos complace poner esta obra a disposición de los lectores. Les agradeceremos que la sientan como suya y que la enriquezcan con sus considera- ciones, contribuciones y nuevas preguntas. Segura- mente en poco tiempo deberemos plantearnos una nueva edición con diez o más nuevas preguntas no abordadas en la presente. Como nos ha enseñado Fidel, no nos detendre- mos aquí. Avanzaremos por esta senda y aprendere- mos a utilizar el viento, que si bien soplará mientras el planeta gire sobre su eje, siempre será cambiante, sorprendente, caprichoso y altamente energético. MANUEL MENÉNDEZ CASTELLANOS La Habana, marzo de 2007 DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA20
  16. 16. ¿Hacia dónde avanza el desarrollo de la energía eólica y cuál es la situación de Latinoamérica y el Caribe? Respuesta breve La generación mundial de energía eléctrica, tan im- portante para el desarrollo humano, se ha incremen- tado durante los últimos cincuenta años a un ritmo varias veces superior al del crecimiento de la pobla- ción. El consumo promedio de electricidad correspon- diente a cada habitante del planeta, en todas sus apli- caciones domésticas, industriales y de transporte, ronda hoy los 200 kWh mensuales, aunque su distribución es muy desigual. Más de 65% de este consumo lo satisfacen plan- tas termoeléctricas que queman carbón, gas o petró- leo. La demanda creciente de estos combustibles no renovables ha desatado un continuo aumento de los precios que afecta a la economía mundial. Además, la combustión de tales combustibles fósiles produce gases, como el dióxido de carbono (CO2 ), cuyo efec- to invernadero provoca el incremento de la tempera- tura de la superficie del planeta, lo cual trastorna cada vez más los regímenes de lluvia, acrecienta la ocu- rrencia de huracanes y provoca el ascenso del nivel PREGUNTA 1
  17. 17. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA22 de los mares, entre otras consecuencias nefastas a escalas local y global (Fig. 1.1). Para enfrentar estos problemas, la humanidad ne- cesita desarrollar y aplicar tecnologías generadoras de electricidad basadas en fuentes renovables de energía, y que no emanen a la atmósfera gases de efecto inver- nadero. Entre las fuentes de energía, la del viento se destaca en varios aspectos decisivos: la energía eólica —en referencia a Eolo, el dios de los vientos en la mitología griega— es renovable, abunda en muchas regiones del planeta, la tecnología para su aprovecha- miento está disponible, no emite gases de efecto inver- nadero ni otros contaminantes ambientales, y tampoco requiere grandes áreas de captación. Por todo ello, cada vez más países optan por la producción masiva de elec- tricidad a partir del viento (Fig. 1.2). Europa continúa encabezando este propósito, con la mayor capacidad instalada. Durante el 2005, Nor- teamérica y Asia realizaron fuertes inversiones en energía eólica e incrementaron sus capacidades de generación en 37 y 49%, respectivamente. En ese mismo año la región del Pacífico creció 58%, mien- tras África y el Medio Oriente, aún con niveles bajos, tuvo un incremento de 38%. Latinoamérica y el Caribe es actualmente la re- gión del mundo con menor crecimiento en la energía eólica, apenas 3% en el 2005, y con la menor capaci- dad instalada, con solo 236 MW. Costa Rica y los países del Caribe, aunque no crearon nuevas capaci- dades durante el 2005, poseen 63,1% de la capacidad instalada en toda la región, con 149 MW. Cuba, con una modesta capacidad instalada de 0,48 MW, tiene en marcha un programa para el desa- rrollo acelerado de la energía eólica y avanza rápida- mente en los estudios previos del viento para determi- nar sus potencialidades reales. Al mismo tiempo, se trabaja en la instalación de parques eólicos para probar en una escala limitada las diferentes tecnologías que hoy se conocen. Los resultados que se obtengan de la medición del viento, más la experiencia que se ad- quiera con esos primeros parques, abrirán el camino para un desarrollo superior. Fig. 1.1. La combustión de hidrocarburos produce ga- ses de efecto invernadero que constituyen una de las causasprincipalesdelcam- bioclimáticoglobal.(Fuen- te:Alejandro Montesinos).
  18. 18. 23 1.1. La energía eólica: una necesidad de hoy y de mañana Se denomina energía eólica a la obtenida a partir del viento. Esta energía se comenzó a utilizar hace miles de años para impulsar las embarcaciones de vela y posteriormente para mover los molinos de viento, ca- paces de moler cereales y bombear agua. Los molinos y los veleros son medios técnicos que aprovechan parte de la energía cinética del viento para realizar trabajo mecánico directo en el sitio. Moder- namente, se han desarrollado medios para obtener una forma más valiosa de energía a partir de la energía eólica, la eléctrica, que puede ser transmitida a dis- tancia y utilizada de las más diversas formas. La generación de electricidad a partir del viento se ha convertido en una rama muy dinámica de la energética, y varios países se han propuesto cubrir en el futuro no lejano una parte importante de sus nece- sidades eléctricas con ella.A continuación se presen- ta el escenario donde tiene lugar el desarrollo actual de la energía eólica. En 1950 vivía4n en nuestro planeta unos 2 550 millones de habitantes, que consumieron en total 1,2 billones de kilowatt-hora (kWh) de energía eléctrica, o sea, 1,2 millones de millones. Desde entonces, la población mundial ha crecido dos veces y media, mien- tras el consumo de electricidad se ha multiplicado por trece. Esto revela la importancia que tiene la aplica- ción de la electricidad en el desarrollo humano. Fig. 1.2. La generación de electricidad a partir de la energía eólica crece cada año de manera sostenida. (Fuente:InstitutoAlemánde Energía Eólica). PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  19. 19. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA24 Aunque actualmente el consumo promedio de elec- tricidad de un habitante ronda los 200 kWh mensuales (incluidos los gastos de electricidad, tanto industriales y de transporte como domésticos), el mayor consumo porhabitanteloregistraIslandia,con2 300kWhmensua- les; y el menor, Etiopía y Haití, con 2,5 kWh al mes. El latinoamericano medio consume 133 kWh al mes. Como país, el mayor consumidor absoluto es Estados Unidos, con 3 803 TWh/a, seguido por la República Popular China, con 1 776 TWh/a. En la figura 1.3 se muestran los aportes de las diversas fuentes de energía a la generación de elec- tricidad en el mundo actual, tomando como muestra las cifras del 2003. Esto evidencia que actualmente la mayor parte de la electricidad generada se obtiene mediante la combustión de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo). Esa ha sido la realidad durante muchos años, pero dos serios problemas se oponen a la conti- nuación indefinida de tal estado de cosas: • El rápido incremento que están sufriendo los pre- cios de los combustibles fósiles, provocado sobre todo por el creciente desequilibrio entre la oferta y la demanda. • El calentamiento global debido al aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero en la atmósfera, en primer lugar el dióxido de car- bono (CO2 ), que amenaza con un desastre climá- tico de imprevisibles consecuencias. El primer problema ya está desestabilizando las economías de varios países que importan combusti- bles fósiles. Y el segundo problema no es menos se- rio, pues se pronostica un incremento, en número e intensidad, de desastres naturales (tormentas, hura- canes, inundaciones, sequías), así como la subida del nivel de los mares, entre otros efectos funestos, debi- do al incremento de la temperatura de la superficie de la Tierra y su atmósfera. La figura 1.4 aporta valores representativos de las emisiones de CO2 debidas a la combustión de los combustibles fósiles en las plantas termoeléctricas actuales, por unidad de energía eléctrica generada.
  20. 20. 25 Fig.1.3.Fuentesdeenergía utilizadas en el 2003 para generar electricidad. Fig. 1.4. Emisiones de CO2 delasplantastermoeléctri- cas actuales, en kg/kWh. Enestosmomentos,lasemisionesdedióxidodecar- bono a la atmósfera se producen a razón de 3,99 tonela- das al año por habitante del mundo. Este valor medio está muy desigualmente distribuido, pues a cada ha- bitante de Kuwait le corresponde una emisión media de 24,3 t/a, mientras en la República Democrática del Congo el valor per cápita es de 0,04 t/a. A cada latino- americanolecorrespondeunaemisiónde1,97t/a.Como país, el mayor emisor absoluto es Estados Unidos, con 5 728 millones de toneladas anuales, seguido por la República Popular China, con 3 719 millones. Es por ello que el contenido de CO2 de la atmós- fera es hoy 31% más alto que hace 250 años. Como resultado, la temperatura media de la superficie del planeta se ha incrementado en 0,6 ºC desde 1860, y podría aumentar 5,8 ºC más en los próximos cien años si no se toman medidas para cambiar radicalmente el rumbo actual. En varios países se desarrollan las llamadas tec- nologías limpias de generación de energía eléctrica a partir de combustibles fósiles, que prometen reducir drásticamente emisiones de algunos gases, como los óxidos de nitrógeno y azufre, responsables de la nie- bla tóxica (smog) y la lluvia ácida, y de «secuestrar» los gases de efecto invernadero y almacenarlos en pozos de petróleo agotados o en cavidades subterrá- neas naturales. Pero se trata de tecnologías aún en desarrollo, complejas, y con un costo de 40 a 100 por cada tonelada de CO2 secuestrado. También, por esta causa, es evidente que los costos de generación de electricidad con los combustibles no renovables seguirán en aumento. PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  21. 21. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA26 Conscientes de los peligros existentes, muchos países se han agrupado en la Convención del Cambio Climático, son firmantes del Protocolo de Kyoto y tra- bajan para frenar el crecimiento de la concentración de CO2 en la atmósfera y llegar a detenerlo, en un plazo histórico breve. Respecto a la generación de electricidad, las me- didas que se deben tomar para la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero avanzan en dos direcciones fundamentales: • Introducir tecnologías que consuman menos elec- tricidad para lograr el mismo efecto útil, lo que reduce el crecimiento de la demanda. • Sustituir las plantas termoeléctricas tradicionales por otras que emitan menos dióxido de carbono y que estén basadas, todo lo posible, en fuentes re- novables de energía. La mayor fuente primaria de energía, además de ser renovable y no contaminante, es la constituida por las radiaciones de onda corta provenientes del Sol, que incluyen la luz visible, con una potencia de hasta 1 400 W/m2 , justo antes de entrar a la atmósfera terres- tre. A este valor se le llama constante solar. A través detalesradiacionesllególaenergíaqueacumulanahora los combustibles fósiles, y de ellas se surten otras fuen- tes renovables de energía, como la hidráulica, depen- diente del ciclo hidrológico o ciclo del agua, que com- prende la evaporación del agua, la formación de nubes y el retorno del agua en forma de lluvia o nieve. Este pro- ceso ocurre a partir de la energía que llega del Sol. El Sol calienta el aire atmosférico por dos vías: 1. Directamente con sus radiaciones de onda corta, 18% de cuya potencia es absorbida por el vapor de agua y el CO2 de la atmósfera, y por el polvo muy fino (aerosol) que flota en el aire. 2. Indirectamente mediante el calentamiento de la superficie de las tierras y los mares, que reciben 50% de las radiaciones de onda corta que llegan del Sol.Al calentarse, las tierras y los mares emi- ten radiaciones infrarrojas que son absorbidas en parte por el CO2 de la atmósfera, en el llamado efecto invernadero.
  22. 22. 27 El calentamiento del aire atmosférico es desigual: mayor en el ecuador y menor en los polos, lo cual crea zonas de bajas y altas presiones barométricas. El aire, como fluido, se mueve entonces de las zonas de alta presión a las de baja, lo que origina el viento. La gran masa de aire atmosférico en movimiento a nivel planetario contiene una cantidad colosal de ener- gía.Durantemilenios,lahumanidadsoloaprovechóuna parte insignificante de esta energía por medio de los molinos de viento y las embarcaciones de vela. No fue hasta 1888, casi cuarenta años después de la creación del primer generador eléctrico, que el inventor y empresario norteamericano Charles F. Brush desarrolló y operó en Cleveland, Ohio, el pri- mer aerogenerador (wind turbine, en inglés). Se tra- taba de una máquina de 12 kW (Fig. 1.5), destinada a abastecer de electricidad la residencia de su inventor. Fig. 1.5.Aerogenerador de Brush, instalado en 1888. PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  23. 23. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA28 Por otro lado, en 1890, el gobierno de Dinamarca ini- ció el primer programa nacional para el desarrollo de la producción de electricidad a partir del viento. Bajo la dirección del meteorólogo y profesor de tecnología Poul La Cour, este programa desarrolló investigacio- nes, formó personal calificado y, basándose en ello, construyó y puso en marcha en 1892 dos aerogene- radores de alta eficiencia, uno de 5 kW y otro de 25 kW, en la propia Escuela Pública Superior de la pequeña ciudad de Askov donde trabajaba su crea- dor (Fig. 1.6). Un aerogenerador moderno es un equipo prefabri- cado que puede instalarse con rapidez sobre una peque- ña área. Por ello, los aerogeneradores han pasado a ser los equipos energéticos con mayor tasa de crecimiento en número y potencia. La instalación de aerogenera- dores en sitios con buenos vientos puede aportar con- siderables cantidades de energía y, además, ayudar a reducir las emisiones de CO2 y otros gases a la at- mósfera. Fig.1.6.Aerogeneradoresde LaCour,instaladosen1892.
  24. 24. 29 La figura 1.7 muestra un aerogenerador alemán moderno E-48, de la firma Enercon, con 800 kW de potencia nominal. Los aerogeneradores generalmente se instalan en grupos, formando así plantas generadoras de electri- cidad denominadas parques eólicos (wind farm, en inglés). Una instalación de este tipo se dirige desde un puesto de mando centralizado, como una planta eléctrica convencional. En la figura 1.8 se muestra un parque eólico costa afuera, situado en el noroeste de Dinamarca, con una potencia total de 166 MW. La capacidad de generación eólica que puede asi- milar un sistema eléctrico se denomina penetración eólica (wind penetration, en inglés). Para los siste- mas eléctricos tradicionales, la penetración eólica pue- de llegar de 10 a 20% de la demanda media anual, con ajustes menores en sus prácticas de planeación, ope- ración y fiabilidad. Por esa vía, la penetración eólica en Dinamarca llegó en el 2005 a 16% de la demanda media anual, mientras que enAlemania llegó a 6% y en Espa- ña a 5%. En momentos de mucho viento y bajo consu- mo eléctrico, la penetración eólica instantánea puede llegar a cifras mayores. En España, durante septiem- bre de 2005, hubo momentos en que los parques eóli- cos llegaron a proporcionar 30% de la demanda nacio- nal de electricidad. Fig.1.7.Aerogenerador ale- mánde800kWdepotencia nominal.(Fuente:Enercon). Fig. 1.8. Parque eólico cos- ta afuera situado en el no- roestedeDinamarca.(Fuen- te: Siemens). PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  25. 25. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA30 A medida que los sistemas eléctricos adquieran la flexibilidad y estabilidad apropiadas, se reestructuren para una generación distribuida eficiente y se perfec- cione el pronóstico del viento, la penetración eólica puede llegar a valores considerablemente más altos. Por ejemplo, en Dinamarca se trabaja para lograr que en el 2015 la energía eólica proporcione 35% de la demanda media anual. Por su importancia y comple- jidad, el tema de la penetración eólica continúa siendo objeto de múltiples investigaciones, sobre todo en los países más desarrollados en este campo. La energía eólica es una necesidad de la energéti- ca de hoy en transición y de la energética sostenible de mañana, y no un fenómeno pasajero. Otras fuentes potenciales de energía, como las reacciones termonu- cleares y la diferencia de temperatura entre las aguas superficiales y las profundas, plantean para su aprove- chamiento problemas muy complejos, cuyos plazos de solución son en estos momentos imprevisibles, mien- tras la escalada de precios de los combustibles fósiles y los peligros del cambio climático requieren de accio- nes inmediatas como las que la energía eólica puede brindar. 1.2. Desarrollo de la energía eólica en el mundo La energía eólica es desde hace años la fuente de energía con el crecimiento más dinámico del mundo, tendencia que se fortalece. En el 2005, la nueva capacidad instalada en todo el mundo fue de 11 769 MW, lo cual representa 43,4% de crecimiento con respecto a los 8 207 MW empla- zados el año anterior, estableciendo una nueva mar- ca. El valor de los nuevos equipos instalados supera los doce mil millones de euros. Al final del 2005 la capacidad total instalada de generación de electrici- dad eólica a nivel mundial llegó a 59 322 MW, lo que representó un incremento de 25% en solo un año. El líder en términos de nuevas instalaciones du- rante el 2005 fue Estados Unidos, con 2 431 MW, seguido de cinco países con gran desarrollo eólico:
  26. 26. 31 Alemania (1 808 MW), España (1 764 MW), India (1 430 MW), Portugal (500 MW) y China (498 MW). Los países con las más altas capacidades tota- les instaladas son Alemania (18 428 MW), España (10 027 MW), Estados Unidos (9 149 MW), India (4 430 MW) y Dinamarca (3 122 MW). Por tanto, la India ha desplazado a Dinamarca del cuarto lugar en el mercado eólico mundial. Otro grupo de países, que incluye a Italia, el Reino Unido, los Países Bajos, Chi- na, Japón y Portugal, ha rebasado ya los 1 000 MW de capacidad instalada cada uno (Fig. 1.9). Al cierre del 2005, Europa es el continente con mayor capacidad instalada, con 40 500 MW y 69% del total mundial. En el 2005 la capacidad europea de energía eólica creció en 18%, de modo que ese con- tinente recibe ahora de la fuente eólica casi 3% de la electricidad que consume, con lo que ha alcanzado, con cinco años de adelanto, la meta de 40 000 MW de energía eólica prevista para el 2010 por la Comi- sión Europea. Para ese año, el aporte de la energía eólica en la reducción de las emisiones europeas de gases de efecto invernadero cubrirá un tercio de los compromisos de la Unión Europea con el Protocolo de Kyoto (Fig. 1.10). Fig.1.9.Capacidadinstala- da por países en el 2004. (Fuente:InstitutoAlemánde Energía Eólica). Fig. 1.10. Capacidad insta- lada por regiones hasta el cierre de 2005. (Fuente: InstitutoAlemán de Energía Eólica). PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  27. 27. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA32 Casi un cuarto de la nueva capacidad instalada correspondió a Norteamérica, que creció 37% durante el 2005. En ese período el crecimiento de los Estados Unidos fue el mayor del mundo, y el de Canadá al- canzó la impresionante cifra de 53%. Asia también ha experimentado un fuerte creci- miento de la capacidad instalada, con 49%, y cuenta ahora con 7 135 MW de origen eólico. El mayor in- cremento lo registró la India, actualmente con un total de 4 430 MW. El mercado chino duplicó su cre- cimiento durante el 2005 con respecto al año ante- rior, con la instalación de 500 MW. Esto llevó la ca- pacidad total de China a 1 260 MW. La nueva Ley de Energía Renovable, que entró en vigor en enero de 2006, debe darle un impulso aún mayor al creci- miento de la energía eólica china, y es posible que para fines del 2010 alcance una capacidad instalada de 5 000 MW. El mercado australiano casi se duplicó en el 2005 con 328 MW de nueva capacidad instalada, lo que elevó el total hasta 708 MW. Se espera que los incen- tivos establecidos por el gobierno nacional y los go- biernos estaduales impulsen aún más este crecimien- to. Por el contrario, Nueva Zelanda y las islas del Pacífico no aumentaron sus instalaciones de energía eólica durante el 2005. El aún incipiente mercado de África y el Medio Oriente duplicó la cifra de nueva capacidad instala- da con respecto al 2004. Egipto, que creció de 145 a 230 MW; y Marruecos, de 54 a 64 MW, fueron los países responsables del crecimiento en el continente. Durante el 2004 en Latinoamérica y el Caribe se instalaron 49 MW; sin embargo, el crecimiento de la capacidad instalada en la región fue muy bajo duran- te el 2005. A los 230 MW instalados hasta el 2004 solo se le sumaron 6 MW, para un incremento infe- rior a 3%, el menor de todas las regiones del mundo. De ese modo, Latinoamérica y el Caribe siguen constituyendo la región con menor capacidad instala- da en energía eólica, con un total de 236 MW. La tabla 1.1 aporta datos adicionales sobre el desarrollo reciente de la electricidad eólica en la región.
  28. 28. 33 Tabla 1.1. Capacidad eólica instalada en Latinoamérica y el Caribe País Potencia Incremento Potencia instalada durante instalada total a finales el 2005, total a finales del 2004, MW MW del 2005, MW Costa Rica 71 0 71 Todos los del Caribe 78 0 78 Brasil 29 0 29 Argentina 26 1 27 Colombia 20 0 20 Otros 6 5 11 Total 230 6 236 En la figura 1.11 se aportan detalles sobre las ca- pacidades instaladas en los parques eólicos caribe- ños, por países. La figura 1.12 expone una vista del parque eólico de Wigton, Jamaica, dotado de 23 aero- generadores de 900 kW cada uno; fue inaugurado en julio de 2004, después de diez meses de construcción. PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...? Fig. 1.11. Capacidad eólica instalada en los países del Caribe,altérminodel2005. (Fuente: Conrado Moreno). Fig. 1.12. Vista del parque eólico deWigton,en Jamai- ca.(Fuente:WesleyMcLeod).
  29. 29. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA34 En la figura 1.13 se muestran gráficamente los valores de las nuevas capacidades de generación de energía eólica instaladas durante el 2005 en las distin- tas regiones del mundo. Fig.1.13.Nuevacapacidad eólica instalada por regio- nesduranteel2005.(Fuen- te: Asociación Mundial de Energía Eólica). Durante años, los parques eólicos se construye- ron tierra adentro o en lugares cercanos a la costa. Sin embargo, las áreas marinas de escasa profundi- dad, costa afuera, contienen un recurso eólico colosal y no muy difícil de aprovechar. Tales razonamientos llevaron a proponer el primer parque eólico costa afue- ra (offshore, en inglés), en los años setenta del siglo pasado. El primer aerogenerador apropiado para parques de este tipo fue una máquina de 220 kW instalada en 1991, a 250 m de la costa de Suecia, en el mar Bálti- co, en aguas de 7 m de profundidad. La torre descan- saba en una base fijada al fondo por tres pilotes. El primer parque eólico costa afuera fue instalado en 1991 en aguas de 3 a 5 m de profundidad, a 1,5 km de las costas de Dinamarca, cerca de la ciudad de Vin- deby. Consta de once máquinas de 450 kW, fijadas al fondo por cimentaciones de gravedad que se mantie- nen en posición solo por su propio peso. Desde entonces han sido instalados parques eóli- cos costa afuera en Holanda, Dinamarca, Suecia, Reino Unido e Irlanda. Si a finales del 2001 solo se habían instalado 80 MW costa afuera en todo el mun-
  30. 30. 35 do, en el 2005 esa cifra llegó a 774 MW, y se espera que a finales del 2006 se alcancen 1 888 MW. Dinamarca se propone instalar 4 000 MW en este tipo de parque antes del 2030, lo que le permitirá pro- veerse de la mitad de la energía eléctrica necesaria a partir de fuentes renovables. Un ejemplo de la mag- nitud de las obras ya construidas, como parte de este programa, es el parque eólico de Horns Rev, que cons- ta de 80 aerogeneradores de 2 MW y 70 m de altura de buje (altura del eje de rotación de la turbina eólica sobre el suelo en los parques terrestres, o sobre el nivel del mar en los parques costa afuera), distribui- dos en un área de 20 km2 situada a unos 20 km de la costa, en aguas de 6,5 a 13,5 m de profundidad. En total, este parque genera unos 600 millones de kilo- watt-hora de energía eléctrica al año. Este tipo de desarrollo se ve favorecido por la es- casez de terrenos disponibles para nuevos parques eólicos en muchas áreas del densamente poblado nor- te de Europa, así como por el mínimo impacto visual y el poco ruido que los parques costa afuera producen en las zonas habitadas. Otro aspecto favorable es el incremento prácticamente ilimitado de las potencias de los aerogeneradores que se pueden instalar, ade- más de su mayor rendimiento, pues allí los vientos son más sostenidos y menos turbulentos. Todo ello debe compensar a largo plazo sus mayores costos de inversión y mantenimiento, unas dos veces superio- res a los de los parques instalados en tierra. La subregión del Caribe, donde numerosos países tienen pequeñas extensiones territoriales y elevadas densidades de población, podría ser una zona de inte- rés para un estudio exploratorio con vistas al desarro- llo futuro de parques eólicos costa afuera. 1.3. Desarrollo de la energía eólica en Cuba En el momento de escribirse este libro, y como parte de la Revolución Energética en Cuba, se dan pasos firmes para el desarrollo de la energía eólica. Duran- te los últimos quince años, gracias al trabajo pionero de varias instituciones y personalidades nacionales, PREGUNTA 1. ¿HACIA DÓNDE AVANZA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA...?
  31. 31. se realizaron algunos proyectos piloto de desarrollo eólico que le permiten al país contar actualmente con una capacidad instalada de 480 kW, como se indica en la tabla 1.2. Tabla 1.2. Capacidad de generación de electricidad eólica instalada hoy en Cuba Instalación Capacidad instalada, kW Parque eólico demostrativo de Turiguanó, Ciego de Ávila 450 Instalaciones aisladas eólicas y eólico-fotovoltaicas 30 Total 480 Se avanza rápidamente en los estudios previos de prospección del viento para conocer su real potenciali- dad, así como en la instalación de parques eólicos para probar en una escala limitada las más importantes tec- nologías de aerogeneradores que hoy se conocen. Uno de los logros iniciales de este programa eóli- co es la confección del primer mapa eólico de Cuba con fines energéticos. Los resultados que se obten- gan de la medición del viento, más las experiencias que se adquieran en esos primeros parques abrirán el camino hacia un desarrollo superior. Ya se instalan con fines de prospección eólica cien estaciones anemométricas a 50 m de altura en dife- rentes puntos del país, lo cual en breve tiempo permi- tirá conocer las posibilidades reales de instalación de parques eólicos en esos lugares (Fig. 1.14). Se trabaja también en la preparación de personal técnico y de operación, por medio de cursos desarro- llados al efecto e impartidos por especialistas naciona- les, así como de conferencias de especialistas extranje- ros de renombre. Este libro, como obra divulgativa, es parte de ese esfuerzo de preparación del personal. 36 DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA Fig.1.14.Instalacióndeuna torre anemométrica en la Isla de la Juventud. (Fuen- te: Guillermo Leiva).
  32. 32. ¿Cómo se puede conocer la potencialidad del viento de un país o región y cuál es la situación de Cuba? Respuesta breve La evaluación del potencial eólico responde a la nece- sidad de conocer las características del viento con el fin de producir energía en un sitio, región o país. Los resultados que se alcanzan mediante esta evaluación son la velocidad media anual del viento, generalmente en m/s, y la densidad media de potencia del viento, generalmente en W/m2 .Alos efectos de la producción de energía eólica, los valores que interesan son las medias anuales, puesto que el viento no solo cambia constantemente, sino que sus valores medios varían según la hora del día y la estación del año. La evaluación del potencial eólico de una región o país presenta tres facetas esenciales: 1. La elaboración de un mapa eólico a partir de los datos de viento registrados por las estaciones meteorológicas durante décadas. Estos datos son el resultado de mediciones que en principio deben registrarse cada hora, aunque en la práctica se realizan cada tres, con un tiempo de muestreo de 10 minutos, a 10 m de altura sobre el suelo. PREGUNTA 2
  33. 33. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA38 2. La recopilación de indicadores indirectos —evi- dencias geológicas y ecológicas— de la veloci- dad y la dirección del viento, y su clasificación y registro por regiones de interés, reflejada en un mapa de evidencias ecológicas. 3. La prospección eólica detallada de sitios conside- rados promisorios por al menos una de las dos investigaciones anteriores, mediante torres ane- mométricas de hasta 100 m de altura, para reali- zar mediciones de la velocidad y rumbo del viento durante al menos un año. Los resultados de la prospección eólica son esen- ciales para decidir la ubicación definitiva de los par- ques eólicos en los lugares con mejores condiciones de viento. A partir del mapa eólico es posible estimar el po- tencial eoloenergético de una región o un país comple- to, es decir, a escala macroscópica pero con una preci- sión reducida, debido a que los valores del viento en la mayoría de los puntos del mapa se han determinado por procedimientos de interpolación, a partir de los va- lores dados por estaciones meteorológicas situadas a varios kilómetros de distancia entre sí, con instrumen- tos y métodos apropiados para los fines del pronóstico meteorológico. No obstante, con todas sus limitacio- nes, tales estimados a nivel de región o país son indis- pensables para el trazado de la estrategia eólica por las autoridades gubernamentales. En Cuba, gracias al tra- bajo de especialistas del Instituto de Meteorología y de otras instituciones nacionales y locales, ya se ha com- pletado la primera edición del mapa eólico de Cuba, basado en los datos de 68 estaciones meteorológicas, recopilados durante décadas y procesados con el re- conocido software europeo WAsP. A partir del mapa eólico se han obtenido estimados técnicamente funda- mentados de la capacidad instalable, de la potencia media anual de generación y de la producción anual de energía. Con ayuda del mapa eólico de Cuba recientemen- te concluido y del mapa de evidencias ecológicas, re- sultado del trabajo de especialistas que recopilaron e interpretaron un gran número de evidencias geoló-
  34. 34. 39 gicas y ecológicas del viento, se han elegido varias decenas de sitios promisorios para la instalación de parques eólicos, donde se están instalando torres ane- mométricas de hasta 100 m de altura para carac- terizar en detalle el potencial eólico de tales sitios, con vistas a la ubicación definitiva de parques eólicos en un futuro no lejano (Figs. 2.1 y 2.2). PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...? Figs. 2.1 y 2.2. Evidencias ecológicas del viento iden- tificadas por especialistas cubanos en Lengua deTie- rrayPuntadeMulas.(Fuen- te: Raúl Novo). 2.1. El viento y su medición El viento constituye uno de los componentes princi- pales del clima. Sustentan esta afirmación su impor- tancia como elemento climático y la influencia que ejerce sobre los restantes componentes. El viento se define como aire en movimiento. En muchos textos y estudios se prescinde de su compo- nente vertical, limitando la anterior definición al mo- vimiento totalmente horizontal. La causa fundamen- tal del origen del viento está dada por las diferencias existentes de la presión atmosférica entre un lugar y otro. Esas diferencias constituyen el gradiente hori- zontal de la presión atmosférica. El movimiento del aire se establece desde los núcleos de presión alta a los de presión baja. En la medida en que aumente el gradiente horizontal de la presión atmosférica, mayor será el viento en un punto determinado. Al contrario de lo que ocurre con los demás ele- mentos climáticos, y debido a su propia naturaleza, el viento requiere de dos medidas: la velocidad y la direc- ción. Ambas son tratadas en Climatología como dos elementos relativamente independientes y medidas por instrumentos distintos: el anemómetro y la veleta.
  35. 35. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA40 En la práctica meteorológica tradicional se llama dirección del viento al punto del horizonte de donde viene el viento, por ser éste el punto hacia donde se- ñala la veleta. Desde hace muchos años esta variable se suele referir al punto más próximo de la rosa náu- tica, aunque en la actualidad dicha práctica ha sido sustituida por el acimut. El flujo del aire está sujeto a innumerables pertur- baciones producidas por el rozamiento con el suelo y por la existencia de los muchos obstáculos que se le presentan. De aquí resulta la rafagosidad o fluctua- ción desordenada, tanto de la velocidad como de la dirección del viento. Se denomina racha o ráfaga a un brusco incre- mento en la velocidad del viento, de breve duración, generalmente unos segundos. Tal evento posee una gran importancia en la Meteorología, pues el viento es una sucesión de rachas, asociadas con cambios de dirección igualmente rápidos, que pueden llegar a los 30º. Por tanto, la velocidad media del viento en un pe- ríodo es la media resultante de muchas rachas y cal- mas, y su uso en Meteorología tiene el objetivo de disminuir los efectos del movimiento desordenado del aire. El tiempo de muestreo puede variar según el objetivo de la medición. En la práctica meteorológica se ha convenido en que dicho período sea de diez minutos en las mediciones sistemáticas del viento. Sin embargo, cuando se hace referencia al viento máximo de los huracanes se utiliza el intervalo de un minuto, mientras que con fines aeronáuticos lo usual es usar un intervalo de muestreo de dos minutos. En las mediciones del viento relacionadas con la energía eólica también se toman intervalos de muestreo pe- queños, para poder determinar mejor las característi- cas del viento. Con el objetivo de eliminar en lo posible los efec- tos producidos por el rozamiento del suelo, incluso sobre el viento medio, los instrumentos que miden la velocidad y la dirección del viento, los anemómetros y las veletas, se ubican a una altura estándar de 10 m sobre una porción plana y despejada del suelo. Así,
  36. 36. 41 los valores de velocidad del viento que se brindan en los informes meteorológicos han sido medidos a esa altu- ra en las estaciones meteorológicas. En la figura 2.3 se muestra una estación meteo- rológica típica, dotada de un anemómetro y una vele- ta situados sobre el mástil estándar de 10 m de altura (Fig. 2.4). El viento, referido a la citada altura, se califica de viento en superficie o viento junto al suelo. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...? Fig. 2.3. Estación meteorológica típica. Fig. 2.4. Mástil anemométrico de 10 m de altura.
  37. 37. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA42 Los anemómetros rotativos poseen rotores que el viento hace girar a una frecuencia proporcional a la velocidad del viento perpendicular a su eje. En la fi- gura 2.5 se muestra un aparato de este tipo llamado anemómetro de copas. La dirección de donde sopla el viento se determina por medio de veletas, como la que se muestra en la figura 2.6. Fig. 2.5. Anemómetro de copas. Fig.2.6.Veleta. Una limitación de estos instrumentos es la inercia de sus piezas móviles, que retarda su reacción ante los cambios rápidos en la velocidad o dirección del viento. Otra limitación radica en que solo pueden rea- lizar mediciones bidimensionales del viento, aunque ello es suficiente para la mayoría de las investigacio- nes, en las que solo interesa la velocidad horizontal. Los anemómetros ultrasónicos miden la veloci- dad del viento a partir de la velocidad de propaga- ción del sonido en el flujo de aire que pasa entre sus emisores y sensores. Son insensibles al polvo, la contaminación y la lluvia. Carecen de partes móviles y por tanto de inercia, y pueden medir si- multáneamente la velocidad y la dirección de don- de sopla el viento. Además, estos instrumentos pue- den a la vez actuar como termómetros sin inercia para determinar la temperatura del aire. En cam- bio, son difíciles de calibrar y consumen más ener- gía eléctrica para su operación. En la figura 2.7 se muestra un anemómetro ultra- sónico bidimensional para medir la velocidad horizon-
  38. 38. 43 tal del viento. Existen versiones tridimensionales que pueden medir tanto la velocidad horizontal como la vertical. Fig.2.7.Anemómetro ultra- sónicobidimensional. Fig.2.8.Unodelosregistra- doresdedatosutilizadosen laprospeccióneólicacuba- na actual. (Fuente: Guiller- mo Leiva). Las señales eléctricas producidas por los senso- res de los anemómetros y las veletas se pueden mos- trar en indicadores analógicos o digitales, para su lectura por el observador meteorológico, con perio- dicidad de una a tres horas. Si las mediciones son muy frecuentes, tal como lo requieren los estudios de la energía eólica, se utiliza un registrador de datos (data logger, en inglés), como el de la figura 2.8, que conserva en su memoria las lecturas automáticas de varios días, hasta su recogida y envío manual o por teletransmisión a centros de colección, registro y análisis definitivos. La velocidad del viento tiende a incrementarse a medida que aumenta la altura sobre el suelo. Esto se debe a que el viento a baja altura roza con el terreno, con su vegetación, con los edificios y otros obstácu- los, lo cual reduce su velocidad. Por otro lado, el gran diámetro de los rotores de los potentes aerogenera- dores modernos obliga a situar sus ejes de rotación a decenas de metros de altura sobre el suelo. Por tanto, los vientos medidos tradicionalmente a 10 m de altura no son los que las palas de un aerogenerador van a encontrar en la mayor parte de su ciclo de rotación. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  39. 39. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA44 En la figura 2.9 se muestra esquemáticamente cómo varía la velocidad del viento v con la altura res- pecto al suelo z, en un terreno liso y llano. A ras del suelo la velocidad del viento es prácticamente nula, va aumentando con la altura relativamente rápido primero, y más lentamente después. Si el terreno presenta vegetación, obstáculos naturales u obras civiles, el perfil se hace mucho más complicado, pues esos objetos «perturban» el flujo del aire, lo que redu- ce la velocidad del viento tanto delante como detrás de ellos. En una primera aproximación, la velocidad del viento a una altura z, medida en metros sobre el sue- lo, puede estimarse mediante la fórmula (2.1). vZ = vS (z / 10)1/7 (2.1) Donde: vs : Velocidad estándar del viento, medida a una altura de 10 m. Esta fórmula se conoce en el mundo de la energía eólica como la Ley de la Potencia Séptima. Según esta Ley, la velocidad del viento a 50 m del suelo es 26% mayor que a 10 m, en tanto que a 100 m resulta ser 39% mayor. Pero estas estimaciones solo resultan útiles para los estudios preliminares del poten- cial eólico. Los estudios detallados del viento, que ne- cesariamente son la primera fase de todo proyecto de parque eólico, requieren de la medición del viento en el sitio evaluado durante un período no menor de un año, al menos en dos alturas: 1/2 y 2/3 de la altura del buje, para luego extrapolar a la altura del buje. Lo mejor es utilizar grandes mástiles anemomé- tricos de entre 50 y 100 m de altura, como el mostra- do en la figura 2.10, de modo que alcancen e incluso superen la altura del buje. En estos mástiles se insta- lan anemómetros y veletas en las distintas alturas donde se desee medir el viento, y sus mediciones se almacenan en un registrador de datos con memoria suficiente para conservar la información recogida durante muchos días, hasta su recogida por los desti- natarios definitivos o la transmisión a ellos. Fig. 2.9. Perfil de velocidad del viento v con respecto a laalturasobreelsueloz,en un terreno liso y llano. Fig.2.10.Mástilanemomé- trico intalado en Pinares de Mayarí, en la provincia de Holguín. (Fuente: Guillermo Leiva).
  40. 40. 45 Hace algunos años apareció el SODAR (Sound Detection and Ranking, o sea, detección y segui- miento sónicos), método para la medición remota de la velocidad del viento desde el suelo. Opera transmi- tiendo series de pulsos breves de sonido de gran in- tensidad, que son reflejados por la turbulencia de pe- queña escala que siempre existe en la atmósfera, y captados de vuelta por receptores situados junto a los transmisores. Debido al llamado efecto Doppler, el sonido cap- tado por el receptor tiene una frecuencia ligeramente distinta a la del transmisor y la diferencia se debe a la velocidad del viento. Al procesar las diferencias en- tre las frecuencias de las señales emitidas y recibi- das, el SODAR puede medir con precisión la veloci- dad del viento en tres dimensiones. Los sistemas SODAR actuales pueden medir en tiempo real la velocidad de vientos de hasta 25 m/s, con un error inferior a 0,8%, a alturas entre 50 y 900 m del suelo, con el tiempo de muestreo estándar de 10 minutos. El alcance del SODAR se reduce sen- siblemente cuando la temperatura es alta y la hume- dad relativa baja, tal como ocurre en los desiertos. Además, no debe instalarse cerca de estructuras o vegetación porque emiten ecos fijos que perturban el sistema. Hasta el momento, el SODAR no ha encon- trado una aplicación extendida en la determinación del potencial eólico. 2.2. La turbulencia La turbulencia, sinónimo de cambios rápidos en la di- rección y velocidad del viento, se manifiesta por los remolinos surgidos al pasar el viento sobre obstáculos naturales o artificiales. A los efectos de la energía eó- lica, es un fenómeno indeseable que reduce la produc- ción de electricidad y la vida útil de los aerogenerado- res. Por eso es importante disponer de conocimientos básicos sobre la turbulencia, a fin de determinar cómo se pueden disminuir sus efectos negativos. La turbulencia se relaciona con los cambios brus- cos, caóticos y desordenados de la velocidad y la di- PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  41. 41. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA46 rección del viento, asociados con el flujo de aire alre- dedor de obstáculos. Por tanto, en la selección del sitio de emplazamiento de aerogeneradores, un ele- mento que se debe tener en cuenta es el nivel de tur- bulencia. El objetivo central en la selección del em- plazamiento de un aerogenerador es maximizar la captación de energía, para reducir el costo de la elec- tricidad producida y garantizar las mejores condicio- nes de explotación. Un emplazamiento óptimo debe presentar: • Elevada velocidad media del viento. • Buena exposición, sin obstáculos, al flujo de aire. • Variaciones diurnas y estacionales moderadas de la velocidad del viento. • Niveles aceptables de turbulencia y de vientos extremos. Para mantener la turbulencia en niveles acepta- bles se toman las medidas siguientes: • Los aerogeneradores deben estar alejados de edi- ficios, árboles y otras obstrucciones, que producen amplias zonas de turbulencia (Figs. 2.11 y 2.12). • La torre del aerogenerador debe ser más alta que los obstáculos a su alrededor o aprovechar algu- na elevación del terreno para lograrlo. • El rotor del aerogenerador debe quedar expuesto al viento en todas direcciones, sobre todo a los vientos predominantes. Fig. 2.11. Área de turbulen- ciaalrededordeunedificio. Fig. 2.12. Área de turbulen- cia alrededor de árboles.
  42. 42. 47 Una regla práctica general que se puede seguir a la hora de decidir el sitio exacto de la instalación es la siguiente: el buje de la turbina eólica debe estar al menos 10 m por encima de cualquier obstáculo que se encuentre en un radio de 100 m. 2.2.1. El experimento de Reynolds La turbulencia es un fenómeno que aparece frecuen- temente en la mayoría de los flujos que existen en la naturaleza y resulta de gran interés. Turbulentos son en menor o mayor medida los movimientos del aire atmosférico, de las aguas en los océanos y los flujos en tuberías y canales, entre otros. La turbulencia es, por tanto, un fenómeno múltiple y universal. Científicamente la turbulencia comenzó a estu- diarse apenas en el siglo XIX. Experimentando con el movimiento de líquidos en tubos de sección circular, el alemán Hagen comprobó en 1839 la existencia de dos tipos de flujo, en dependencia de la velocidad y la viscosidad del fluido. En 1883, a partir de un experi- mento más perfeccionado, el inglés Reynolds desa- rrolló el criterio numérico de la turbulencia que lleva su nombre. El término flujo turbulento fue introducido por el inglés Lord Kelvin en 1887. Para comprender el concepto de turbulencia es útil y necesario remitirse al experimento de Reynolds (Fig. 2.13). Un tubo de vidrio de entrada abocinada termina en una válvula de abertura regulable. El tubo se alimenta de un depósito de agua que se mantiene a nivel constante. Al abrir más o menos la válvula, la velocidad del agua en el tubo aumenta o disminuye. En la entrada del tubo de vidrio se inyecta un delgado chorro de colorante proveniente de un depósito inde- pendiente. Si la válvula se abre muy poco (Fig. 2.13a), la velocidad del agua es pequeña y su corriente es tan ordenada —laminar— que el delgado chorro de colo- rante fluye en línea recta a lo largo del tubo. Si la válvula se abre más (Fig. 2.13b), se empiezan a crear remolinos junto a la válvula y se propaga la turbulen- cia aguas arriba a medida que la velocidad del agua aumenta. Si la válvula se abre aún más (Fig. 2.13c), PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  43. 43. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA48 la corriente de agua resulta tan desordenada —tur- bulenta— que el colorante se mezcla completamente con el agua y forma una vena líquida única. El experimento puede repetirse con tuberías de diferentes diámetros y con distintos fluidos. Se obser- va entonces que el tránsito del flujo laminar al turbu- lento no depende de la velocidad del fluido, que es diferente en cada caso, sino del número de Reynolds Re, definido en este caso por la fórmula (2.2). Re = V · d / (2.2) Donde: V: Velocidad media del fluido dentro del tubo, en m/s. d: Diámetro interior del tubo, en m. : Viscosidad cinemática del fluido, en m2 /s. El paso del régimen laminar al turbulento ocurre cuando el número de Reynolds supera un valor críti- co, que en el experimento de Reynolds es de 2 000, aproximadamente. Para un perfil de ala, como los uti- lizados en las palas de las turbinas eólicas, el valor crítico está entre uno y diez millones. Como la visco- sidad del aire es tan pequeña, el valor del número de Reynolds es muy alto y por ello la mayoría de los flujos atmosféricos son turbulentos. 2.2.2. La turbulencia atmosférica El flujo turbulento es, por tanto, un flujo desordenado y caótico en el cual las partículas del fluido no solo se Fig. 2.13. Experimento de Reynolds.
  44. 44. 49 mueven en la dirección principal del flujo, sino tam- bién en direcciones transversales. Las palas de una turbina eólica sometida a un flujo excesivamente tur- bulento reciben viento de magnitud y dirección caóti- camente variable que produce un deterioro adicional por fatiga en los componentes mecánicos y fluctua- ciones en la potencia que deterioran la calidad de la energía eléctrica producida. La turbulencia disipa parte de la energía cinética del flujo y la convierte en energía térmica por la crea- ción y destrucción continua de pequeños remolinos. Un flujo turbulento puede tener una velocidad media constante —régimen permanente— en períodos lar- gos, de una hora o más; pero en períodos cortos, de minutos o segundos, la velocidad es variable. En el régimen turbulento la velocidad en cada punto tiene componentes u, v y w en los ejes x, y y z, que varían en función del tiempo t y de la altura z. En la figura 2.14 se representa lo que podría ser una observación microscópica de la componente v. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...? En el régimen turbulento permanente la velocidad instantánea v(t) es función del tiempo, pero la veloci- dad media temporal V es constante. En el caso del viento, la turbulencia atmosférica posee también tres componentes: longitudinal, lateral y vertical. La com- ponente lateral es designada por u (z, t); la longitudi- nal, correspondiente a la dirección prevaleciente del viento, por v (z, t); y la vertical w (z, t). Cada compo- nente posee una velocidad media temporal con una Fig. 2.14. Componente v de lavelocidaddeunapartícu- la de fluido turbulento en función del tiempo.
  45. 45. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA50 velocidad fluctuante superpuesta. Por ejemplo, en la dirección longitudinal se expresa por la fórmula (2.3). v = V + v(t) (2.3) Donde: v: Velocidad instantánea del viento en la direc- ción longitudinal. Las componentes lateral y ver- tical pueden ser descompuestas de forma similar en una velocidad media y otra fluctuante, pero tienen un menor interés práctico. 2.2.3. La intensidad de la turbulencia La forma más común de expresar la turbulencia es mediante la magnitud denominada intensidad de la turbulencia I, definida como la relación entre la des- viación típica (estándar) de la velocidad del viento y la velocidad media temporal del viento en ese perío- do, según la fórmula (2.4). IV = / V (2.4) Donde: : Desviación típica o estándar de la velocidad del viento, en m/s. V: Velocidad media del viento, en m/s, en el mis- mo tiempo y a la misma altura. Tanto la velocidad media como la desviación típi- ca son calculadas para un período mayor que el de las fluctuaciones de la turbulencia, pero más corto que los períodos asociados con otros tipos de varia- ciones de la velocidad del viento, tales como los diur- nos. Este período no es mayor que una hora y en la ingeniería eólica se ha convenido en tomarlo igual a 10 minutos. La intensidad de la turbulencia del viento se encuentra normalmente entre 0,1 y 0,4. En gene- ral, la más alta intensidad de turbulencia ocurre cerca de la superficie terrestre, donde el viento está en con- tacto directo con las rugosidades del terreno. La figura 2.15 muestra un ejemplo de las fluctua- ciones de la velocidad del viento, medida cada 8 se-
  46. 46. 51 gundos, durante 10 minutos. Después de procesar es- tadísticamente estos datos se determinó que la veloci- dad media es10,2m/syladesviacióntípicaes1,63m/s. Por tanto, la intensidad de la turbulencia del viento, en ese período de 10 minutos, será 1,63/10,2 = 0,16. Fig. 2.15. Ejemplo de fluc- tuaciones de la velocidad del viento. 2.2.4.Turbulencia y clases de aerogeneradores según la IEC La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, en in- glés) define, en su norma IEC 61400-1, cuatro clases de aerogeneradores, según su aptitud para resistir sin deterioro excesivo la acción mecánica del viento. Los aerogeneradores de la clase I son los más resistentes, mientras que los aerogeneradores de la clase IV son los menos resistentes. Se supone que estas clases abarquen la mayoría de las condiciones de viento a las que se someterán en la práctica los aerogeneradores, y por tanto sirven como referencia para diseñar aerogeneradores ca- paces de enfrentarlas sin sufrir fallos durante una vida útil de no menos de 20 años. Las condiciones de vien- to tolerables para los aerogeneradores, según la nor- ma IEC 61400-1, se presentan en la segunda y terce- ra filas de la tabla 2.1. Cada clase se caracteriza en primer término por dos parámetros: 1. La velocidad de referencia, definida como la ve- locidad extrema del viento sostenida durante un período de 10 minutos, que puede ocurrir estadís- ticamente cada 50 años. 2. La velocidad media anual del viento. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  47. 47. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA52 Además, la norma IEC 61400-1 establece que cada clase se presenta en dos categorías: A y B, según la intensidad de la turbulencia que puede so- portar el aerogenerador. Los aerogeneradores de la categoría A pueden soportar una turbulencia mayor, en tanto que los de la categoría B pueden soportar una menor. La turbulencia tolerable para cada categoría de aerogeneradores se expresa por la intensidad de la turbulencia media anual I15 , referida a una velocidad media anual del viento igual a 15 m/s, a la altura del buje del aerogenerador (Tabla 2.1). Esta norma establece que un aerogenerador de la categoría A tolera una intensidad de turbulencia I15 de hasta0,18,mientrasqueunaerogeneradordelacategoría B tolera una intensidad de turbulencia I15 de hasta 0,16. Tabla 2.1. Condiciones de viento tolerables para los aerogeneradores, se- gún la norma IEC 61400-1 Clase de aerogenerador I II III IV S Vref , m/s 50 42,5 37,5 30 Se define Vmedia , m/s 10 8,5 7,5 6 por Categoría A I15 0,18 el diseñador a 2 Categoría B I15 0,16 a 3 Paradejarespacioacondicionesespecialesdeviento, la norma IEC 61400-1 ha previsto una quinta clase de aerogenerador, la S, cuyos parámetros de velocidad de referencia,velocidadmediaeintensidaddeturbulen- ciadelvientosedefinenporeldiseñador(verTabla2.1). El modelo normal de turbulencia (Normal Turbu- lence Model, en inglés) utilizado en la propia norma, establece que la desviación estándar de la compo- nente longitudinal de la velocidad del viento cumple la relación de la fórmula (2.5). = I15 15 + aV a + 1 (2.5) Donde: y V tienen que estar dadas en m/s, y a e I15 son adimensionales.
  48. 48. 53 Sustituyendo la fórmula (2.4) en la (2.5) y efec- tuando algunas operaciones algebraicas, se puede lle- gar a la fórmula (2.6). I15 = IV a + 1 a + (15 / V) (2.6) Puesto que no siempre se cuenta con la intensidad de la turbulencia I15 medida a una velocidad de 15 m/s, la fórmula (2.6) permite obtener I15 a partir de la inten- sidad de turbulencia IV , relativa a la velocidad media anual a la altura del buje V. En la propia fórmula (2.6) el valor del parámetro a se toma de la tabla 2.1, en función de la categoría del aerogenerador. La norma IEC 61400-1 especifica que la inten- sidad de la turbulencia se calcula según nomogra- mas que equivalen a las fórmulas definidas anterior- mente y establece la intensidad de la turbulencia del viento que puede soportar un aerogenerador según su categoría. El valor calculado de I15 , según la fór- mula (2.6) para el sitio, debe ser menor que el espe- cificado por la norma. A modo de ejemplo, sea un sitio con las caracte- rísticas siguientes: velocidad media anual del viento a la altura del buje V = 7,00 m/s y desviación estándar de la velocidad del viento = 1,55 m/s, determinar la categoría del aerogenerador apropiada para el sitio: • La intensidad de la turbulencia, calculada con la fórmula (2.4) a partir de los datos arriba mencio- nados, resulta ser IV = 0,221. • Para un aerogenerador de categoría B, la tabla 2.1 da a = 3. • Sustituyendo valores en la fórmula (2.6) se obtie- ne I15 = 0,172. • Este valor es mayor que el límite dado en la tabla 2.1, igual a 0,16. • Por tanto, no es apropiado para el sitio considera- do un aerogenerador de categoría B porque el nivel de la intensidad de turbulencia supera lo per- misible para esa categoría. • Para un aerogenerador de categoría A, la tabla 2.1 da a = 2. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  49. 49. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA54 • Sustituyendo valores en la fórmula (2.6) se obtie- ne I15 = 0,160. • Este valor es menor que el límite dado en la tabla 2.1, igual a 0,18. • Por tanto, un aerogenerador de categoría A es apropiado para el sitio considerado porque el ni- vel de la intensidad de turbulencia es permisible para esa categoría. 2.3. Energía y potencia del viento En Meteorología existe desde hace mucho tiempo la escala de Beaufort, que va del 0 al 12, para la estima- ción subjetiva de la fuerza de los vientos a partir de sus efectos observables a simple vista en tierra, en el mar abierto o en la costa. Los efectos observables del viento en tierra, establecidos por la escala de Beau- fort, se exponen en la tabla 2.2. En la misma tabla se dan los valores correspondientes de velocidad media vs del viento a una altura de 10 m. Tabla 2.2. Fuerza del viento según la escala de Beaufort, con la velocidad correspondiente Fuerza del viento, Beaufort Efectos observables del viento en tierra vs , m/s Grado Término descriptivo 0 Calma El humo se eleva verticalmente. <0,20 1 Aire ligero El humo se inclina, pero la veleta no se mueve. 0,3-1,5 2 Brisa ligera El rostro percibe el roce del viento y susurra el follaje. 1,6-3,3 3 Brisa suave El follaje se agita y ondean las banderas ligeras. 3,4-5,4 4 Brisa moderada Oscilan las ramas y vuelan el polvo y los papeles sueltos. 5,5-7,9 5 Brisa fresca Comienzan a oscilar las copas de los árboles pequeños. 8,0-10,7 6 Brisa fuerte Oscilan las ramas gruesas y silba el tendido eléctrico. 10,8-13,8 7 Cuasi galerna Oscilan todos los árboles y es incómodo caminar frente al viento. 13,9-17,1 8 Galerna Se quiebran ramas de los árboles y casi no se puede caminar. 17,2-20,7 9 Galerna severa Vuelan tejas y caen tubos de chimeneas y desagües. 20,8-24,4 10 Tormenta Árboles arrancados de raíz y daño estructural considerable. 24,5-28,4 11 Tormenta violenta Estragos generalizados. 28,5-32,6 12 Huracán Estragos catastróficos. >32,7 Nota: Aquí se dan las traducciones directas de los términos descriptivos en inglés aprobados por la Organización Meteorológica Mundial, aunque existen otras versiones de esos términos en español.
  50. 50. 55 En su forma original, esta escala fue creada en 1805 por Francis Beaufort, quien llegara a ser almirante de la armada inglesa. En 1850 se adaptó para su aplicación no naval y se le introdujeron grados numéricos del cero al doce, estandarizados en 1923 por George Simpson, entonces Director de la Oficina Meteorológica del Rei- no Unido. Las modificaciones más recientes se realiza- ron en 1944 para incluir toda la gama de velocidades de los vientos de los ciclones tropicales. En su forma actual, la escala de Beaufort es re- conocida por la Organización Meteorológica Mundial (WMO), se extiende hasta el grado 17 y la velocidad media del viento está dada a una altura de 10 m del suelo en función de la fuerza Beaufort del viento, que se determina por la fórmula (2.7). vs = 0,837 B1,5 (2.7) Donde: B: Fuerza del viento, en grados Beaufort. Además, la escala de Beaufort es compatible con la escala Saffir-Simpson para medir la fuerza de los huracanes, de modo que las categorías del 1 al 5 de la escala Saffir-Simpson coinciden con los grados del 12 al 16 de la escala de Beaufort. Esta escala se usa por los servicios meteorológicos del Reino Unido, China y los Estados Unidos, y por ella están gradua- dos muchos anemómetros. Todo cuerpo en movimiento posee cierta canti- dad de energía cinética, una de las formas de la ener- gía mecánica. La masa de viento m que entra por una ventana abierta, con un área de abertura A perpendi- cular al viento durante un intervalo t se puede calcu- lar con la fórmula (2.8). m = Atv (2.8) Donde: : Densidad del aire, aproximadamente igual a 1,225 kg/m3 , al nivel del mar. La energía cinética del viento que ha pasado a tra- vés de la ventana se calcula mediante la fórmula (2.9). PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  51. 51. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA56 E = ½mv2 (2.9) Sustituyendo la fórmula (2.8) en la (2.9) se obtie- ne la nueva fórmula (2.10). E = ½ Atv3 (2.10) La potencia P del viento que pasa por la ventana abierta es igual a la energía que fluye por la ventana en la unidad de tiempo. O sea, la potencia P se deter- mina mediante la fórmula (2.11). P = E / t (2.11) La potencia que pasa por cada metro cuadrado de abertura de la ventana perpendicular al viento, o sea, la densidad de la potencia del viento se puede calcular entonces con la fórmula (2.12). = ½ v3 (2.12) Es decir, la densidad de potencia del viento es pro- porcional a su velocidad elevada al cubo. La densidad de potencia expresa la capacidad del viento para hacer funcionar los aerogeneradores. Por ello la densidad de potencia se utiliza frecuentemente en los documentos técnicos de todo tipo relativos a la energía eólica. Si la velocidad del viento fuese constante, para cal- cular su densidad de potencia bastaría con aplicar la fór- mula (2.12). Sin embargo, se sabe que la velocidad del viento más representativa es la velocidad mediav medi- da en un intervalo de muestreo determinado. Resulta natural buscar entonces la densidad de potencia media correspondiente . Pero, por definición, la densidad de potencia media se calcula a partir del valor medio de la velocidaddelvientoalcubo,mediantelafórmula(2.13). = ½ v3 (2.13) Es muy importante comprender que el valor me- dio de la velocidad del viento al cubo no es igual a la velocidad media del viento al cubo.
  52. 52. 57 Para estimaciones preliminares es posible con- siderar que los valores instantáneos de la velocidad del viento se presentan en el tiempo con una fre- cuencia semejante a la prevista por la llamada dis- tribución de Rayleigh, según la cual el valor medio de la velocidad del viento al cubo puede calcularse a partir de la velocidad media del viento al cubo, me- diante la fórmula (2.14). v3 = 1,91v3 (2.14) Sustituyendo la fórmula (2.14) en la (2.13) se ob- tiene finalmente la fórmula (2.15). = 0,955 v3 (2.15) Esta es una fórmula muy conveniente para la es- timación de la densidad de potencia eólica del viento a partir de su velocidad media, cuando se carece de mediciones detalladas de la velocidad del viento. En la tabla 2.3 se exponen los valores de densi- dad de potencia del viento, correspondientes a las velocidades medias durante 10 minutos en la escala de Beaufort a 10 m del suelo, extrapolados a 50 m, y los efectos de estos últimos sobre el funcionamiento de los aerogeneradores actuales. Tabla 2.3. Fuerza, velocidad, densidad de potencia del viento y sus efectos sobre los aerogeneradores Fuerza z = 10 m z = 50 m Efecto sobre del viento, el funcionamiento Beaufort de los aerogeneradores actuales Grado Término descriptivo vS , m/s ,W/m2 v, m/s ,W/m2 0 Calma <0,20 <0,0094 <0,25 <0,018 Ninguno 1 Aire ligero 0,837 0,686 1,05 1,35 Ninguno 2 Brisa ligera 2,37 15,6 2,98 31,0 Deficiente 3 Brisa suave 4,35 96,3 5,47 191 Aceptable 4 Brisa moderada 6,70 352 8,43 701 Bueno 5 Brisa fresca 9,36 959 11,8 1 920 Muy bueno 6 Brisa fuerte 12,3 2 180 15,5 4 360 Excelente 7 Cuasi galerna 15,5 4 360 19,5 8 670 Admisible 8 Galerna 18,9 7 900 23,8 15 800 Límite máximo admisible 9 Galerna severa 22,6 13 500 28,4 26 800 Inadmisible 10 Tormenta 26,5 21 800 33,3 43 200 Inadmisible 11 Tormenta violenta 30,5 33 200 38,4 66 200 Inadmisible 12 Huracán 34,8 49 300 43,8 98 300 Inadmisible PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  53. 53. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA58 Como se observa en la tabla 2.3, la calma y el aire ligero no ejercen ningún efecto de interés en los aerogeneradores y la brisa ligera los hace rotar, pero casi sin generar electricidad. Una brisa suave provo- ca la generación de una moderada cantidad de elec- tricidad, no mayor de 10% del valor nominal. Una brisa moderada genera cantidades importantes de electricidad, y con una brisa fresca o fuerte el aero- generador alcanza su potencia nominal. Los vientos de cuasi galerna son admisibles para los aerogenera- dores, pero no conllevan una mayor generación de electricidad que la lograda con las brisas frescas o fuertes. Un viento de galerna es lo máximo que soporta un aerogenerador en condición operacional, y ya en el límite superior de esta categoría se produce la des- conexión de los aerogeneradores de la línea y su paso a la configuración adecuada para resistir vientos su- periores. Finalmente, los vientos de galerna severa y superiores son inadmisibles para la operación del ae- rogenerador, y podrán ser soportados en dependen- cia de la resistencia a vientos extremos prevista en su diseño y construcción. En correspondencia con su carácter universal, la escala de Beaufort cubre con 17 grados todos los vien- tos posibles, desde la calma hasta los huracanes más poderosos. Pero, en la misma escala, los valores de den- sidad de potencia de interés para la generación de electricidad eólica quedan desigualmente espaciados, tal como se puede apreciar en la tabla 2.3. Estos valo- resformanunaprogresiónsubgeométrica;esdecir,cada valor de la progresión es igual al anterior multiplicado por un número, cuyo valor va decreciendo. Para superar este inconveniente se han elaborado escalas de clasificación de la densidad de potencia del viento, útiles para evaluar en la práctica el potencial eólico de sitios, regiones o países. En estas escalas de clasificación los valores de la densidad de potencia se encuentran igualmente espaciados.Aproximadamente estosvaloresformanunaprogresiónaritmética;esdecir, cada valor es igual al anterior sumado con un número constante.
  54. 54. 59 Fig. 2.16. Incidencia de la radiaciónsolarsobrelaTie- rra, según la latitud. Un ejemplo concreto se expone en la tabla 2.4, que contiene la escala de clasificación del recurso eólico elaborada por el Laboratorio Nacional de Ener- gía Renovable (NREL, en inglés), de los Estados Uni- dos. Obsérvese que para esta clasificación se toman los valores medios anuales de densidad de energía y velocidad, a 10 y 50 m de altura. También existe la escala de clasificación del re- curso eólico desarrollada por el Laboratorio Nacional Risoe, de Dinamarca, que aparece más adelante en la figura 2.34, junto al mapa eólico de Dinamarca. Tabla 2.4. Escala NREL de clasificación de la densidad de potencia eólica Valores medios anuales Valores medios anuales Clasificación a 10 m de altura a 50 m de altura de la densidad de potencia eólica de potencia ,W/m2 vS , m/s ,W/m2 v, m/s eólica 0 - 100 0-4,4 0-200 0-5,6 1 100-150 4,4-5,1 200-300 5,6-6,4 2 150-200 5,1-5,6 300-400 6,4-7,0 3 200-250 5,6-6,0 400-500 7,0-7,5 4 250-300 6,0-6,4 500-600 7,5-8,0 5 300-400 6,4-7,0 600-800 8,0-8,8 6 400-1 000 7,0-9,4 800-2 000 8,8-11,9 7 2.4. Los vientos en el mundo y en Cuba La causa principal de los vientos a escala mundial es el calentamiento desigual del aire y la superficie te- rrestre por las radiaciones solares de onda corta, de- bido a la forma esferoidal del planeta según se obser- va en la figura 2.16. En las zonas cercanas al ecuador PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  55. 55. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA60 la radiación solar incide casi verticalmente, por lo que es absorbida en gran medida por la atmósfera y la tierra, provocando su calentamiento. En las zonas cercanas a los polos el pequeño ángulo de incidencia de las radiaciones solares provoca que una buena parte de ella sea reflejada de vuelta al espacio por la at- mósfera y la tierra, que por ello se calientan muy poco. La zona limitada entre los 40º de latitud norte y los 40º de latitud sur recibe una mayor cantidad de radiación proveniente del Sol que la emitida por ella‚ mientras que los casquetes polares emiten más de la que reciben. Como la temperatura media anual de cada punto de la superficie terrestre permanece casi constante‚ dentro de un margen de variación limita- do, existe un mecanismo de escala global capaz de transportar el calor desde la zona ecuatorial hacia los polos y evitar así la ocurrencia de un excesivo calen- tamiento de las bajas latitudes y un permanente en- friamiento de las altas. Este mecanismo está com- puesto por la circulación oceánica y la circulación general de la atmósfera. En la zona del ecuador se forma una zona de baja presión, mientras que hacia los polos se forman zonas de alta presión. El aire frío de los polos se mueve hacia el ecuador en un flujo a baja altura por su ma- yor densidad, mientras que el aire caliente del ecua- dor resulta desplazado hacia los polos, fluyendo a gran altura, por su menor densidad. Si la Tierra fuese un planeta de superficie lisa y que no rotara sobre su eje, la circulación atmosférica planetaria sería semejante a la ilustrada en la figura 2.17. Puesto que el aire frío desciende y el aire caliente asciende por efecto de un fenómeno físico llamado convección, la celda que for- man los flujos de aire frío y caliente recibe el nombre de celda convectiva. Pero la Tierra rota sobre su eje, de manera que su superficie tiene una velocidad de Oeste a Este, parti- cularmente alta en las zonas entre los 30º de latitud norte y los 30º de latitud sur, que son las más distan- tes de su eje de rotación. Por tanto, los vientos que se mueven de los polos hacia el ecuador resultan des- viados de su curso por la rotación de la Tierra, sobre
  56. 56. 61 todo entre los 30º de latitud norte y los 30º de latitud sur, formándose los llamados vientos alisios —trade winds o simplemente trades, en inglés— (Fig. 2.18). La circulación horizontal de los vientos, influida por la rotación de la Tierra, forma varios sistemas cuasi estacionarios, mostrados en la figura 2.18: la zona intertropical de convergencia, los cinturones de altas presiones subtropicales y las zonas de altas pre- siones polares. Un cuadro más completo de los efec- tos de la rotación de la Tierra sobre la circulación atmosférica se representa en la figura 2.19. En ella se observa que entre el ecuador y cada polo existen tres celdas convectivas que se encargan del inter- cambio de calor entre la zona ecuatorial y los polos, y se marca también el llamado frente polar. Fig.2.17.Vientos dominan- tes que existirían en laTie- rra si ésta no rotara sobre su eje. Fig. 2.18. Efecto de la rota- ción de la Tierra sobre los vientosdominantes. Fig.2.19.Esquematridimen- sional de la circulación ge- neral de la atmósfera. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  57. 57. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA62 La zona intertropical de convergencia (ZITC) —InterTropical Convergence Zone (ITCZ), en in- glés—, representada en rojo en la figura 2.18 y ubi- cada alrededor del ecuador, se caracteriza por sus frecuentes calmas y vientos variables. Hacia ella convergen los vientos alisios de ambos hemisferios procedentes desde los cinturones de las altas pre- siones subtropicales, representados en amarillo en la figura 2.18. Esta convergencia explica por qué a los marinos de la antigüedad, con sus buques pro- pulsados a vela, les era difícil cruzar el ecuador. Los vientos alisios poseen una dirección predominante del nordeste en el hemisferio norte y del sudeste en el hemisferio sur. Son los vientos más constantes que se registran en nuestro planeta. Sin embargo, como el mayor calentamiento de los continentes con respecto a los océanos interrumpe la existencia continua del mencionado cinturón de altas presiones alrededor del planeta sobre los grandes con- tinentes, los alisios se ven también interrumpidos y dan paso a regímenes estacionales del viento, entre los que el monzón de Asia es el más conocido e im- portante. A lo largo de los cinturones de las altas presiones subtropicales se ubican zonas de calma.Al Norte y al Sur de estos cinturones se entra en la zona de los vientos del Oeste, muy variables y con una dirección predominante del suroeste, representados en color verde en la figura 2.18. Finalmente, alrededor de los casquetes polares aparecen los vientos del Este, tam- bién muy variables, representados en color azul en la figura 2.18. Es también conocido que no solo los sistemas cuasi permanentes forman parte esencial de la circulación general‚ sino que también lo son los vórtices migrato- rios de menor escala‚ como los ciclones extratropica- les y los tropicales‚ ya que contribuyen grandemente al transporte de calor y vapor de agua. Por otra parte‚ existen migraciones estacionales de los sistemas de altas y bajas presiones hacia el Norte o el Sur. En dependencia de estas oscilaciones existen territorios del planeta en los cuales, según la
  58. 58. 63 época del año, cambian los vientos predominantes. Estos efectos completan el complejo cuadro de la cir- culación global de la atmósfera, que se representa del modo más claro y conveniente por medio de los ma- pas medios. En las figuras 2.20 y 2.21 se muestran los mapas medios de presión y de viento superficial del planeta en enero y en julio. En ellos es posible distinguir cla- ramente las migraciones estacionales de la zona in- tertropical de convergencia, que la desvían conside- rablemente del ecuador. Fig. 2.20. Mapa medio de superficie correspondiente al mes de enero, cuando la ZITC se desplaza al Sur. Fig. 2.21. Mapa medio de superficie correspondiente al mes de julio, cuando la ZITC se desplaza al Norte. PREGUNTA 2. ¿CÓMO SE PUEDE CONOCER LA POTENCIALIDAD DEL VIENTO...?
  59. 59. DIEZ PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE ENERGÍA EÓLICA64 De forma general el régimen del viento en Cuba está condicionado por su ubicación geográfica dentro de la zona de los alisios, su insularidad y la influen- cia defenómenosmeteorológicosmigratorios.Lavaria- bilidad estacional de los sistemas cuasi permanentes de la circulación atmosférica, así como de los siste- mas migratorios, produce importantes variaciones en el comportamiento del viento en una u otra estación del año. Además de estas regularidades generales o si- nópticas en el surgimiento de los vientos, influyen mucho las particularidades locales, determinadas por factores geográficos o ecológicos. Por ejemplo, la di- ferencia entre la temperatura de la tierra y del mar, en las costas, origina las brisas de día; y de noche, los terrales. Además, las montañas introducen vientos locales originados por la diferencia de temperatura entre las crestas y los valles. La energía cinética total de los vientos de la Tierra se estima, de manera muy imprecisa, en unos 194 bi- llones de kilowatt-hora. La millonésima parte de este valor, convertida en electricidad, sería tanto como lo que ahora producen todas las plantas eléctricas del mundo que queman petróleo. En el anexo 2 se informa sobre una investigación realizada recientemente por la Universidad de Stan- ford, que estima la potencia eólica media aprovecha- ble mundial en 72 TW. En un futuro mediato, de esta cifra podría aprovecharse 20%, lo que significaría siete veces la electricidad que consume hoy anualmente la humanidad. El viento constituye uno de los componentes prin- cipales del clima por la influencia que ejerce sobre sus restantes componentes. Con el propósito de po- der comprender mejor el análisis que se presenta es necesario esclarecer algunos conceptos o definicio- nes, aunque sea de manera sencilla. Un anticiclón es un sistema de altas presiones cuyos vientos giran en el sentido de las manecillas del reloj. Una baja es un sistema de bajas presiones cu- yos vientos giran en el sentido contrario de las mane- cillas del reloj.

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