La energía eólica es una fuente de energía renovable, no contamina, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto invernadero que causan el calentamiento global.
El vocablo eólico se deriva del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
La energía eólica es una forma de energía derivada del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar las máquinas operativas, como para la producción de energía eléctrica.
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Ventajas y desventajas de la energía eólica
Mucho hemos oído hablar de la energía eólica y de sus usos, pero poco conocemos en realidad sobre sus grandes beneficios y sus posibles desventajas, de las cuales se espera mejorar en poco tiempo.
Ventajas.
1.- La energía eólica es uno de los tipos de energías más sanos. La energía producida por el viento no afecta el medio ambiente ni agrava el efecto invernadero.
2.- La energía eólica es una fuente inagotable de energía. Junto con la solar, es la alternativa para reemplazar a fuentes no renovables como el petróleo o sus derivados.
3.- Un grupo de científicos europeos se encuentra desarrollando una técnica que emplea sensores y software para monitorizar la fuerza sobre las aspas de las turbinas de energía eólica, de esta forma, se ajustarían a los rápidos cambios del viento.Sus aspas cambiarían en tiempo real para responder a los vientos cambiantes.
4.- Los aerogeneradores poseen una vida útil de 30 años, pero están sujetos a estudios de funcionamiento periódicos. Pero, actualmente, el diseño de estos generadores ha avanzado para reducir el efecto negativo que producían en las aves, que se terminan acostumbrando a su presencia.
Desventajas.
1.- Una de sus principales desventajas es nuestra incapacidad para controlar el viento, su intensidad y los días en los que no corre ni un poco para hacer funcionar el equipo que genera esta energía. Por este motivo, se la considera una de las energías menos predecible, porque no puede ser utilizada como única fuente de generación eléctrica. Es decir, es necesario complementar con otro tipo de energía complementaria cuando el viento no esté a nuestro favor.
2.- Su plazo de desarrollo, desde que se comienza a construir un parque eólico hasta que inicia su vertido de energía a la red eléctrica, pueden darse en el lapso de 5 años.
3.- Su variabilidad, nombrada anteriormente, requiere suplir las bajadas de tensión eólicas de forma instantánea, es decir, aumentando la producción de las centrales térmicas. Si no se lo hace a tiempo, se podrían producir apagones.
4.- Su almacenamiento es imposible, por ahora. La energía eléctrica producida se consume en el momento o, de lo contrario, se pierde.
Historia de la energía eólica
Podríamos considerar que la energía eólica es nueva pero también antigua. Desde la navegación de los barcos en la Grecia Antigua, pasando por los molinos de grano de la preindustria holandesa, hasta los últimos años en los que surgieron las turbinas de viento de alta tecnología en los campos de Minnesota, los humanos han utilizado la energía eólica durante milenios.
En Estados Unidos, el apogeo original del viento sucedió entre los años 1870 y 1930, cuando miles de granjeros cruzaron el país utilizando el viento para bombear agua. Las pequeñas turbinas eléctricas fueron utilizadas en las áreas rurales en la década de los años 20, construyéndose prototipos de máquinas más grandes en los 40. Cuando el New Deal consiguió llevar la red eléctrica a las zonas rurales, los molinos de viento fueron poco a poco, desapareciendo.
El interés en la energía eólica renació durante la crisis energética de 1970. Los investigadores del Departamento de Energía, en EE.UU, focalizaron su atención en el diseño de grandes turbinas, con el financiamiento para acudir a los principales fabricantes de la industria aeroespacial. A pesar de que las primeras máquinas no tuvieron éxito en aquel momento, proporcionaron información básica sobre el diseño de esta nueva tecnología, así como los principios básicos de la ingeniería.
Las primeras turbinas aparecieron en la decada de los setenta.
La era moderna del viento comenzó en California en la década de los 80. Entre 1981 y 1986, pequeñas compañías y empresarios instalaron 15.000 turbinas medianas, proporcionando suficiente energía como para abastecer a cada residente de San Francisco. Empujado por el alto coste de los combustibles fósiles, una moratoria sobre la energía nuclear, y una concienciación mayor sobre la degradación del medioambiente, el estado proporcionó incentivos fiscales para promocionar la energía eólica.
Una vez expirados estos incentivos fiscales, sobre el año 1985, la energía eólica continuó creciendo paulatinamente. Uno de los factores de su enlentecimiento puede deberse a la disminución en los precios de los combustibles fósiles, a mediados de la década de los 80.
A comienzos de los 90, las mejoras en la tecnología ayudaron a que los costes en la producción de las turbinas disminuyeran, aportando otro apoyo al desarrollo de la energía eólica. Otros factores fueron la concienciación sobre el calentamiento global y que la Guerra del Golfo dirigió al Congreso a aprobar la Ley de Política Energética de 1992 – una legislación energética más comprensiva, que incluyó un crédito fiscal para la nueva producción de energía eólica y de biomasa.
Sin embargo, poco tiempo después, la utilidad de la energía eléctrica comenzó a anticipar una reestructuración masiva, donde los proveedores de energía se volverían en competidores en vez de en monopolios protegidos.
La inversión en nuevas plantas de energía de todo tipo cayó drásticamente, especialmente en las tecnologías de energía renovable de capital intensivo como el viento. La compañía eólica americana más grande, Kenetech, se declaró en bancarrota en 1995, víctima de la desaceleración súbita. No fue hasta 1998 cuando la energía eólica comenzó a experimentar un continuo crecimiento, gracias en gran parte a los incentivos federales, a los requisitos e incentivos de energía renovable a nivel estatal y – a comienzos de 2001 – a la subida de los precios de los combustibles fósiles.
A pesar de que la industria eólica creció sustancialmente desde el comienzo del año 2000 ha sufrido numerosos altibajos debido una y otra vez a la naturaleza de los incentivos fiscales federales. En 2006, contó con un periodo ininterrumpido de apoyo federal por lo que este recurso natural, mantuvo un record de crecimiento durante varios años.
En otras partes del mundo, particularmente en Europa, este tipo de energía ha tenido un apoyo más consistente y más duradero en el tiempo. Como resultado de esto, los países europeos pueden abastecerse de mejor forma de las demandas eléctricas a través de la energía eólica, contando con menos terreno y fuentes potenciales en comparación con los Estados Unidos. Por ejemplo, Dinamarca adquiere el 30% de su energía eléctrica del viento. Mientras que otros países se abastecen de este recurso natural en menores porcentajes; Portugal con un 17%, Irlanda con un 13% y Alemania con un 11%.
Los principales impulsores del desarrollo de la energía eólica en Europa han sido la preocupación por reducir las emisiones que causan el calentamiento global, el desarrollo local, y la determinación para evitar la importación de combustible.
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Partes de una central eólica
Las turbinas eólicas aprovechan el poder del viento y lo usan para generar electricidad. En pocas palabras, una turbina eólica funciona al revés de un ventilador. En lugar de usar electricidad para producir viento, como un ventilador, las turbinas eólicas usan el viento para generar electricidad. La energía en el viento gira dos o tres cuchillas similares a hélices alrededor de un rotor. El rotor está conectado al eje principal, que hace girar un generador para crear electricidad. Te proporcionamos una información detallada del interior de una turbina eólica, sus componentes y su funcionalidad:
Anemómetro
Mide la velocidad del viento y transmite datos de velocidad del viento al controlador.
Cuchillas
Se eleva y gira cuando se sopla viento sobre ellos, haciendo que el rotor gire. La mayoría de las turbinas tienen dos o tres cuchillas.
Freno
Detiene el rotor mecánica, eléctrica o hidráulicamente en caso de emergencia.
Controlador
Inicia la máquina a velocidades del viento de aproximadamente 8 a 16 millas por hora (mph) y apaga la máquina a aproximadamente 55 mph. Las turbinas no funcionan a velocidades del viento superiores a 55 mph porque pueden dañarse por los fuertes vientos.
Caja de cambios
Conecta el eje de baja velocidad al eje de alta velocidad y aumenta las velocidades de rotación de aproximadamente 30-60 rotaciones por minuto (rpm), a aproximadamente 1.000-1.800 rpm; esta es la velocidad de rotación requerida por la mayoría de los generadores para producir electricidad.
Generador
Produce electricidad de CA de 60 ciclos; usualmente es un generador de inducción comercial.
Eje de alta velocidad
Acciona el generador.
Eje de baja velocidad
Gira el eje de baja velocidad a aproximadamente 30-60 rpm.
Góndola
Se encuentra encima de la torre y contiene la caja de cambios, ejes de baja y alta velocidad, generador, controlador y freno. Algunas góndolas son lo suficientemente grandes como para que aterrice un helicóptero.
Tono
Gira (o inclina) las hojas del viento para controlar la velocidad del rotor y para evitar que el rotor gire en los vientos que son demasiado altos o demasiado bajos para producir electricidad.
Rotor
Las cuchillas y el cubo forman juntos el rotor.
Torre
Hecho de acero tubular (que se muestra aquí), concreto o celosía de acero. Admite la estructura de la turbina. Debido a que la velocidad del viento aumenta con la altura, las torres más altas permiten que las turbinas capturen más energía y generen más electricidad.
Dirección del viento
Determina el diseño de la turbina. Las turbinas en dirección contraria al viento, como la que se muestra aquí, están orientadas hacia el viento mientras las turbinas a favor del viento se enfrentan.
Veleta de viento
Mide la dirección del viento y se comunica con la unidad de guiñada para orientar la turbina adecuadamente con respecto al viento.
Unidad de guiñada
Orienta las turbinas en dirección contraria al viento para mantenerlas frente al viento cuando cambia la dirección. Las turbinas a sotavento no requieren una unidad de guiñada ya que el viento expulsa el rotor manualmente.
Motor de Yaw
Alimenta la unidad de guiñada.
¿Cómo genera electricidad una turbina?
Una turbina es una máquina que gira alrededor en un movimiento fluido, que capta parte de la energía que pasa a través de ella. Todas las máquinas utilizan turbinas, desde los motores de jet hasta las plantas de energía hidroeléctrica, y desde las locomotoras de diésel hasta los molinos de viento. Incluso un juguete de molino de viento es una forma simple de turbina.
Las enormes palas del rotor (hélices) al frente de una máquina eólica, son parte de la turbina. A medida que el viento pasa a través de ellas, la energía cinética (energía del movimiento) que contiene, genera que las hélices giren alrededor (normalmente bastante despacio). Cuentan con una forma curvada para poder capturar tanta energía del viento como sea posible.
A pesar de que hablamos de “turbinas de viento”, son solamente una de las tres partes principales que se encuentran dentro de estas máquinas gigantes. La segunda parte es una caja de cambios (caja de engranajes), cuyos engranajes convierten el movimiento lento de las hélices en un movimiento rotativo de mayor velocidad girando el eje de transmisión con la suficiente rapidez como para aportar energía al generador de electricidad.
El generador es la tercera parte principal de una turbina y su apariencia es exactamente igual, pero mucho más grande, a la de una dínamo de una bicicleta. Cuando montas en bicicleta, la dínamo toca la rueda trasera que gira alrededor y genera con la suficiente energía como para encender una lámpara. Lo mismo sucede con una turbina eólica. El generador dinamo es impulsado, solamente, por las palas del rotor de la turbina, en lugar de por una rueda de bicicleta, y la “lámpara” es la luz que cualquier persona puede ver a docenas de millas de distancia.
6 Beneficios de la Energía Eólica
1.- Beneficios ambientales.
a.- No existe minería.
No hay grandes movimientos de terreno, ni arrastre de sedimentos, ni alteración de cauces de agua, ni contaminación por partículas, ni acumulación de residuos radiactivos.
b.- No hay metalurgia ni transformación del combustible.
Lo que equivale a que no hayan grandes consumos de energía, ni residuos radiactivos, ni problemas de transporte, ni mareas negras, ni contaminación del aire en las refinerías, ni explosiones de gas, ni agentes químicos muy agresivos.
c.- No hay combustión ni fisión de combustible.
Lo que equivale a no accidentes nucleares, no vertidos «controlados» de productos radiactivos, no emisiones a la atmósfera de CO2 ni otros gases invernadero provocadores del cambio climático, contaminantes ácidos, gases tóxicos, polución térmica.
d.- No se generan residuos.
Por lo que no hay escombreras, que además pueden arder, ni residuos radiactivos que controlar ahora y por las generaciones que, dentro de cientos y miles de años, tendrán que habitar el planeta que hereden de nosotros.
2.- Beneficios económicos.
Entre los beneficios económicos se pueden mencionar:
a.- La reducción en el gasto de generación (en energía eléctrica).
b.- Generación de empleos (profesionales y técnicos que trabajan en la fabricación, montaje, mantenimiento por ejemplo, de los parques eólicos).
Usos de la Energía Eólica
En la actualidad, su principal uso es para la generación de electricidad mediante la utilización de máquinas eólicas. Esto puede ser a gran escala (como los parques eólicos), también conocido como centralizado, cuya generación de importantes cantidades de electricidad es capaz de abastecer a una población de cientos, miles o millones de personas. Y también, puede ser a una escala mucho menor, autónomos, en la que el objetivo es el de abastecer electricidad a una vivienda, brindarle un efecto de molino o bombeo de agua.