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Definición de Energía eólica

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 [Física]

Energía producida por el viento. Los molinos se han usado desde la Antigüedad para moler grano, bombear agua y realizar otras tareas que necesitan energía. Hoy, sofisticados molinos de viento se emplean para generar electricidad, sobre todo en aquellas áreas que aparecen expuestas a vientos frecuentes, como son las zonas costeras, las áreas montañosas o las islas. Una de las primeras experiencias de utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela.

El viento cambia de dirección e intensidad de manera completamente impredecible. Por eso, los egipcios, fenicios y, posteriormente, los romanos utilizaron los remos para hacer frente a la discontinuidad del viento. En la actualidad, cuando se emplean molinos para generar electricidad se usan, además, unos acumuladores que producen electricidad cuando no sopla viento.

La mayor parte de las fuentes de energía de características renovables, salvo en el caso de la maremotriz y la geotérmica, provienen del Sol. El Sol irradia, aproximadamente, unos 174.423.000.000.000 kWh de energía por hora hacia la Tierra. Entre un 1 o 2% de dicha energía procedente del Sol es convertida en energía eólica.

Cómo se produce la energía eólica

El aprovechamiento de la energía del viento se realiza gracias a los aerogeneradores. Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en fuerza de giro gracias a las palas del rotor. A su vez, la cantidad de energía que llega al rotor depende de diversos factores:

- La velocidad del viento es muy importante para la cantidad de energía que un aerogenerador puede transformar en electricidad: la cantidad de energía que posee el viento varía con la tercera potencia de la velocidad media del viento.

- La energía cinética de un cuerpo en movimiento es proporcional a su masa; de esta manera, la energía cinética del viento depende en último término, de la densidad del aire, es decir, de su masa por unidad de volumen. Así, cuanto más pesado es el aire más energía recibe la turbina. A una presión atmosférica normal y con una temperatura ambiente de 15 ºC el aire pesa, aproximadamente, 1,2 kg/m3.

- Un aerogenerador normal de 1.000 KW posee un rotor con un diámetro de más de 50 metros que consigue actuar sobre un área de más o menos 2,3 km2. Este área, el área del rotor, determina la cantidad de energía del viento que es capaz de capturar una turbina eólica.

El funcionamiento de estos modernos molinos de viento es el mismo que el de una dinamo: cuando están en movimiento la energía se convierte en electricidad. Los aerogeneradores pueden producir energía eléctrica de dos formas: en conexión directa a la red de distribución convencional y de forma aislada. La primera utiliza molinos de viento de gran potencia que vierten su energía a la red eléctrica. Conviven con este sistema, aunque de manera casi testimonial, las aplicaciones aisladas de generadores de pequeña o mediana potencia para usos domésticos o agrícolas.

Los aerogeneradores

Un aerogenerador es un dispositivo constituido por una turbina de viento acoplada a una dinamo o a un alternador, mediante el cual puede llevarse a cabo la captación de la energía eólica para transformarla en electricidad. Están provistos de dos o más palas que giran por la acción del viento.

Partes de un aerogenerador

Los elementos básicos de todo aerogenerador son la torre, la góndola (o navecilla) y el rotor.
Dentro de la torre, que siempre supera los 40 m de altura, se encuentra el controlador, que es el ordenador que se encarga de comprobar que todo funciona correctamente. En caso de cualquier tipo de avería, el controlador se pone en contacto con el propietario del aerogenerador.

La góndola contiene los componentes clave del aerogenerador: multiplicadora, generador, anemómetro, veleta, motor de orientación, freno mecánico, radiador y controlador.

La multiplicadora se utiliza para multiplicar las revoluciones por minuto (RPM) del rotor.

El generador es el aparato que produce electricidad mientras gira. La corriente es enviada torre abajo con cables eléctricos.

El anemómetro es un instrumento que sirve para medir la velocidad, dirección y fuerza del viento. El anemómetro envía toda la información al controlador.

La veleta es una pieza metálica, generalmente en forma de flecha giratoria, situada alrededor de un eje vertical, que sirve para señalar la dirección del viento. La veleta le indica al controlador de dónde viene el viento.

El motor de orientación es el que hace girar a la góndola para que el rotor quede orientado hacia el viento. El motor posee una rueda dentada que encaja en una gran corona de orientación.

El freno mecánico se emplea cuando el aerogenerador ha de ser reparado para asegurar que el rotor no comience a girar.

El radiador es el instrumento o aparato encargado de refrigerar el generador para que no se caliente demasiado y se estropee.

El controlador es el ordenador que controla la mayor parte de los elementos del aerogenerador: orienta la góndola en contra del viento y permite que el rotor gire cuando el anemómetro avisa de la presencia de viento.

El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina.

Finalmente, el rotor agrupa al conjunto de palas que atrapan el viento y se encuentra atornillado al eje principal. Las palas suelen medir más de 20 metros de longitud y su diseño es muy similar al de las alas de un avión.

Principales tipos de aerogeneradores

Existen dos modelos de aerogeneradores: de eje horizontal y de eje vertical.

Los aerogeneradores de eje horizontal (o “HAWTs”, que corresponde a las siglas de la denominación inglesa horizontal axis wind turbines) constan de un rotor o hélice acoplado a un soporte denominado góndola (o navecilla) que aparece montado sobre una torre metálica o de hormigón. La hélice o rotor puede estar enfrentada a la dirección del viento (a barlovento) o a favor (a sotavento). En el primer caso, los aerogeneradores deben tener un dispositivo que oriente las palas en función de la dirección del viento y cuentan con una gran ventaja: los efectos de la carga de fatiga sobre éstas es menor.

Los aerogeneradores de eje vertical (o “VAWTs” que corresponde a las siglas de la denominación inglesa vertical axis wind turbines) tienen el generador ubicado en la base. Las tareas de mantenimiento son menores, ya que estos aerogeneradores no precisan la instalación de una torre. Sin embargo, su rendimiento también es menor ya que las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son muy bajas. De hecho, la única turbina de eje vertical de uso comercial es la máquina Darrieus, que debe su nombre al ingeniero francés Georges Darrieus. Este modelo, patentado en 1931, se caracteriza por sus palas en forma de “C”, lo que hace que su forma se asemeje a la de un batidor de huevos.

Parques eólicos

Se denomina parque eólico (o “granja eólica”) al conjunto de molinos que trabajan en red para satisfacer las necesidades eléctricas de una población o para aumentar la producción generada por otros sistemas más convencionales.

Es un tipo de instalación muy costosa que necesita una importante inversión inicial, por lo que tarda al menos quince años en resultar rentable.

Ventajas y desventajas de la energía eólica

El carácter renovable o alternativo de la energía eólica es una de sus principales características.

Ventajas

La energía producida por el viento no contamina, es inagotable y frena el uso, abuso y agotamiento de los combustibles fósiles, lo que evita el cambio climático.
(Para más información véase el apartado El cambio climático y sus causas desarrollado en el artículo Meteorología).

El viento genera energía eléctrica sin necesidad de ningún tipo de proceso de combustión o transformación térmica por lo que, desde el punto de vista medioambiental, es una energía limpia. Asimismo, evita la contaminación que se deriva del transporte de combustibles como el gas, el petróleo, el carbón, etc., y no necesita la instalación de ningún tipo de línea de abastecimiento o canalización.

La utilización de la energía eólica no conlleva ningún tipo de impacto sobre el suelo, no genera vertidos ni provoca movimientos de tierras o residuos contaminantes o peligrosos, por lo que no produce gases tóxicos ni contribuye a la destrucción de la capa de ozono ni a la intensificación del efecto invernadero. Finalmente, cuando la vida útil del aerogenerador ha concluido, éste se desmantela sin dejar ningún tipo de huella sobre el paisaje.

El viento es una fuente de energía gratuita que, a largo plazo, puede competir en rentabilidad con las fuentes más tradicionales, como el carbón. Un generador puede producir la misma cantidad de energía que la obtenida con la combustión de 1.000 kilos de petróleo.

Desventajas

El aire es un fluido de escaso peso específico por lo que su explotación implica la necesidad de construir grandes máquinas. La mayoría de los aerogeneradores suele superar la altura de un edificio de más de diez plantas

Al impacto visual de su presencia sobre el paisaje hay que añadir, además, su elevado coste y el ruido producido por el giro del rotor, un ruido que se percibe, eso sí, cuando nos situamos muy cerca de los molinos.

La posible selección de un área para la instalación de un parque eólico ha de tener en consideración la presencia de aves en sus inmediaciones. El riesgo de muerte por impacto contra las palas es elevado pero ya se han ideado diversas soluciones, como pintar las palas con colores llamativos o reubicar los molinos para dejar un pasillo que permita su circulación.

La energía eólica en España

Diversos estudios afirman que pronto la energía eólica generará en España unos 9.000 megavatios (MW) al año, es decir, un 15% de la que se consume en nuestro país. Muy lejos de esta cifra se encuentran otras fuentes renovables como es la energía solar, a pesar de las numerosas horas de sol de las que disfruta la península Ibérica, y aún más lejos figuran los dispositivos tecnológicos que se emplean para aprovechar la fuerza de las olas y las mareas (energía maremotriz).

Además, los expertos calculan que en el año 2006, el 8% de la energía consumida en España será renovable. Esta cifra parece muy poco importante, pero a principios del siglo XXI las centrales térmicas, nucleares e hidroeléctricas suministraban el 98% de la energía total que llegada a la red eléctrica.

Hoy día, España ocupa el tercer puesto mundial en energía eólica, sólo superado por Alemania y los Estados Unidos de América. Galicia es, por comunidades autónomas, la más productiva con una potencia instalada que supera el 1.540 MW (2004).

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Fuente: Britannica

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