Energía eólica

Energía eólica

Energía eólica

¿Qué es la energía eólica?

La energía eólica es una energía renovable cuyo origen es el viento. Esta fuente de energía aprovecha la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire para transformarla en otras formas útiles para las actividades humanas. Históricamente la energía del viento ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus palas.

El uso más habitual de la energía del viento es la generación de electricidad. Los aerogeneradores son máquinas que permiten convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica.

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. La instalación de aerogeneradores permite reducir la dependencia de las centrales termoeléctricas que funcionan con combustibles fósiles, o las centrales nucleares (en ambos casos, fuentes de energía no renovable). Por este motivo, se considera un tipo de energía verde.

La energía eólica depende de forma indirecta de la energía solar. Cuando el Sol calienta el aire cambia de densidad. La diferencia de densidad entre diferentes masas de aire provoca el movimiento y las corrientes de aire. El aire más denso (frío) pesa más y tiende a bajar.

Origen de la energía eólica

El origen de la energía eólica es el viento. Entonces,

¿Cuál es el origen del viento?

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia otras adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar. Entre el 1 y el 2% de la energía proveniente del Sol se convierte en viento. Durante el día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales. En este sentido, la energía eólica está relacionada con la energía solar.

Los continentes absorben una menor cantidad de radiación solar y, por lo tanto, el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, se hace más ligero y se eleva. El aire más frío y pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

Producción de energía eléctrica de origen eólico

Para poder aprovechar la energía eólica de una forma eficiente conviene estudiar algunos datos. Es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento respecto de la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en breves espacios de tiempo, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que éste tenga una velocidad mínima de 12 km/h, y que no supere los 65 km/h. Los aerogeneradores tienen una capacidad máxima que si se supera se deben parar por seguridad.

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. La energía cinética obtenida se puede utilizar para accionar directamente máquinas operativas o para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, que comprende un generador cinético con sus sistemas de control y de conexión a la red eléctrica, es conocido como aerogenerador.

La baja densidad energética de la energía eólica por unidad de superficie, tiene como consecuencia la necesidad de proceder a la instalación de más máquinas para el aprovechamiento de los recursos disponibles. El ejemplo más común de una instalación eólica es representado por los "parques eólicos" (varios aerogeneradores implantados en el territorio conectados a una única línea que los conecta a la red eléctrica local o nacional).

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para accionar aerogeneradores. En estos, la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema de transmisión mecánica, se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que una instalación sea rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.

Aerogeneradores

Turbinas eólicas pequeñas

Estas son plantas de tamaño pequeño, adecuadas para uso doméstico o para integrar el consumo eléctrico de pequeñas actividades económicas típicamente en modo autónomo, es decir, en forma de generadores individuales, que luego se conectan a la red eléctrica con una contribución a la llamada generación distribuida o instalaciones de almacenamiento.

Por lo general, estas plantas consisten en aerogeneradores de eje horizontal con un diámetro de rotor de 3 a 20 metros y una altura de cubo de 10 a 20 metros. Por lo general, para turbinas eólicas pequeñas queremos decir sistemas con una potencia nominal entre 20 kW y 200 kW, mientras que para micro energía eólica queremos decir sistemas con potencias nominales inferiores a 20 kW.

Para estas plantas pequeñas, el precio de instalación es más alto, alcanzando alrededor de 1500-3000 euros por kW instalado, ya que el mercado para este tipo de planta aún está poco desarrollado.

Turbinas eólicas a gran altitud

Existen numerosos proyectos, en su mayoría todavía a nivel de prototipo, para la explotación de energía eólica a gran altitud, que apuntan a una reducción en los costos de producción de energía en comparación con los sistemas eólicos tradicionales. Un aerogenerador de gran altitud es un concepto de diseño para un aerogenerador que se ubica en el aire sin una torre, beneficiándose así de la velocidad del viento más alta y casi constante a gran altitud, evitando el gasto de construcción de torres, o la necesidad de rotación de contactos o mecanismos de guiñada.

Los desafíos para un proyecto de este tipo incluyen la garantía de tener una suspensión segura capaz de mantener las turbinas a cientos de metros del suelo a fuertes vientos y tormentas, transfiriendo la energía generada al suelo. Estos problemas se enfrentan actualmente principalmente recurriendo a tecnologías cada vez más confiables desarrolladas en el campo de los drones. Además, puede haber interferencia con la actividad de la aviación.

Energía eólica magnética

Un desarrollo prometedor de la energía eólica es el viento-magnético, que se produce con algún tipo de turbina magneto-eólica con el efecto de reducir la fricción experimentada por el rotor y el eje y del piñón del rotor principal con una notable eficiencia y menor costo de mantenimiento.

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Última revisión: 10 de abril de 2019