Introducción a la Energía Eólica

Es energía renovable: habrá viento hasta que el sol se extinga o la atmósfera desaparezca. Es energía limpia, sin emisión de gases de efecto invernadero. El impacto ambiental de las instalaciones eólicas es muy pequeño: – El ruido es pequeño: puede mantenerse una conversación sin esfuerzo en la base de un aerogenerador. El ruido es mayor cuando el viento es fuerte, pero entonces el ruido ambiente también es mayor. El nivel de ruido es como el de un frigorífico a 50 metros. – Las granjas o parques eólicos sólo ocupan un 2% de la tierra. El 98% restante puede utilizarse para pastos, carreteras, industria, … – La muerte de aves es menor que la producida por líneas de corriente, casas o coches. Los nuevos diseños tubulares de las torres minimizan el problema. El impacto en la fauna es positivo si uno tiene en cuenta la reducción de emisiones que involucra. Proporciona diversificación rural y empleo local, es fácil de integrar en redes de potencia eléctrica ya existentes. El diseño de aerogeneradores es flexible y con aplicaciones diversas. El coste de producción ha bajado más de un 80% en dos décadas.

Ventajas de la energía eólica

Historia de la energía eólica El hombre usa por primeza vez la energía del viento en Egipto, alrededor del año 3000 AC, para propulsar barcos de vela. Se dice que Hammurabi usaba molinos de viento para irrigación en el año 2000 AC. Los primieros molinos conocidos son los de Seistan, del siglo VII. En el año 1400, el papa Celestino III reclama la propiedad del viento: los molinos pueden usarlo pagando una cuota. En 1854 Halladay introduce un molino de viento ligero, barato, que se erige como uno de los símbolos de las granjas americanas. In 1888 Brush construye la que se cree es la primera turbina eólica para generación eléctrica, mejorada en los años siguientes por Poul La Cour. El primer molino de viento de grandes dimensiones para generación de electricidad, la turbina Smith-Putnam, fue construida en Vermont en 1945. En el año 2005, existen generadores que producen más de 5 MW, y grandes parques (o “granjas”) eólicas instaladas en el mar (“offshore”).

(Gp:) 3000 AC Barcos de vela utilizan energía eólica

(Gp:) 2000 AC Molinos para regar

(Gp:) 644 Molino de viento persa

(Gp:) 1100 Molinos de viento en Europa (Gp:) 1300 Uso intensivo del viento en Dinamarca para drenar tierra

(Gp:) 1854 Halladay introduce en USA el molino de viento multipala

(Gp:) 1890 P. La Cour incorpora un generador eléctrico a un molino de viento (Gp:) 1941 La turbina eléctrica de Putman-Smith se construye en Vermont

Algunos hitos en la historia de la energía eólica

En 1888 Brush construyó la que hoy se cree fue la primera turbina eólica de funcionamiento automático para generación de electricidad (aerogenerador). Tenía un diámetro de rotor de 17 m y 144 palas fabricadas en madera de cedro. A pesar del tamaño de la turbina, el generador era solamente de 12 kW, debido a que las turbinas eólicas de giro lento del tipo americano tienen una eficiencia media baja (Poul la Cour más tarde descubrió que las turbinas eólicas de giro rápido con pocas palas de rotor son más eficientes para la producción de electricidad que las de giro lento).La turbina funcionó durante 20 años actuando como cargador de baterías. Turbina eólica de Brush en Cleveland (12 kW, 17 metros) Poul la Cour (1846-1908), es considerado el pionero de las modernas turbinas eólicas generadoras de electricidad. También fué uno de los pioneros de la moderna aerodinámica, y construyó su propio túnel de viento para realizar experimentos. En 1918 unas 120 empresas públicas locales tenían un aerogenerador, generalmente del tamaño de 20 a 35 kW. Aerogeneradores La Cour Evolución tecnológica del aerogenerador

Durante la segunda guerra mundial, la compañía danesa de ingeniería F.L. Smidth construyó diversos aerogeneradores bi y tripala. Los fabricantes daneses han fabricado realmente aerogeneradores bipala, aunque el denominado "concepto danés" se refiere a una máquina tripala. Las bipala (al igual que sus predecesoras) generaban CC. Las tripla incorporaban un generador asíncrono de CA. Turbinas F.L. Smidth El innovador aerogenerador Gedser de 200 kW (construido por J. Juul para la compañía eléctrica SEAS de Dinamarca) marcó los años de postguerra. La turbina tripala con rotor a barlovento, con orientación electromecánica y un generador asíncrono fue un diseño pionero de los modernos aerogeneradores. La turbina disponía de regulación por pérdida erodinámica (básicamente, el mismo empleado actualmente en las modernas turbinas). J. Juul inventó los frenos aerodinámicos de emergencia en punta de pala, que se sueltan por la fuerza centrífuga en caso de sobrevelocidad. Funcionó durante 11 años sin mantenimiento. El aerogenerador Gedser (200 kW, 24 m)

La máquina Bonus 30 kW, fabricada desde 1980, es un ejemplo de uno de los primeros modelos de los fabricantes actuales. Aerogenerador Bonus 30 kW La generación de aerogeneradores de 55 kW que fueron desarrollados en 1980-1981 supuso la ruptura industrial y tecnológica para los modernos aerogeneradores. El coste del kilovatio-hora (kWh) de electricidad cayó alrededor de un 50 por ciento con la aparición de esta nueva generación. La industria eólica se hizo mucho más profesional. Aerogeneradores Nordtank 55 kW En los años 70, después de la primera crisis del petróleo (1973), el interés por la energía eólica se reavivó con fuerza en muchos paises. En Dinamarca, Alemania, Suecia, el Reino Unido y los EE.UU., las compañías de energía dirigieron su atención a la construcción de grandes aerogeneradores. En 1979 se construyeron dos aerogeneradores Nibe de 630 kW, uno con regulación por cambio de paso de pala y el otro de regulación por pérdida aerodinámica. Las turbinas resultaron extremadamente caras y, en consecuencia, el alto precio de la energía devino un argumento clave en contra de la energía eólica.

El viento y su aprovechamiento energético

Naturaleza y clasificación del viento En este apartado vemos primero (aquí abajo) la clasificación convencional del viento en función de su velocidad (español e inglés) . A continuación estudiamos el origen del viento a distintas escalas geográficas. 1 m/s = 3,6 km/h = 2,237 millas/h = 1,944 nudos 1 nudo = 1 milla náutica/h = 1,125 millas/h = 1,852 km/h = 0,5144 m/s

Naturaleza y causas del viento Los vientos tienen distinto origen o naturaleza según la escala geográfica en la que varían:

Variación a escala global, ? 10.000 km (vientos geostróficos) Variación en la macroescala, ? 1.000 km Variación en la mesoescala, ? 100 km Variación en la microescala, ? 10 km ¿De dónde viene la energía eólica? Todas las fuentes de energía renovables (excepto la maremotriz y la geotérmica), incluyendo la energía de los combustibles fósiles, provienen, en último término, del sol. La Tierra recibe 1,74 x 1014 kW de potencia del sol. Alrededor de un 1 a un 2% de la energía proveniente del sol es convertida en energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra.