Energía Eólica. Ventajas.  Inconvenientes. Fundamentos.      

Ventajas

La Energía Eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de los  combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto.

Es una de las fuentes más baratas y puede competir en rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible más barato), las centrales de combustible e incluso con la energía nuclear, si se consideran los costes de reparar los daños medioambientales que ocasiona.

El generar energía eléctrica, sin que exista un proceso de combustión o una etapa de transformación térmica, supone, desde el punto de vista medioambiental, un procedimiento muy favorable por ser limpio, exento de problemas de contaminación, etc. Se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que beneficia la atmósfera, el suelo, el agua, la fauna, la vegetación, etc.

Evita la contaminación que conlleva el transporte de los combustibles: Gas, petróleo, gasoil, carbón, etc. y reduce el intenso tráfico marítimo y terrestre cerca de las centrales. Suprime los riesgos de accidentes durante estos transportes como, por ejemplo: Desastres con petroleros ,traslados de residuos nucleares, etc. y tampoco hace necesaria la instalación de líneas de abastecimiento complejas como las canalizaciones necesarias para llegar a las refinerías o a las centrales de gas.

La utilización de la Energía Eólica para la generación de electricidad presenta nula incidencia sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre este medio ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras.

Al contrario de lo que puede ocurrir con las energías convencionales, la Energía Eólica no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos, ni contribuye al efecto invernadero, ni destruye la capa de ozono así como tampoco crea lluvia ácida. No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes. Cada kW/h de electricidad generada por Energía Eólica en lugar de carbón, evita:

    La electricidad producida por un aerogenerador evita que se quemen diariamente miles de litros de petróleo y miles de kilogramos de lignito negro en las centrales térmicas. Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía que la obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg. de petróleo. Al no quemarse esos Kg. de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg. de CO₂ , lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. Se impide la emisión de 66 Kg. de dióxido de azufre -SO₂- y de 10 Kg. de óxido de nitrógeno -NO_x- principales causantes de la lluvia ácida.

La Energía Eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, se obtiene en forma mecánica y por tanto es directamente utilizable. En cuanto a su transformación en electricidad, esta se realiza con un rendimiento excelente y no a través de aparatos termodinámicos con un rendimiento de Carnot siempre pequeño.

En el año 2002 las compañías explotadoras pagan una media de alquiler de 1202/2404 € (200.000/400.000 pts) por molino y año además de los impuestos municipales, licencias de obra, etc.

Al finalizar la vida útil de la instalación, el desmantelamiento no deja huellas.

Un Parque de 10 MW:

Inconvenientes

El aire, al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras. Su altura puede igualar a la de un edificio de diez o más plantas, en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la veintena de metros, lo cual encarece su producción.

    Desde el punto de vista estético, la Energía Eólica produce un impacto visual inevitable, ya que por sus características precisa unos emplazamientos que normalmente resultan ser los que más evidencian la presencia de las máquinas (cerros, colinas, litoral). En este sentido, la implantación de la Energía Eólica a gran escala, puede producir una alteración clara sobre el paisaje, que deberá ser evaluada en función de la situación previa existente en cada localización.

Un impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su efecto no es más acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a los molinos.

También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo de mortandad al impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando “pasillos” a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones.

Fundamentos                

    La Energía Eólica aprovecha la parte de la radiación solar que es absorbida por la atmósfera y transformada en energía cinética. Se estima que la energía contenida en los vientos es aproximadamente el 2% del total de la energía solar que alcanza la tierra, lo que supone dos billones y medio de toneladas equivalentes de carbón al año. Aunque en la práctica, sólo puede ser utilizada una parte muy pequeña de esta cantidad, la Energía Eólica reúne buenas características para un aprovechamiento rentable.

    El viento es una consecuencia de la radiación solar. Las diferencias de insolación entre distintos puntos del planeta generan diferentes áreas térmicas y los desequilibrios de temperatura se traducen en variaciones de presión. El aire se mueve desde las zonas de alta presión a las de baja presión.

    Durante el día el agua de los océanos permanece relativamente más fría que la superficie terrestre. De la radiación solar que incide sobre la superficie del agua se emplea parte en calentamiento, y parte en evaporación; pero debido a la gran capacidad del agua para absorber calor, la temperatura en las capas superficiales apenas varía y lo mismo ocurre con la temperatura del aire que se encuentra en contacto con ellas.

    Sobre la tierra, en cambio, la radiación solar que se recibe sobre el suelo se traduce en una elevación de la temperatura, tanto de la corteza terrestre como del aire circundante. El aire caliente se dilata, pierde presión y es remplazado por el aire fresco que viene del mar.

    Durante la noche el ciclo se invierte. La corteza terrestre se enfría más rápidamente, mientras que el agua del mar conserva mejor el calor acumulado a lo largo del día.

    En las montañas ocurre un proceso parecido. Unas laderas reciben más insolación que otras, en función de su orientación y pendiente. El calentamiento del suelo es desigual y los desplazamientos del aire tienden a compensar las diferencias de presión.

Acerca de la Energía Eólica
	Funcionamiento de los Aerogeneradores

Los modernos molinos de viento -aerogeneradores- constan de tres partes fundamentales: La torre, soporte del molino. La barquilla, que es el conjunto situado encima de la torre donde se genera la electricidad. El rotor con las aspas.    La torre es el soporte principal del aerogenerador. Hay torres de diferentes alturas. Las implantadas hasta ahora más normales y que varían en función de la potencia del aerogenerador,  son de 40, 45, 50 y 55 metros de alto, pudiendo llegar hasta los 80 metros las que soportan aerogeneradores de 2-3-5 MW. Todas ellas tienen una estructura troncocónica, y así, por ejemplo, las torres de 40 metros instaladas en algunos parques nacionales tienen 3,60 metros de diámetro en la base y 2 metros en la coronación, mientras que las de 45, 50 y 55 metros, ubicadas en otros parques, son algo más estrechas, con 3/3,30 metros de diámetro en la base y 2 metros en la parte superior. El peso de las torres de 40 metros es de 28,5 toneladas, peso que va aumentando conforme aumenta la altura, hasta llegar a las 45 toneladas en la torre de 55 metros. El espesor de la chapa es algo más grueso en la parte inferior (1,5/1,8 centímetros) que en la superior (0,8 centímetros).    La barquilla mide 6,20 metros de largo, 2,80 metros de alto y 2,20 metros de ancho; pesa de 18 a 23,5 toneladas según modelos y la carcasa exterior está construida en fibra de vidrio.    El conjunto del rotor y palas pesa entre 6,5 y 8,5 toneladas en función del diámetro del rotor. Hay aspas de 19,5 metros, 21, 22 y 23,5 metros de radio y cada una de ellas viene a pesar entre 1.100 y 2.300 kilos. Las palas están configuradas con resinas Epoxi reforzadas con fibra de vidrio y el área que barren oscila entre 1.195 y 1.735 metros cuadrados, en función de su longitud.      El conjunto del aerogenador pesa por tanto entre 52,5 y 80 toneladas y la potencia de cada uno puede llegar hasta los 5 MW en los de última construcción.                                              ¿Como se orientan los molinos de viento?.-    Un factor decisivo para que los molinos de viento produzcan la electricidad debida es que se orienten de forma adecuada para captar la energía del viento. Y lo hacen por medio de una veleta situada encima de la barquilla, en su parte posterior.    La veleta mide la dirección del viento en cada instante y manda unas órdenes a un controlador que está en el interior de la barquilla. Este a su vez acciona un motor que hará girar dicha barquilla -puede girar hasta 360º en torno a la torre- situando en cada momento el rotor y las aspas contra el viento para que el aerogenerador capte la máxima energía cinética.                                              Velocidades de viento y Energía captada.- Un aerogenerador empieza a producir electricidad a partir de 4,5 metros/segundo de velocidad de viento -unos 16 kilómetros/hora-. Hasta 15 metros/segundo va incrementándose la energía producida hasta llegar a la denominada potencia nominal, que es el máximo de producción posible en el aerogenerador. Entre 15 metros/segundo y 25 metros/segundo produce lo mismo, es decir el máximo. A partir de 25 metros/segundo -unos 90 kilómetros/hora- la máquina se para por razones de seguridad, al entenderse que ráfagas de viento sostenidas de esa velocidad podrían hacer peligrar la integridad de las palas.    Por consiguiente, un aerogenerador que tenga producciones importantes deberá recoger en la mayor medida posible velocidades de viento que se acerquen a los 15 metros/segundo o incluso lo superen, y no presentar demasiadas horas con vientos inferiores a 4,5 m/s y superiores a 25 m/s.                                              Estructura de la barquilla y producción de electricidad.-    La estructura interna de la barquilla está articulada para captar la energía del viento y transformarla en energía eléctrica. Pero debe tenerse en cuenta que el aerogenerador no es una estructura aislada en el paisaje, sino que está conectada a la red eléctrica general. Y la red tiene sus pautas.    Una de ellas es que la energía eléctrica producida en el aerogenerador debe tener una frecuencia de paso de 50 Hz. Ello obliga a que el generador eléctrico que está situado en la parte posterior de la barquilla y que es el encargado de producir electricidad deba girar a una velocidad determinada armonizada con la velocidad de giro del rotor.                                              Generación asíncrona y velocidad fija.-   En las 153 primeras turbinas instaladas por EHN en Navarra, el sistema de control ha sido de generación asíncrona y velocidad fija del rotor. En este sistema, sea cual sea la velocidad de viento, las palas giran siempre a la misma velocidad -30 revoluciones por minuto (r.p.m.)- y el generador eléctrico lo hace a 1.500 r.p.m. El dispositivo de producción de energía eléctrica se articula en estos pasos: Conectado al rotor va un eje lento, que discurre por el interior de la barquilla y gira a 30 r.p.m, la misma velocidad a la que giran las palas. Un multiplicador acoplado eleva la velocidad de giro del eje hasta 1.500 r.p.m. El eje rápido que sale del multiplicador está conectado a un generador que, en esas condiciones, puede producir electricidad. Lo hace en baja tensión, a 690 voltios. Esa energía se transporta por unos cables hasta un transformador situado en el interior de la torre, que eleva la energía eléctrica a media tensión (20.000 voltios). A partir de aquí, el cable llega hasta la base de la torre y por una canalización que es subterránea en el conjunto de todo el parque eólico la electricidad es conducida hasta la subestación, donde un transformador de potencia elevará la energía a alta tensión. Desde la subestación, y por tendido eléctrico aéreo, la energía llegará hasta una central transformadora de la compañía distribuidora de electricidad, para su incorporación a la red general.                                          Generación síncrona y velocidad variable.-    En este sistema, el dispositivo de transformación de la energía cinética en energía eléctrica y su incorporación a la red general es el mismo, pero se introduce una novedad importante, consistente en que las palas pueden girar a una velocidad que oscila entre 22 y 33 r.p.m. adaptándose en mayor medida a la velocidad del viento. El generador gira entre 1.100 y 1.650 r.p.m. y la producción eléctrica es superior a la de la máquina convencional.   Se trata de un dispositivo desarrollado en Navarra, incorporado inicialmente a 34 máquinas de los parques eólicos de Guerinda, y que se está implantando ya en todas las turbinas de los parques instalados con posterioridad.                                         Frenado de la máquina y regulación de potencia.-    Las palas del aerogenerador pueden girar también sobre su propio eje. Y esa posibilidad tiene su explicación. Cuando la velocidad del viento está en rangos mínimos o medios la pala le ofrece toda su superficie al viento para captar el máximo de energía cinética. Cuando la velocidad de viento es ya importante -más de 15 m/s- no es necesario que la pala este frontalmente opuesta al viento para captar el máximo de energía. Por ello gira unos grados sufriendo menos. Cuando la velocidad del viento es ya excesiva y puede hacer peligrar la integridad de la máquina, la pala se coloca en bandera -en la misma dirección que el aire en movimiento- y entonces el viento pasa de largo al no encontrar oposición, y la máquina se para.    Este es el mecanismo de frenado habitual de un aerogenerador de paso variable. En el caso de que el dispositivo fallara, algo nada frecuente, hay un freno hidráulico dentro de la barquilla que pararía automáticamente la máquina.