ENERGIA
EOLICA |
| Todas las fuentes de energía , a excepción quizá de la mareomotriz, geotérmica y nuclear, provienen de alguna manera del sol. Aproximadamente un 2% de la energía de irradia el sol en el planeta se convierte en energía cinética del aire, o viento, esto es aproximadamente 3488460000000 KW de potencia; en otras palabras estamos hablando de una gran cantidad de energía. Y se habla la variación solar porque es esta precisamente la que calienta las masas de aire, sobre todo a nivel del ecuador, de esta manera se tornan menos densas, y al ponerse en contacto con masas de aire más frías, se genera un movimiento natural debido a la diferencia de densidad; ese movimiento de aire lo llamamos viento, el cual puede aprovecharse para obtener energía utilizable por el hombre. Hoy en día al hablar de energía eólica nos enfocamos básicamente en aprovechar los vientos para mover una hélice, la cual a su vez hace girar un eje conectado a un generador eléctrico, para producir energía eléctrica la cual es una de las fuentes más comunes y versátiles para los diferentes requerimientos del hombre. La energía de los vientos comenzó a ser utilizada unos 3500 años A.C. para mover los barcos de vela, sin embargo es hasta los años 500 A .C. cuando aparecen las primeras máquinas impulsadas por el viento, exactamente unos molinos. Fue durante el siglo XVIII en la Europa preindustrial, cuando comenzaron a proliferar los molinos de viento, cuyo propósito era moler granos, bombear agua y aserrar madera. La conversión de la energía cinética de los vientos en energía eléctrica se realiza utilizando los dispositivos denominados "aerogeneradores", que en términos prácticos representan dispositivos montados sobre torres de varias decenas de metros de altura (a mayores alturas puede aprovecharse mejor los vientos) compuestos de una hélice ó turbina y un generador principalmente. Antes de iniciar cualquier proyecto de aprovechamiento de energía eólica, es imprescindible la elaboración de los mapas eólicos. El mapa eólico corresponde a una carta donde se ilustra la velocidad de los vientos bajo diferentes esquemas (promedio mensual, anual, velocidades máximas etc., todos ellos a una altura determinada sobre el suelo) esto permite determinar cual sería la ubicación idónea para los dispositivos de generación eólica. En general, como la velocidad del viento aumenta con la altura, los emplazamientos más favorables son los cerros y las colinas que dominan un terreno despejado, sin obstáculos que originen turbulencias. Los mapas permiten conocer, para una zona concreta, la velocidad, continuidad y estabilidad del viento, y especialmente la densidad de potencia, es decir, la máxima potencia que puede obtenerse por unidad de área barrida por el viento. Para el buen funcionamiento de una central es necesaria una densidad de potencia del orden de 1.000 w/m 2 . La mayor dificultad para conseguir energía eólica surge de la variabilidad del viento y el elevado costo de las máquinas para obtenerla, lo que encarece el precio del kw/h. La principal ventaja de esta energía es que constituye una fuente inagotable y no intermitente.
Los Aerogeneradores: Las máquinas para la producción de electricidad a partir del viento son los aerogeneradores. Están constituidos por tres elementos principales: la hélice o rotor, generalmente construidas de fibra de vidrio reforzada: el generador que transforma la energía cinética transmitida por la hélice en eléctrica, y la torre sobre la que se monta el conjunto de hélices, esta puede ser una estructura de hormigón ó lo más común que se presenta que son estructuras tubulares de acero. Algunos, quizás la mayoría de estos conjuntos poseen entre la hélice y el generador eléctrico una caja de velocidades para aumentar la velocidad de giro en el eje del generador. Por supuesto también se requiere sistemas de control y equipo electrónico para manejar la corriente y potencia generada. Los aerogeneradores actualmente pueden encontrarse básicamente bajo dos esquemas: Un arreglo en el cual el eje del rotor se encuentra en posición vertical, llamado "de eje vertical" y el más utilizado, el "de eje horizontal":
Los de eje horizontal constan de una hélice o rotor acoplada a un conjunto soporte llamado góndola o navecilla (en donde están albergados el aerogenerador y la caja de engranajes) montados ambos sobre una torre metálica o de hormigón. La hélice o rotor puede estar situado enfrentada a la dirección del viento (a barlovento) o no (a sotavento). En el primer caso el aerogenerador debe de tener un dispositivo que oriente las palas en la dirección del viento, pero a cambio los efectos de la carga de fatiga sobre estas son menores. . Además, las turbinas de eje horizontal se dividen en "paso variable" y "paso fijo", dependiendo de que la pala pueda girar o no en torno a su propio eje; esto permite que las hélices produzcan mayor o menor torque y de esta manera controlar la velocidad de giro del sistema. En cuanto los aerogeneradores de eje vertical, presentan la ventaja de que, al tener colocado el generador en la base de la torre, las tareas de mantenimiento son menores, además no requiere ningún dispositivo para orientar lar hélices según la dirección del viento. Sin embargo su rendimiento es menor que el de los de eje horizontal. . Entre las máquinas de eje vertical más usuales destacan las Savonius, cuyo nombre proviene de sus diseñadores, y que se emplean sobre todo para bombeo; y las Darrieus, una máquina de alta velocidad que se asemeja a una batidora de huevos. Los aerogeneradores modernos, especialmente los de eje horizontal, comienzan a funcionar cuando el viento alcanza una velocidad de unos 19 km/h , logran su máximo rendimiento con vientos entre 40 y 48 km/h y dejan de funcionar cuando los vientos alcanzan los 100 km/h . Los lugares ideales para la instalación de los generadores de turbinas son aquellos en los que el promedio anual de la velocidad del viento es de cuando menos 21 km/h . Los generadores de turbinas de viento para producción de energía a gran escala y de rendimiento satisfactorio tienen un tamaño mediano (de 15 a 30 metros de diámetro, con una potencia entre 100 y 400 kW). Algunas veces se instalan en filas y se conocen entonces como granjas de viento. En California se encuentran algunas de las mayores granjas de viento del mundo y sus turbinas pueden generar unos 1.120 MW de potencia (una central nuclear puede generar unos 1.100 MW).
El precio de la energía eléctrica producida por ese medio resulta competitivo con otras muchas formas de generación de energía. En la actualidad Dinamarca obtiene más del 2% de su electricidad de las turbinas de viento, también empleadas para aumentar el suministro de electricidad a comunidades insulares y en lugares remotos. En Gran Bretaña, uno de los países más ventosos del mundo, los proyectos de turbinas de viento, especialmente en Gales y en el noroeste de Inglaterra, generan una pequeña parte de la electricidad procedente de fuentes de energía renovable. En España se inauguró en el año 1986 un parque eólico de gran potencia en Tenerife, Canarias. Más tarde se hicieron otras instalaciones en La Muela (Zaragoza), el Ampurdán (Gerona), Estaca de Bares ( La Coruña ) y Tarifa (Cádiz), ésta dedicada fundamentalmente a la investigación. La energía eólica supone un 6% de la producción de energía primaria en los países de la Unión Europea. Al igual que la energía solar, se trata de un tipo de energía limpia, la cual sin embargo presenta dificultades, pues no existen en la naturaleza flujos de aire constantes en el tiempo, más bien son dispersos e intermitentes. Este tipo de energía puede ser de gran utilidad en regiones aisladas ó de difícil acceso con necesidades de energía eléctrica, y cuyos vientos son apreciables en el transcurso del año. Está adquiriendo cada vez mayor implantación gracias a la concreción de zonas de aprovechamiento eólico y a una optimización en la utilización de nuevos materiales en las máquinas: aerogeneradores. Desde aplicaciones aisladas para el bombeo de agua, hasta la producción de varios MW con parques eólicos. El impacto ambiental de la energía eólica a tener en cuenta son básicamente el ruido, las interferencias electromagnéticas, el impacto visual y el impacto en la flora y la fauna. El impacto de los parques eólicos es mucho menor que cualquier tipo de central productora de energía convencional, y su agresión al entorno estriba en la incidencia de accidentes de las aves (avifauna) y el impacto de los grandes parques, cuestiones que pueden ser minimizadas estudiando adecuadamente la ubicación y el sistema de distribución. El emplazamiento de la instalación de aprovechamiento eólico, la velocidad del viento y su rango de valor constante va a determinar su capacidad y autonomía productiva.
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