Energía Eólica: ¿Cómo se produce? ¿Cómo se obtiene? Ventajas y Desventajas
En la actualidad existen otras alternativas a las fuentes de energía no renovables que, son mejores para nuestro planeta, y cada día se implementa más su uso para generar electricidad. En este artículo te explicaremos a profundidad todo lo que necesitas saber sobre la Energía Eólica, desde la aparición de los molinos, hasta los modelos tecnológicos más innovadores:
¿Qué es la Energía Eólica?
Es una fuente de energía renovable que funciona con la fuerza del viento para generar electricidad. La palabra “Eólico” procede del latín Aeolicus, que hace referencia a Eolo, conocido en la mitología griega como el Dios de los vientos. Es decir, es el recurso de energía más antiguo explotado por el ser humano, lo que la hace ser el tipo de energía más eficiente y desarrollada de las demás conocidas energías renovables.
Si quieres saber de dónde proviene el viento, la respuesta es el sol; pues la radiación del mismo no incide toda la superficie de nuestro planeta de la misma manera, hay zonas más calientes y por lo tanto el aire igual (pesa menos), tiende a ascender generando áreas de bajas presiones. En cambio, en las zonas más frías el aire desciende (pesa más) creando áreas de altas presiones. Es esta diferencia entre presiones la que hace que el aire se mueva y se origine el viento.
Las corrientes de aire producen una energía cinética (energía de movimiento) y ésta puede ser aprovechada para transformarla en energía eléctrica por medio de palas giratorias (aerogeneradores o también conocidos como molinos de viento) a las que precisamente es el viento el que las hace girar al golpearlas. No solo se pueden instalar en zonas terrestres, de igual forma en suelo marino (energía mareomotriz).
Historia de la Energía Eólica
Como se comentó anteriormente, este es el primer tipo de energía que se conoció por la humanidad. Según estudios en el año 3.000 a.C. los primeros transportes movidos por el viento ya surcaban nuestros mares, eran las primeras embarcaciones a vela. Barcos como los que se utilizaban en Mesopotamia o en el antiguo Egipto con velas adaptadas al tipo de vientos.
Se tiene el conocimiento de que la aparición de los primeros molinos fue en Europa, específicamente en Francia e Inglaterra, en el siglo XII y así fueron expandiéndose por el resto del continente. Eran maquinarias totalmente de madera y se conocían como torres de molino, estaban distribuidas por una primera estructura que era rotativa, capaz de soportar el eje del molino. Seguida por una maquinaria de mayor tamaño que permitía el movimiento giratorio a mano en torno a un poste central para amplificar sus aspas al viento.
La energía generada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes o ruedas dentadas a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura. La funciona que se le dio a estos molinos era para moler trigo desde el año 1180 en adelante, eran usando mayormente en la Europa Occidental. Se caracterizaban por tener un eje horizontal que sobresalía del mismo y de este partía entre 4 a 8 aspas con una longitud de 3 a 9 metros.
Alrededor de unos 700 años después se creó la primera turbina eólica con la capacidad de generar electricidad. Este hecho abrió todo un campo a la investigación dando lugar en Dinamarca en el año 1890 con el funcionamiento de la primera máquina creada específicamente para generar electricidad aprovechando la fuerza del viento generada por nuestro planeta.
¿Cómo funciona la Energía Eólica?
Los aerogeneradores, ya sean terrestres o marinos, en la parte superior tienen una góndola, lo que viene siendo la caja en donde se encuentran los engranajes y el generador, y estos dos instrumentos son los que miden tanto la velocidad del viento como su cambio de dirección. Se envía esta información a unos ordenadores de control y al momento en que el viento cambia su dirección, se gira la góndola y las palas para colocarse de cara al viento y así recibirlo de manera perpendicular. Asimismo, las aspas se inclinan para asegurar que se extrae la cantidad óptima de energía a partir del viento que las golpea.
Esta energía se genera con una tensión de aproximadamente 690 voltios, y pasa por un trasformador que se encarga de adaptarla al voltaje preciso para la red de distribución, lo más común es que se aumente hasta conseguir entre 20 a 132 kilovoltios y seguidamente esta energía es enviada a la red eléctrica para su distribución y su consumo.
Para que funcionen estas maquinarias la velocidad mínima del viento debe ser de unos 3 a 4 metros por segundo, pero si las velocidades alcanzan unos 25 metros por segundo, por seguridad dejarán de funcionar. Cuando la velocidad del viento se encuentra entre 13-14 metros por segundo es perfecto para su rendimiento máximo. Los aerogeneradores se instalan en grandes cantidades en lugares con bastante movimiento de los vientos y son los llamados “Parques Eólicos”.
¿Cómo es el funcionamiento de los Aerogeneradores de Energía Eólica?
La evolución de la tecnología se ha aplicado en los aerogeneradores, permitiendo que cada vez se aumente más la durabilidad de los mismos, actualmente tienen una vida media que supera a los 25 años. El funcionamiento de estas máquinas se puede explicar en función de las siguientes fases:
- Orientación automática. Su orientación permite provechar la energía cinética del viento de la mayor manera posible. Tanto la veleta como el anemómetro, se encargan de matricular sus datos, generando que la barquilla gire sobe una corona que está al final de la torre.
- Giro de las palas. El movimiento se realizará según sea la velocidad del viento unos 3,5 metros por segundo y su máxima potencia será a partir de los 11 metros por segundo. Cuando la velocidad del viento es muy fuerte, las palas se ponen en bandera y se frena el trabajo para evitar excesivas tensiones.
- Multiplicación. El rotor vendría siendo la vinculación de tres lapas alojadas en el buje, haciendo que el mismo se mueva lento, pero como está conectado a una multiplicadora la cual eleva su velocidad desde unos 1.300 a 1.500 revoluciones por minuto.
- Generación. La multiplicadora, a través del eje rápido, transfiere su energía al generador acoplado, que produce electricidad.
- Evacuación. Se traslada esta energía por el interior de la torre hasta su base, luego pasa por una línea subterránea hasta la subestación y desde ahí se eleva su tensión para introducirla a la red eléctrica y propagarla a los puntos de consumo.
- Monitorización. Todo lo anteriormente explicado es supervisado de manera constante desde la subestación y el centro de control. Es el personal encargado de detectar cualquier incidente y de resolverlo.
Proceso de construcción de parques eólicos
Este proceso puede ser complejo, ya que depende de muchas características que tienen gran influencia sobre dónde y cuándo instalarlo. Entre estas, las que son imprescindibles de estudiar son la variación espacial, temporal y vertical del viento a lo largo de los años. Se estudian estos parámetros con anemómetros y veletas para estima la producción de la futura instalación y así asegurar su potencial eficiencia. Las adelantadas técnicas de súper-computación optimizan el diseño del complejo eólico para maximizar la generación de energía.
Aerogeneradores de Última Generación
Este tipo de obtención de energía es una solución limpia y eficiente para la generación eléctrica, aunque genera ciertos inconvenientes para el medio ambiente ocasionado por las hélices, tanto acústica como visualmente, aunque el impacto más importante es el producido sobre la avifauna. Los nuevos generadores con su nuevo diseño “Sin Aspas” (ideado por la empresa Vortex Bladeless), se elimina por completo estos impactos, siendo además mucho más económico que los aerogeneradores convencionales.
Funcionamiento de los Aerogeneradores de Última Generación
Estos modelos son sin aspas y están fabricados en fibra de carbono, formando la electricidad por un efecto físico que se ocasiona al momento en que el viento choca contra la estructura del aerogenerador. Creando como resultado la producción de unos remolinos alrededor de la estructura que hacen que el equipo comience a oscilar, generando la energía mecánica. Por causa del beneficio de la electromagnética procedente, se crea la energía eléctrica.
Ventajas de los Aerogeneradores de Última Generación con respecto a los Convencionales
- La construcción de un generador de estas características es mucho más económica, puede ser hasta un 53% más económico que uno convencional, los costos operacionales se reducen un 51% y los costes de mantenimiento un al menos 80%.
- Sus estructuras ocupan menos superficie, por lo que las extensiones de parques eólicos se ven reducidas.
- Se reduce considerablemente el ruido producido, permitiendo que se pueden instalar más cerca de los núcleos de consumo, con la reducción de pérdidas por transporte que esto conlleva.
- Se calcula que reduce la huella de carbono en un 40%, por lo tanto infiere el impacto paisajístico.
- No genera ningún tipo de residuo de lubricantes por no tener engranajes.
- Las aves no corren peligro por volar a su alrededor.
Ventajas de la Energía Eólica
- Su instalación es rápida (de 4 a 9 meses) y una vez que la turbina eólica esté construida, la energía que produce no causa gases de efecto invernadero ni contaminación del agua u otros contaminantes. Es una fuente de energía limpia y renovable.
- Al crear la electricidad por este medio, reduce la necesidad de generar energía al quemar combustibles fósiles (carbón, petróleo, entre otros) que crea sustancias tóxicas que acidifican los ecosistemas terrestres y acuáticos. Los cuales también desencadenan en el ser humano enfermedades como cáncer, asma o del corazón.
- Conseguir las turbinas de viento en diferentes tamaños, permitiendo que se puedan instalar ya sea en hogares individuales situadas en pueblos o también en pequeñas ciudades hasta grandes empresas.
- A pesar de que los aerogeneradores suelen ser grandes, cada uno ocupa una pequeña parcela de tierra, por lo cual la tierra se puede seguir utilizando para la ganadería o agricultura. De igual manera se instalan en otro tipo de áreas, como en zonas desérticas o próximas a las costas.
- Es posible construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento.
- Es una energía autóctona, está disponible en la totalidad del planeta, lo que contribuye a reducir las importaciones energéticas formando de esta manera más puestos de trabajo de forma local.
- Las zonas remotas tienen posibilidad de generar su propio suministro al usar turbinas de viento a pesar de no poder estar conectadas a la red magistral de energía eléctrica.
Desventajas de la Energía Eólica
- La fuerza del viento no es constante. Esto significa que las turbinas de viento no producen la misma cantidad de electricidad todo el tiempo, habrá momentos incluso en los que no producen electricidad.
- Los aerogeneradores al ser máquinas tan grande y en continuo movimiento presumen ser una amenaza para la vida silvestre, los más afectador serían las aves y los murciélagos.
- Las turbinas de viento son ruidosas. Cada una genera el mismo nivel de ruido que un coche que viaja a unos 65 Km por hora. Y la energía eléctrica producida no es almacenable. Se debe consumir instantáneamente o de lo contrario se pierde.
- Si la energía eólica se volviera la primera opción de obtención de energía, se deberán instalar grandes parques eólicos para suministrar la energía suficiente. La mayor turbina disponible produce, cuando está trabajando a repleta capacidad, una electricidad que abarcar al menos 400 viviendas.
- Los parques eólicos se construyen en el mar o zonas poco civilizadas y se debe transportar la energía eléctrica a las zonas de consumo, pero esto demanda cables de alta cabida y torres de mayor tensión y en el proceso se puede perder energía.
- Los aerogeneradores tienen un límite con respeto a la fuerza del viento, si el viento supera las especificaciones es necesario desconectar el circuito de la red o se debe cambiar la inclinación de las aspas para que terminen su movimiento ya que podría ser dañada la estructura, causando que la producción de electricidad sea menor y afecte la planificación de producción planeada.