La Energía Eólica

 INTRODUCCIÓN

El viento es consecuencia de la radiación solar. El desigual calentamiento de la superficie de la tierra produce zonas de altas y de bajas presiones, lo que produce desplazamientos del aire que rodea la tierra, dando lugar al viento.

El viento es por lo tanto energía en movimiento, energía cinética, susceptible de ser aprovechada para producir energía mecánica de rotación y ésta para producir energía eléctrica. La máquina en la que se producen estas dos transformaciones son los molinos de viento.

 

HISTORIA

La utilización de la energía eólica se remonta al año 4500 a.d.c. cuando empezó a ser aprovechada por los antiguos egipcios en la navegación a vela por el Nilo.

Los molinos movidos por el viento tienen un origen remoto. En el siglo VII ya se utilizaban para el riego y la molienda en el centro de Asia. Estos primeros molinos eran de eje vertical, con una rueda horizontal sujetando las aspas.

En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y desde allí se distribuyeron por todo el continente. Eran estructuras de madera –torres de molino- que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para orientar sus aspas al viento.

El molino de torre se desarrolló en Francia en el siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior. De la parte superior del molino sobresalía un eje horizontal del que a su vez partían de cuatro a ocho aspas, de longitudes de 3 a 9 metros. Sus fines eran muy variados: molienda de todo tipo de material, principalmente cereales, preparación de pasta de papel, prensado de aceitunos, movimiento de bombas de agua, etc.

En el siglo XIX en Holanda se construyeron unos 9.000 molinos, muchos de los cuales se utilizaron para bombear agua en los polders. El uso de molinos para el bombeo de agua fue general durante todo el siglo XIX.

Imagen 1

El uso de las turbinas de viento para generar electricidad comenzó en Dinamarca a finales del siglo XIX.

Pequeñas turbinas de viento generaron electricidad hasta el desarrollo de las redes de distribución, fundamentalmente en Estados Unidos, en la década de los 30 – 40.

 

FUNDAMENTO FÍSICO

El aerogenerador es un sistema que convierte la energía del viento en energía eléctrica directamente aprovechable. Obtiene su potencia de entrada por la fuerza del viento actuando sobre las palas del rotor, convirtiéndola en un par en su eje. Este par giratorio se transmite hasta el generador, que produce la energía eléctrica de salida.

Un objeto en una corriente de aire experimenta dos tipos de fuerzas, una fuerza de empuje, en sentido de las líneas de corriente, mayor cuanto más grande es la superficie perpendicular a las líneas y una fuerza ascensional, que tiene una dirección perpendicular a las líneas de corriente, la cual es debida a la succión que se producen por diferencia de presión entre dos caras del objeto. En las palas eólicas, la fuerza de empuje es muy pequeña. La principal es la fuerza ascensional. Estas palas tienen forma de alas de avión, de forma que se acelera el aire en su parte más convexa, superficie superior, lo que a su vez disminuye la presión respecto de la superficie inferior, produciéndose así la fuerza ascensional.

La potencia contenida en el aire que atraviesa el área barrida por el rotor del aerogenerador es:

Formula 1

Es por tanto proporcional a su densidad, al radio del rotor al cuadrado y a la velocidad del aire al cubo.

No obstante, no toda la energía disponible en el viento puede captarse por el aerogenerador. Este porcentaje de potencia es el conocido como coeficiente de potencia y es un indicativo de la eficiencia de los aerogeneradores.

 

EL RECURSO EÓLICO Y SU PREDICCIÓN

Una de las características del viento es su carácter aleatorio e impredecible, por lo que no puede producir energía eléctrica en función de la demanda existente.

A pesar de ello, existe la posibilidad de conocer su intensidad con unos márgenes de error asumibles. Las herramientas o modelos utilizados son los modelos físicos, los modelos estadísticos y los mixtos. Los modelos físicos utilizan modelos numéricos basados en parámetros físicos, con limitaciones por poca resolución de datos meteorológicos. Los modelos estadísticos utilizan series históricas de datos recogidos en el parque, lo que implica que las series disponibles son cortas. Por su parte los modelos mixtos aúnan características de los dos anteriores.

A partir de las predicciones en la intensidad del viento hay que obtener la predicción de la energía eléctrica producible, que es la que realmente interesa.

En España las zonas on-shore donde se dispone de vientos de velocidad aprovechable son principalmente Galicia, zona del Estrecho de Gibraltar, Valle del Ebro, Ampurdán, La Mancha e interior de Castilla y León. Se calcula que el potencial aprovechable puede alcanzar los 40.000 MW.

La velocidad del viento no es la misma a distintas alturas. Aumenta con la altura de acuerdo con una expresión próxima a:

Formula 2

siendo “a” función del relieve (de 0,10 a 0,40).

CLASIFICACIÓN DE LOS PARQUES EÓLICOS EN FUNCIÓN DE SU LOCALIZACIÓN

Los parques eólicos pueden clasificarse en función de su localización en dos grandes grupos, parques eólicos on-shore y off-shore.

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Los parques eólicos on-shore son aquellos que se localizan en tierra firme. Por su parte los parques eólicos off-shore se encuentran en el mar.

Off-shore

La energía eólica off-shore tiene un gran porvenir tanto dentro de la energía eólica, como de la renovable en general. En la actualidad los principales parques eólicos marinos (PEM) están ubicados en la zona del Mar del Norte: Inglaterra, Dinamarca, etc.

En relación con los parques terrestres, los P.E. off-shore se caracterizan por:

Esto hace que la tendencia en los parques eólicos marinos sea el uso de aerogeneradores de mayor potencia unitaria, para compensar los mayores costes de cimentación y parques de mayor potencia conjunta, por lo anterior y para aprovechar economías de escala.

Según un informe de Greenpeace, la energía eólica marina podría proporcionar electricidad a todos los hogares europeos en 2020, instalándose 50.000 turbinas eólicas en los mares europeos, que permitirían además la creación de tres millones de empleos en toda Europa, el fortalecimiento del tejido industrial en zonas deprimidas y, sobre todo, la obtención de electricidad más barata y limpia.

http://www.offshorewind.biz/2016/10/18/elisa-floats-self-installing-offshore-wind-turbine/


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