Paso 1
La radiación solar, absorbida irregularmente por la atmósfera, da lugar a masas de aire con diferentes temperaturas y, por tanto, diferentes densidades y presiones. El aire, al desplazarse desde las altas hacia las bajas presiones, da lugar al viento.
La energía del viento que es posible captar con una máquina eólica es directamente proporcional a la densidad del aire, a la superficie de barrido y al cubo de la velocidad del viento.
Existen perturbaciones como resultado de otras fuerzas y, además, a escala local, la orografía ejerce un efecto muy importante sobre las características del viento.
Se estima que la energía contenida en el viento es aproximadamente el 2% del total de la energía solar que alcanza la Tierra, lo que supone casi dos billones de toneladas equivalentes de petróleo (TEP) al año (200 veces mayor que la que consumen todos los países del planeta), si bien, en la práctica, sólo podría ser utilizada una parte muy pequeña de esa cifra, por su aleatoriedad y dispersión (del orden del 5%).
La cantidad de energía que ello representa hace de la energía eólica una de las fuentes de energía renovables con mayor potencial.
Paso 2
La electricidad producida por los aerogeneradores se recoge, se mide y es preparada para la distribución a través de las compañías eléctricas.
Paso 3
Las compañías eléctricas compran la energía, proporcionando a sus clientes una energía más limpia.
Paso 4
Cuantos más clientes elijan comprar este tipo de energía, las compañías eléctricas utilizarán con más frecuencia los recursos renovables y con menos los combustibles fósiles, reduciendo así las emisiones totales y preservando nuestro planeta.
El aprovechamiento por el hombre de las fuentes de energía renovable, entre ellas la energía eólica, es muy antiguo. Desde muchos siglos antes de nuestra era ya se utilizaban y su empleo continuó durante toda la historia hasta la llegada de la "Revolución Industrial" en la que, debido al bajo precio del petróleo, fueron abandonadas.
Durante los últimos años, debido al incremento del coste de los combustibles fósiles y los problemas medioambientales derivados de su explotación, estamos asistiendo a un renacer de las energías renovables.
Las energías renovables son inagotables, limpias y se pueden utilizar de forma autogestionada, ya que se pueden aprovechar en el mismo lugar en que se producen. Además, tienen la ventaja adicional de complementarse entre sí.
Los aerogeneradores o turbinas eólicas producen electricidad utilizando la fuerza natural del viento para mover un generador eléctrico.
Casi todos los aerogeneradores que producen electricidad constan de un rotor con palas o aspas que giran alrededor de un eje horizontal. Éste está unido a un conjunto de transmisión mecánica o multiplicadora y, finalmente, a un generador eléctrico, ubicados ambos en la barquilla suspendida en lo alto de la torre.
Los principales componentes de un aerogenerador son:
rotores,
3 palas en el rotor (casi todos ellos),
palas fabricadas en fibra de vidrio con refuerzo de poliéster o epoxi,
funcionamiento con velocidades de rotor constantes o variables,
control de potencia automático según velocidad de viento, con parada a muy altas velocidades (seguridad mecánica): a través del ángulo de la pala (pitch) o de su propia aerodinámica (stall),
utilización mayoritaria de multiplicadoras y, en algunos casos, de transmisión directa eje-generador,
orientación automática siguiendo la dirección variable del viento (sensores para monitorización),
torres tubulares fabricadas en acero y generalmente pintadas de gris claro.
El diámetro de la turbina el parámetro crucial: a mayor longitud de pala, mayor área barrida y mayor energía producida.
La energía producida por un aerogenerador varía en función del potencial propio del emplazamiento (función cúbica de la velocidad de viento), de la disponibilidad de la propia máquina (capacidad de operar en presencia de viento: típicamente por encima del 98%) y de la disposición de las máquinas en el parque (efecto estela: negativo de unas sobre otras).
Además de los parques eólicos onshore, se construyen parques eólicos en el mar (offshore), a varios kilómetros de la costa, con el objeto de minimizar su impacto medioambiental (impacto visual) y, sobre todo, de aprovechar las mejores condiciones de viento al desaparecer el efecto negativo del relieve. En estas instalaciones se instalan máquinas de mucha mayor potencia, que las de onshore.
¿Cómo se produce la energía?
Las masas de aire en movimiento tienen energía cinética (ymv2 donde m es la masa y v la velocidad).
Las palas del aerogenerador están unidas al rotor de un generador, por lo que al rotar por el efecto del viento hacen girar al rotor del generador y este produce energía eléctrica por el estator (en las máquinas de Gamesa, en determinadas ocasiones, también se produce energía por el rotor).
La potencia (en Vatios) que atraviesa perpendicularmente el rotor del generador se describe por la siguiente ecuación: y?v3πr2, donde ? es la densidad del aire, v la velocidad del viento en m/s y r el radio descrito por el rotor del aerogenerador en metros. De esta forma se observa que pequeñas variaciones de la velocidad del viento afectan significativamente a la energía extraíble –al cubo- y con incrementos de la longitud de la pala –al cuadrado-.
¿Cómo se transmite la energía producida a la red?
Los parques eólicos evacuan la electricidad producida desde su centro de transformación mediante una línea eléctrica hasta una subestación de distribución de la eléctrica correspondiente, a la que se le suministra la energía producida y que ésta suministra hasta el usuario final (vivienda, fábricas,…)
Parque eólico.
SET PE y evacuación.
RED de distribución.
¿Cuáles son los aerogeneradores ambientalmente más compatibles?
Comparativamente, no existe un modelo de aerogenerador que sea ambientalmente más compatible que otro, ya que para evaluar la compatibilidad de los modelos de aerogeneradores es preciso considerar cada proyecto en detalle y unificar criterios de aprovechamiento de recurso, la orografía, la vegetación existente, las zonas excluidas, distancias limitantes y tratar de adaptarlas a las necesidades constructivas que precisa cada proyecto.
¿De qué está hecha la torre?
De chapa. La torre se fabrica a partir de láminas de acero planas de algunos centímetros de espesor que es curvada y soldada entre sí hasta formar anillos. Estos anillos son soldados entre sí hasta obtener la torre de la altura deseada. Para asegurarse la calidad de las uniones todas las soldaduras son comprobadas mediante ultrasonidos y se utilizan equipos de soldadura automáticos. La parte final del proceso de fabricación incluye tratamientos de chorro de arena y pintura que dotan a la torre de la resistencia a la corrosión y a las inclemencias climatológicas adversas. Por último, se incorpora el ascensor –cuando así es solicitado- y los cables de potencia, de forma que, tras su elevación, sólo es preciso empalmar estos elementos para tener todo el conjunto listo para funcionar.
¿Por qué tiene 3 palas? ¿Podrían tener 1…,5?
El motivo de que el número de palas sea 3 es el resultado del compromiso existente entre criterios:
La energía máxima extraíble del viento es independiente del número de palas y se define por la Ley de Betz. Según esta ley, la máxima extracción de energía cinética del viento se sitúa en 16/27 de la energía cinética (59%). A partir de ese máximo, incrementar el número de palas de 1 a 100 no aumentaría el rendimiento del aerogenerador.
Un menor número de palas reduce los costes de fabricación e instalación.
Dada las dimensiones mayores de las palas y las cargas y tensiones asociadas, un mayor número de palas permite obtener sistemas más equilibrados y estables.
Así, los sistemas tri-pala se han demostrado como lo solución más estable/equilibrada desde el punto de vista dinámico –mucho más que los monopalas o los bipalas- y económicamente más eficaz que los sistemas con mayor número de palas.
¿Qué es la nacelle?
Este término proviene de las barquillas de los globos aerostáticos y hace referencia al elemento que se sitúa en la parte superior de la torre y sobre el que giran las palas. La nacelle está formada por una estructura metálica que sirve de soportes para el conjunto de elementos que se sitúan en su interior y por paneles de fibra de vidrio que protegen a los equipos de las condiciones climatológicas adversas -lluvia, la nieve, el polvo, el sol, etc.-. El personal de mantenimiento accede a la nacelle a través de la torre mientras que las herramientas, materiales y equipos se elevan mediante un polipasto.
¿Qué es un parque eólico?
Un parque eólico es una instalación de producción de energías renovables, compuesto por aerogeneradores que transforman la energía del viento en electricidad y la transmiten a la red mediante una línea eléctrica de evacuación.
¿Qué partes constituyen un parque eólico?
Las infraestructuras necesarias para la instalación y posterior funcionamiento del parque eólico son las siguientes: Accesos, plataforma de montaje, cimentación de los aerogeneradores, red de media tensión. Sin embargo, las dimensiones varían en función del modelo de aerogenerador que se instala en cada parque eólico y de la orografía del emplazamiento.
¿Qué problema se presenta si no se realiza correctamente el acopio de tierra vegetal y los áridos de excavación?
En caso de mezclar la tierra vegetal y los áridos de excavación se pierden las propiedades bióticas de la tierra vegetal y se incrementa el esfuerzo y el coste en la restauración posterior, al ser necesario un aporte extra de tierra vegetal para incorporar la vegetación.
¿Qué son las zanjas?
Para transportar la energía generada hasta la subestación es necesario elevar la tensión a 20/30 kV, para lo cual los aerogeneradores cuentan con un centro de transformación 0,69/20/30 kV. A partir de la salida en 20/30 kV, se diseñan las líneas de distribución de M.T. que discurren en subterráneo, generalmente hasta la subestación eléctrica. Para minimizar la afección de las zanjas, en la medida de lo posible se diseñan en paralelo a los caminos, de manera que se minimice la afección y sea más sencillo el acceso a la zona, para realizar el tendido de media tensión y fibra óptica y para la restauración posterior.
Los pasos la ejecución de la zanja de manera compatible, desde el punto de vista ambiental, son los siguientes:
Desbroce de vegetación.
Retirada de capa de suelo vegetal.
Acopio de tierra vegetal y resto de desbroce.
Excavación y acopio de excavación.
Cama de arena.
Tendido de cableado.
Tapado de zanja con material de excavación.
Cubierta con tierra vegetal la zona afectada.
Hidrosiembra.
¿Y si el terreno es rocoso y no hay suelo vegetal?
En este caso, la revegetación no tiene ningún sentido práctico ya que la situación original no poseía vegetación, en este caso únicamente hay que cubrir la zanja con el material de excavación.
En caso de que la diferencia cromática entre la zanja y el resto de la superficie tenga un impacto visual que debamos reducir, se pueden aplicar técnicas químicas de envejecimiento de roca.
¿Generan más viento en la zona donde se instalan?
No. El efecto de los aerogeneradores sería más bien el contrario –extraen energía o “frenan” el viento- pero el efecto es despreciable ya que la energía se recompone cientos de metros de tras del mismo. Pensemos que hablamos de extracción de energía de una capa de decenas de metros dentro de un flujo de kilómetros: somos irrisorios comparados con la "tubería".
¿Hacen ruido?
Sí. El aerogenerador se mueve dentro de un fluido y por tanto genera un ruido aerodinámico, al cual se suma el que generan los componentes mecánicos del mismo.
Sin embargo, el nivel de ruido es bajo. La generación de este ruido se produce a decenas de metros de altura -y por tanto el mecánico y aerodinámico esta muy mitigado. Además, los aerogeneradores modernos tienen un sistema de control que regula la velocidad de las palas para limitar y disminuir al máximo la generación de ruido aerodinámico.
La energía eólica tiene claras ventajas medioambientales, en comparación con las fuentes de energía convencionales. Sus ventajas se caracterizan por su reducido impacto ambiental, significativamente menor que las fuentes de energía convencionales.
Los beneficios ambientales los podemos definir como la relación de impactos que no produce y que sí son imputables a otras energías:
No existe minería, es decir, no hay grandes movimientos de terreno, ni arrastre de sedimentos, ni alteración de cauces de agua, ni contaminación por partículas, ni acumulación de residuos radiactivos...
No hay metalurgia ni transformación del combustible o, lo que es igual, no hay grandes consumos de energía, ni residuos radiactivos, ni problemasde transporte, ni mareas negras, ni contaminación del aire en las refinerías, ni explosiones de gas, ni agentes químicos muy agresivos...
Tampoco hay combustión ni fisión de combustible, lo que equivale a no accidentes nucleares, no vertidos "controlados" de productos radiactivos, no emisiones a la atmósfera de CO2 ni otros gases invernadero provocadores del cambio climático, contaminantes ácidos, gases tóxicos, polución térmica...
No se generan residuos, por lo que no hay escombreras, que además pueden arder, ni residuos radiactivos que controlar ahora y por las generaciones que, dentro de cientos y miles de años, tendrán que habitar el planeta que hereden de nosotros.
Gracias a la energía eólica y a toda la infraestructura que conlleva, se genera un número importante de puestos de trabajo; según la revista World Watch, en España se han creado más de 5.000 empleos en la industria eólica.
Al juzgar los impactos de un parque eólico, ha de hacerse en comparación al de las fuentes energéticas que éste viene a sustituir y la misma exigencia de producir un mínimo impacto ambiental debería aplicarse tanto al parque eólico como a las centrales termoeléctricas o nucleoeléctricas convencionales.
Aunque, desde un principio, se ha tratado la energía eólica como una energía ecológica, cabe recordar que toda manipulación energética conlleva un impacto ambiental y la eólica no es una excepción; por ello, la implantación y posterior funcionamiento de un parque eólico requieren de un proceso continuo de control medioambiental mediante planes de recuperación y programas de vigilancia, en los cuales Gamesa ha demostrado su experiencia y efectividad.
La energía eólica es sin duda una de las energías renovables con más volumen de producción de electricidad en todo el mundo. Por ello, cada día surgen nuevos avances en torno a esta energía limpia, que no deja de experimentar con prototipos y nuevas ubicaciones para sus aerogeneradores.
Para 2020, 1´2 millones de trabajadores en la eólica
Estos son los datos que ha recogido el Global Wind Energy Council (GWEC) en su publicación sobre datos de la energía eólica. Supone un gran desarrollo, ya que en 2012 los empleos relacionados con esta energía limpia eran 670.000, lo que supone prácticamente ¡duplicarlos!
Las corrientes por encima de los rascacielos y edificios de las ciudades son más fuertes y constantes que las que tienen lugar a nivel del suelo. Para aprovecharlas surgió la idea de esta impresionante turbina eólica suspendida en el cielo. Un cilindro hueco, inflado con helio y con una hélice eólica en su interior que aprovecha al máximo la fuerza del viento. El sector eólico está en constante innovación para desarrollar aerogeneradores cada vez más eficientes y competitivos.
Estas turbinas aprovecharían las corrientes de más altitud
Una variante de la anterior, que busca también el aprovechamiento de las corrientes a grandes alturas. Los primeros rascacielos que llevan integrados estos aerogeneradores, son los del Bahrain World Trade Center: unos puentes hacen de conexión entre ambos edificios, y sustentan 3 enormes turbinas en alrededor de 30 metros de diámetro. Aprovechan las fuertes corrientes del viento del Golfo Pérsico, que se ven acentuadas por la forma de vela que tienen ambos bordes de los rascacielos, y que actúan como embudo. Impresionantes, ¿verdad?
Bahrain World Trade Center, rascacielos con aerogeneradores
Aerogeneradores en fachadas de edificios
Esta manera de aprovechar el viento consigue generar energía casi en cualquier situación, ya que funciona incluso a velocidades bajas. Se trata de una especie de red de paneles, modulables y que conforman como un panal de abeja que cubre las fachadas de los edificios. Están formados de palas con una longitud de 50 cm y que se pueden desplegar para un mayor aprovechamiento. Este sistema modulable es conocido como Wind Cube.
Sí, flotando en el mar. Así son estos aerogeneradores, que están preparados para superar la fuerza de olas de hasta 30 metros. Los molinos se balancean en el agua, pero no se hunden ya que mantienen su línea de flotación al mismo nivel. Flotan pero se amarran con tres tensores al fondo marino, que puede llegar a tener 700 metros de profundidad. Estos aerogeneradores son muy eficientes, ya que aprovechan los vientos marinos, generalmente más fuertes y estables que los de tierra.
Aerogeneradores flotantes, anclados al suelo marino
Es un hito importante, ya que en todo ese año la cobertura de la demanda eléctrica de la energía eólica fue de un 20,9%, superando por una décima la segunda, que fue la nuclear con un 20,8%. En 2013, la generación de eólica fue la más alta de la historia y equivalía al ¡90%! del consumo de todos los hogares españoles.
España supera la cobertura de la nuclear
Sudamérica y Centroamérica han crecido alrededor de 10 veces su capacidad instalada desde el año 2007. Son Brasil, México, Chile, Argentina, Costa Rica y Nicaragua los países líderes, siendo Brasil ya el tercer mercado más importante a nivel global en adquisición de equipos eólicos. El informe de la Asociación Mundial de la Energía Eólica (World Wind Energy Association, WWEA) señala que va seguido de México, Chile, Argentina, Costa Rica y Nicaragua.
Su capacidad ha crecido alrededor de 10 veces desde 2007
Impacto ambiental de la eólica
- El ruido de los aerogeneradores es pequeño: se puede conversar tranquilamente a sus pies, y cuando el viento y el ruido es mayor, el ruido ambiental también lo es. Más o menos corresponde al ruido que puede sentirse de un frigorífico a 50 m.
- El impacto es positivo si tenemos en cuenta las emisiones que evita de CO2 a la atmósfera.
- El mayor parque eólico del mundo es el Centro de Energía Eólica Alta, en California y está formado por 586 turbinas.
- El mayor parque eólico marino es el de London Array, que es también el sexto mayor de los eólicos a nivel mundial. Se encuentra en el exterior del estuario del Támesis a 20 km de las costas. Con 175 turbinas, puede cubrir la demanda de electricidad de 2/3 de la población de Kent.
El parque eólico marino es de London Array
La Turbina de Brush, primera turbina eólica automática