Energia eòlica

1998/07/01 Etxaide, Maider Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ekologia
• Energia

Com posar el vent al servei de l'home

El vent és degut a l'escalfament de la superfície terrestre per part del Sol. L'aire calent tendeix a ascendir, ocupant el seu lloc l'aire fred procedent de les capes altes de l'atmosfera, formant els corrents d'aire que formen el vent. Aquests corrents d'aire són una forma d'energia cinètica que es forma en la naturalesa (l'energia solar es transforma en energia cinètica) i que l'ésser humà ha utilitzat i après a aprofitar-la des de temps immemorials, com són els velers i els molins de vent.

S'estima que l'energia solar que es transforma a nivell mundial en energia eòlica és suficient per a produir 10x106 quilowatts per hora, la qual cosa supera àmpliament la demanda mundial d'energia elèctrica.

L'energia eòlica té grans avantatges: és gratuïta, neta i renovable i, en estar el vent a tot arreu, es pot dir que és una font de gran extensió. Altres característiques que poden ser considerades negatives són la no continuïtat (no sempre flueix el vent) i la dificultat d'acumulació. Per a poder aprofitar l'energia del vent cal tenir en compte dos aspectes: la velocitat del vent i el tipus de màquina que es tria per al seu aprofitament.

En l'actualitat existeixen dues tendències en l'aprofitament de l'energia eòlica: l'explotació mitjançant generadors de baixa potència (150 kW) i l'explotació mitjançant generadors de mitjana i alta potència. Els primers s'utilitzen en llocs aïllats, acompanyats d'altres fonts d'energia i els segons estan connectats a la xarxa elèctrica. Aquestes últimes requereixen ubicacions geogràfiques de gran potencial eòlic.

Motors de vent

Al llarg de la història, en general, han existit tres tipus principals de màquines eòliques: d'una banda, el molí tradicional, per un altre, el molí de múltiples braços, utilitzat principalment per a bombar l'aigua, i finalment, els generadors d'hèlix aerodinàmica de dos o tres braços.

Bàsicament, totes les màquines eòliques es poden agrupar en dos grans grups en funció del seu funcionament. En un grup les aspes del rotor giren per l'embranzida directa del vent. Segons aquest principi, l'extrem del vessant més allunyat de l'eix difícilment superarà la velocitat del vent. I és que si el vent empeny una cosa, aquesta no pot agafar més velocitat que el vent. Per això, l'eix de la màquina gira a una velocitat relativament baixa i atès que els generadors elèctrics utilitzats en l'actualitat requereixen una velocitat de rotor elevada, és necessari multiplicar la velocitat de gir de l'eix de les aspes una vegada i una altra per a aconseguir velocitats de gir adequades en l'eix del generador.

Això suposa una pèrdua de rendiment i una complicació important del sistema. No obstant això, aquestes màquines solen tenir una gran superfície de cara al vent, per la qual cosa n'hi ha prou que el menor moviment del vent comenci a girar els braços. A més, aquestes màquines tenen un moment molt gran, és a dir, una gran força i són ideals per a fer treballs mecànics com a bombament d'aigua, trituració de gra, compressió d'aire, etc. Dins d'aquest grup es troben els molins tradicionals, multi-braços, i el rotor Savonius, d'eix vertical, entre altres. Totes són senzilles i poc eficients.

L'energia eòlica genera més llocs de treball que qualsevol font d'energia convencional. (B. Suro.

El principi de funcionament del segon grup és el mateix que el dels ocells i els avions per a volar, és a dir, el de mantenir-los. A causa de l'especial secció de les pales de les hèlixs aerodinàmiques, normalment amb perfils llis i convexos, l'aire aconsegueix velocitats diferents quan passa per un i un altre costat del braç. Això provoca una diferència de pressió entre les dues cares del braç. L'aire passa més ràpid per la part convexa que per la part plana, generant depressió, absorció i generant força de sustentació, que és el que fa girar els braços al voltant de l'eix.

A més, com el coeficient de contenció augmenta amb la velocitat de vent, el braç del generador pot sobrepassar la velocitat del vent, la qual cosa permet la connexió directa del generador elèctric a l'eix. Per tant, és un sistema més eficaç que l'anterior. El desavantatge d'aquestes màquines és que són de petit parell d'arrencades, és a dir, lentes per a començar a moure's. El principal avantatge és l'eficiència, ja que obtenen entre dues i tres vegades més energia mecànica que un multi-braç d'un mateix diàmetre. Entre els generadors que aprofiten el fenomen de la contenció es troben els de doble braç, tres braços i els generadors de l'eix vertical anomenat Darrieus. Els dos primers, d'eix horitzontal, són els més estesos. Afegir més aspes o braços no té gairebé avantatge i augmenta els costos.

Elements auxiliars de les instal·lacions eòliques

Els sistemes eòlics requereixen mecanismes addicionals per al seu correcte funcionament. Alguns, com els acumuladors electroquímics i els sistemes de control de la producció elèctrica, són els mateixos que els utilitzats en les instal·lacions solars fotovoltaiques, mentre que uns altres són específics dels sistemes eòlics. Entre ells es troben els sistemes d'orientació que garanteixen que l'hèlix sempre està orientada al vent. Els sistemes de regulació protegeixen a la màquina de forts vents.

El que transforma l'energia del vent en energia elèctrica pot ser una dinamo o un alternador. Les dinamos produeixen corrent continu. Són necessaris quan s'utilitzen acumuladors elèctrics, però el rendiment no és tan bo com el dels alternadors. Els alternadors generen corrent altern que pot ser utilitzada directament o enviada a acumuladors elèctrics mitjançant rectificació.

Els sistemes de multiplicació de velocitat també són necessaris per a aconseguir la màxima eficiència de l'aerogenerador. Per a això, caixes d'engranatges, corretges, cadenes, etc. s'utilitzen.

Avantatges de l'energia eòlica

Avui dia està assumit que no cal tenir por al fet que s'esgotin les fonts d'energia fòssils, sinó a les conseqüències que aquestes generen. El petroli i el carbó, abans d'esgotar-se, produiran un enorme impacte global, per la qual cosa la necessitat de canviar l'ús d'aquestes fonts d'energia és molt greu. Des d'aquest punt de vista, la necessitat d'un fort impuls de l'energia eòlica és evident. Un parc eòlic d'1 MW situat en un lloc apropiat estalvia durant un any les següents emissions: 3.900 tones de CO?, 75 tones de SO2 i 11,5 tones de NOX, a més d'un possible moviment de terres de fins a 22.880 m³.

D'altra banda, la indústria eòlica necessita més mà d'obra que altres indústries energètiques. Per exemple, per a produir 1 TWh d'energia elèctrica, l'energia nuclear necessita 100 llocs de treball, la tèrmica 116 i l'eòlica 542. Aquestes dades els va oferir el World Watch Institute en 1990 i, segons els experts, continuen sent similars. En qualsevol cas, es pot afirmar sens dubte que l'energia eòlica genera més llocs de treball que qualsevol font d'energia convencional.

Impactes de l'explotació de l'energia eòlica

Malgrat els beneficis que té l'ús del vent com a font d'energia, no es pot negar que genera impacte ambiental: el soroll i algunes conseqüències d'aquesta forma d'explotació són ocells morts. A més del problema dels ocells que queden atrapades en els vessants, l'impacte en el paisatge pot ser el més dur de tots, almenys per a molts amants de la naturalesa i muntanyencs.

A més del problema dels ocells que queden atrapades en els vessants, l'impacte paisatgístic és potser el més dur de tots.

B. Suro

Quant al soroll, una turbina eòlica genera dos tipus de soroll, un mecànic i un altre aerodinàmic. S'ha aconseguit reduir substancialment la primera ja que l'augment de l'eficiència de la màquina i la reducció del soroll van units. Els segons són més difícils de resoldre que els generadors estan basats en tècniques generadores de soroll. En general, una instal·lació eòlica no produeix més soroll que una altra indústria de la mateixa potència, si bé per la seva ubicació en entorns naturals es fa més evident. En qualsevol cas, un aerogenerador de 500 kW situat a 400 metres, no supera el nivell màxim de soroll exterior permès legalment en una habitació durant la nit.

El principal problema que han tingut fins avui els parcs eòlics ha estat el seu impacte en els ocells. Per a minimitzar aquest impacte s'ha de triar adequadament la ubicació del parc eòlic, de manera que no es produeixin les mateixes circumstàncies que van ocórrer al parc eòlic de Tarifa situat en l'extrem sud d'Espanya, ja que part del parc estava situat entre un abocador i el niu d'una colònia de voltors, per la qual cosa van morir 50 ocells en els dos primers anys. Es va solucionar amb el tancament de l'abocador. Estadísticament, cada 14 anys mor un ocell per turbina, la qual cosa és menor que la mortalitat que produirien les línies elèctriques, el trànsit o una central tèrmica relativament gran al seu voltant.

Quant a l'impacte paisatgístic, cal dir que es tracta d'un àmbit molt subjectiu: hi ha qui diu que els molins de vent que s'alineen sobre les muntanyes són una cosa bella, uns altres no creuen que el paisatge pugui suportar aquest tipus de taques. Els tres elements que generen un impacte visual als parcs eòlics són els aerogeneradors, les línies elèctriques i els edificis de control. Per a mitigar l'impacte, els generadors es pinten en colors baixos, enterran els fils i els edificis s'oculten entre els elements de l'orografia.
,

Altres impactes derivats de l'explotació de l'energia del vent són l'erosió deguda a les obres de construcció, els danys a la fauna i flora local, el terreny ocupat pel parc, etc. En qualsevol cas, aquests són de petita envergadura i fàcilment reparables amb les mesures adequades.

Energia eòlica al País Basc

En la Comunitat Autònoma del País Basc i en la Comunitat Foral de Navarra s'ha realitzat una forta aposta per l'energia eòlica, especialment a Navarra. En aquest últim territori es pretén cobrir el 45% de les necessitats d'energia elèctrica l'any 2010. El Pla Energètic de Navarra té prevista la instal·lació de 636 megavats de potència (per exemple, la central nuclear de Santa María de Garoña té una potència de 460 megavats), dels quals 220 MW són anteriors a l'any 2000.

Fins a 1997 hi havia tres parcs eòlics a Navarra: Erreniaga, Aritz i Gerinda, de 40, 32 i 115 aerogeneradors, respectivament. Entre les tres hi havia instal·lada una potència de 108 MW. En la Comunitat Autònoma del País Basc les aspiracions són menors, ja que el territori és menor. Segons el Pla Territorial Sectorial d'Energia Eòlica de la CAPV, per a l'any 2005 es produiran 437.500 megavats hora anuals, per al que s'instal·larà una potència de 175 megavats.