Energía eólica

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

• Ekologia
• Energia

Cómo poner el viento al servicio del hombre

El viento es debido al calentamiento de la superficie terrestre por parte del Sol. El aire caliente tiende a ascender, ocupando su lugar el aire frío procedente de las capas altas de la atmósfera, formando las corrientes de aire que forman el viento. Estas corrientes de aire son una forma de energía cinética que se forma en la naturaleza (la energía solar se transforma en energía cinética) y que el ser humano ha utilizado y aprendido a aprovecharla desde tiempos inmemoriales, como son los veleros y los molinos de viento.

Se estima que la energía solar que se transforma a nivel mundial en energía eólica es suficiente para producir 10x106 kilovatios por hora, lo que supera sobradamente la demanda mundial de energía eléctrica.

La energía eólica tiene grandes ventajas: es gratuita, limpia y renovable y, al estar el viento en todas partes, se puede decir que es una fuente de gran extensión. Otras características que pueden ser consideradas negativas son la no continuidad (no siempre fluye el viento) y la dificultad de acumulación. Para poder aprovechar la energía del viento hay que tener en cuenta dos aspectos: la velocidad del viento y el tipo de máquina que se elige para su aprovechamiento.

En la actualidad existen dos tendencias en el aprovechamiento de la energía eólica: la explotación mediante generadores de baja potencia (150 kW) y la explotación mediante generadores de media y alta potencia. Los primeros se utilizan en lugares aislados, acompañados de otras fuentes de energía y los segundos están conectados a la red eléctrica. Estas últimas requieren ubicaciones geográficas de gran potencial eólico.

Motores de viento

A lo largo de la historia, en general, han existido tres tipos principales de máquinas eólicas: por un lado, el molino tradicional, por otro, el molino de múltiples brazos, utilizado principalmente para bombear el agua, y por último, los generadores de hélice aerodinámica de dos o tres brazos.

Básicamente, todas las máquinas eólicas se pueden agrupar en dos grandes grupos en función de su funcionamiento. En un grupo las aspas del rotor giran por el empuje directo del viento. Según este principio, el extremo de la ladera más alejado del eje difícilmente superará la velocidad del viento. Y es que si el viento empuja una cosa, ésta no puede coger más velocidad que el viento. Por ello, el eje de la máquina gira a una velocidad relativamente baja y dado que los generadores eléctricos utilizados en la actualidad requieren una velocidad de rotor elevada, es necesario multiplicar la velocidad de giro del eje de las aspas una y otra vez para conseguir velocidades de giro adecuadas en el eje del generador.

Esto supone una pérdida de rendimiento y una complicación importante del sistema. Sin embargo, estas máquinas suelen tener una gran superficie de cara al viento, por lo que basta con que el menor movimiento del viento comience a girar los brazos. Además, estas máquinas tienen un momento muy grande, es decir, una gran fuerza y son ideales para realizar trabajos mecánicos como bombeo de agua, trituración de grano, compresión de aire, etc. Dentro de este grupo se encuentran los molinos tradicionales, multi-brazos, y el rotor Savonius, de eje vertical, entre otros. Todas son sencillas y poco eficientes.

La energía eólica genera más puestos de trabajo que cualquier fuente de energía convencional. (B. Corcho.

El principio de funcionamiento del segundo grupo es el mismo que el de las aves y los aviones para volar, es decir, el de mantenerlos. Debido a la especial sección de las palas de las hélices aerodinámicas, normalmente con perfiles liso y convexos, el aire alcanza velocidades diferentes cuando pasa por uno y otro lado del brazo. Esto provoca una diferencia de presión entre las dos caras del brazo. El aire pasa más rápido por la parte convexa que por la parte plana, generando depresión, absorción y generando fuerza de sustentación, que es lo que hace girar los brazos alrededor del eje.

Además, como el coeficiente de contención aumenta con la velocidad de viento, el brazo del generador puede sobrepasar la velocidad del viento, lo que permite la conexión directa del generador eléctrico al eje. Por tanto, es un sistema más eficaz que el anterior. La desventaja de estas máquinas es que son de pequeño par de arranques, es decir, lentas para empezar a moverse. La principal ventaja es la eficiencia, ya que obtienen entre dos y tres veces más energía mecánica que un multi-brazo de un mismo diámetro. Entre los generadores que aprovechan el fenómeno de la contención se encuentran los de doble brazo, tres brazos y los generadores del eje vertical llamado Darrieus. Los dos primeros, de eje horizontal, son los más extendidos. Añadir más aspas o brazos no tiene casi ventaja y aumenta los costes.

Elementos auxiliares de las instalaciones eólicas

Los sistemas eólicos requieren mecanismos adicionales para su correcto funcionamiento. Algunos, como los acumuladores electroquímicos y los sistemas de control de la producción eléctrica, son los mismos que los utilizados en las instalaciones solares fotovoltaicas, mientras que otros son específicos de los sistemas eólicos. Entre ellos se encuentran los sistemas de orientación que garantizan que la hélice siempre está orientada al viento. Los sistemas de regulación protegen a la máquina de fuertes vientos.

El que transforma la energía del viento en energía eléctrica puede ser una dinamo o un alternador. Las dinamos producen corriente continua. Son necesarios cuando se utilizan acumuladores eléctricos, pero el rendimiento no es tan bueno como el de los alternadores. Los alternadores generan corriente alterna que puede ser utilizada directamente o enviada a acumuladores eléctricos mediante rectificación.

Los sistemas de multiplicación de velocidad también son necesarios para conseguir la máxima eficiencia del aerogenerador. Para ello, cajas de engranajes, correas, cadenas, etc. se utilizan.

Ventajas de la energía eólica

Hoy en día está asumido que no hay que tener miedo a que se agoten las fuentes de energía fósiles, sino a las consecuencias que estas generan. El petróleo y el carbón, antes de agotarse, producirán un enorme impacto global, por lo que la necesidad de cambiar el uso de estas fuentes de energía es muy grave. Desde este punto de vista, la necesidad de un fuerte impulso de la energía eólica es evidente. Un parque eólico de 1 MW ubicado en un lugar apropiado ahorra durante un año las siguientes emisiones: 3.900 toneladas de CO2, 75 toneladas de SO2 y 11,5 toneladas de NOX, además de un posible movimiento de tierras de hasta 22.880 m3.

Por otra parte, la industria eólica necesita más mano de obra que otras industrias energéticas. Por ejemplo, para producir 1 TWh de energía eléctrica, la energía nuclear necesita 100 puestos de trabajo, la térmica 116 y la eólica 542. Estos datos los ofreció el World Watch Institute en 1990 y, según los expertos, siguen siendo similares. En cualquier caso, se puede afirmar sin duda que la energía eólica genera más puestos de trabajo que cualquier fuente de energía convencional.

Impactos de la explotación de la energía eólica

A pesar de los beneficios que tiene el uso del viento como fuente de energía, no se puede negar que genera impacto ambiental: el ruido y algunas consecuencias de esta forma de explotación son aves muertas. Además del problema de las aves que quedan atrapadas en las laderas, el impacto en el paisaje puede ser el más duro de todos, al menos para muchos amantes de la naturaleza y montañeros.

Además del problema de las aves que quedan atrapadas en las laderas, el impacto paisajístico es quizás el más duro de todos.

B. Corcho

En cuanto al ruido, una turbina eólica genera dos tipos de ruido, uno mecánico y otro aerodinámico. Se ha conseguido reducir sustancialmente la primera ya que el aumento de la eficiencia de la máquina y la reducción del ruido van unidos. Los segundos son más difíciles de resolver que los generadores están basados en técnicas generadoras de ruido. En general, una instalación eólica no produce más ruido que otra industria de la misma potencia, si bien por su ubicación en entornos naturales se hace más evidente. En cualquier caso, un aerogenerador de 500 kW situado a 400 metros, no supera el nivel máximo de ruido exterior permitido legalmente en una habitación durante la noche.

El principal problema que han tenido hasta la fecha los parques eólicos ha sido su impacto en las aves. Para minimizar este impacto se debe elegir adecuadamente la ubicación del parque eólico, de forma que no se produzcan las mismas circunstancias que ocurrieron en el parque eólico de Tarifa situado en el extremo sur de España, ya que parte del parque estaba situado entre un vertedero y el nido de una colonia de buitres, por lo que murieron 50 aves en los dos primeros años. Se solucionó con el cierre del vertedero. Estadísticamente, cada 14 años muere un ave por turbina, lo que es menor que la mortalidad que producirían las líneas eléctricas, el tráfico o una central térmica relativamente grande a su alrededor.

En cuanto al impacto paisajístico, hay que decir que se trata de un ámbito muy subjetivo: hay quien dice que los molinos de viento que se alinean sobre los montes son algo bello, otros no creen que el paisaje pueda soportar este tipo de manchas. Los tres elementos que generan un impacto visual en los parques eólicos son los aerogeneradores, las líneas eléctricas y los edificios de control. Para mitigar el impacto, los generadores se pintan en colores bajos, enterran los hilos y los edificios se ocultan entre los elementos de la orografía.
,

Otros impactos derivados de la explotación de la energía del viento son la erosión debida a las obras de construcción, los daños a la fauna y flora local, el terreno ocupado por el parque, etc. En cualquier caso, estos son de pequeña envergadura y fácilmente reparables con las medidas adecuadas.

Energía eólica en el País Vasco

En la Comunidad Autónoma del País Vasco y en la Comunidad Foral de Navarra se ha realizado una fuerte apuesta por la energía eólica, especialmente en Navarra. En este último territorio se pretende cubrir el 45% de las necesidades de energía eléctrica en el año 2010. El Plan Energético de Navarra tiene prevista la instalación de 636 megavatios de potencia (por ejemplo, la central nuclear de Santa María de Garoña tiene una potencia de 460 megavatios), de los cuales 220 MW son anteriores al año 2000.

Hasta 1997 había tres parques eólicos en Navarra: Erreniaga, Aritz y Gerinda, de 40, 32 y 115 aerogeneradores, respectivamente. Entre las tres había instalada una potencia de 108 MW. En la Comunidad Autónoma del País Vasco las aspiraciones son menores, ya que el territorio es menor. Según el Plan Territorial Sectorial de Energía Eólica de la CAPV, para el año 2005 se producirán 437.500 megavatios hora anuales, para lo que se instalará una potencia de 175 megavatios.