Enerxía eólica

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

• Ekologia
• Energia

Como pór o vento ao servizo do home

O vento é debido ao quecemento da superficie terrestre por parte do Sol. O aire quente tende a ascender, ocupando o seu lugar o aire frío procedente das capas altas da atmosfera, formando as correntes de aire que forman o vento. Estas correntes de aire son una forma de enerxía cinética que se forma na natureza (a enerxía solar transfórmase en enerxía cinética) e que o ser humano utilizou e apreso a aproveitala desde tempos inmemoriais, como son os veleiros e os muíños de vento.

Estímase que a enerxía solar que se transforma a nivel mundial en enerxía eólica é suficiente paira producir 10x106 quilowatts por hora, o que supera sobradamente a demanda mundial de enerxía eléctrica.

A enerxía eólica ten grandes vantaxes: é gratuíta, limpa e renovable e, ao estar o vento en todas partes, pódese dicir que é una fonte de gran extensión. Outras características que poden ser consideradas negativas son a non continuidade (non sempre flúe o vento) e a dificultade de acumulación. Paira poder aproveitar a enerxía do vento hai que ter en conta dous aspectos: a velocidade do vento e o tipo de máquina que se elixe paira o seu aproveitamento.

Na actualidade existen dúas tendencias no aproveitamento da enerxía eólica: a explotación mediante xeradores de baixa potencia (150 kW) e a explotación mediante xeradores de media e alta potencia. Os primeiros utilízanse en lugares illados, acompañados doutras fontes de enerxía e os segundos están conectados á rede eléctrica. Estas últimas requiren localizacións xeográficas de gran potencial eólico.

Motores de vento

Ao longo da historia, en xeral, existiron tres tipos principais de máquinas eólicas: por unha banda, o muíño tradicional, por outro, o muíño de múltiples brazos, utilizado principalmente paira bombear a auga, e por último, os xeradores de hélice aerodinámica de dous ou tres brazos.

Basicamente, todas as máquinas eólicas pódense agrupar en dous grandes grupos en función do seu funcionamento. Nun grupo as aspas do rotor viran polo empuxe directo do vento. Segundo este principio, o extremo da ladeira máis afastado do eixo dificilmente superará a velocidade do vento. E é que si o vento empuxa una cousa, esta non pode coller máis velocidade que o vento. Por iso, o eixo da máquina vira a unha velocidade relativamente baixa e dado que os xeradores eléctricos utilizados na actualidade requiren una velocidade de rotor elevada, é necesario multiplicar a velocidade de xiro do eixo das aspas unha e outra vez paira conseguir velocidades de xiro adecuadas no eixo do xerador.

Isto supón una perda de rendemento e una complicación importante do sistema. Con todo, estas máquinas adoitan ter una gran superficie de face ao vento, polo que abonda con que o menor movemento do vento comece a virar os brazos. Ademais, estas máquinas teñen un momento moi grande, é dicir, una gran forza e son ideais paira realizar traballos mecánicos como bombeo de auga, trituración de gran, compresión de aire, etc. Dentro deste grupo atópanse os muíños tradicionais, multi-brazos, e o rotor Savonius, de eixo vertical, entre outros. Todas son sinxelas e pouco eficientes.

A enerxía eólica xera máis postos de traballo que calquera fonte de enerxía convencional. (B. Cortiza.

O principio de funcionamento do segundo grupo é o mesmo que o das aves e os avións paira voar, é dicir, o de mantelos. Debido á especial sección das pas das hélices aerodinámicas, normalmente con perfís liso e convexos, o aire alcanza velocidades diferentes cando pasa por un e outro lado do brazo. Isto provoca una diferenza de presión entre as dúas caras do brazo. O aire pasa máis rápido pola parte convexa que pola parte plana, xerando depresión, absorción e xerando forza de sustentación, que é o que fai virar os brazos ao redor do eixo.

Ademais, como o coeficiente de contención aumenta coa velocidade de vento, o brazo do xerador pode exceder a velocidade do vento, o que permite a conexión directa do xerador eléctrico ao eixo. Por tanto, é un sistema máis eficaz que o anterior. A desvantaxe destas máquinas é que son de pequeno par de arranques, é dicir, lentas paira empezar a moverse. A principal vantaxe é a eficiencia, xa que obteñen entre dúas e tres veces máis enerxía mecánica que un multi-brazo dun mesmo diámetro. Entre os xeradores que aproveitan o fenómeno da contención atópanse os de dobre brazo, tres brazos e os xeradores do eixo vertical chamado Darrieus. Os dous primeiros, de eixo horizontal, son os máis estendidos. Engadir máis aspas ou brazos non ten case vantaxe e aumenta os custos.

Elementos auxiliares das instalacións eólicas

Os sistemas eólicos requiren mecanismos adicionais paira o seu correcto funcionamento. Algúns, como os acumuladores electroquímicos e os sistemas de control da produción eléctrica, son os mesmos que os utilizados nas instalacións solares fotovoltaicas, mentres que outros son específicos dos sistemas eólicos. Entre eles atópanse os sistemas de orientación que garanten que a hélice sempre está orientada ao vento. Os sistemas de regulación protexen á máquina de fortes ventos.

O que transforma a enerxía do vento en enerxía eléctrica pode ser una dinamo ou un alternador. As dinamos producen corrente continua. Son necesarios cando se utilizan acumuladores eléctricos, pero o rendemento non é tan bo como o dos alternadores. Os alternadores xeran corrente alterna que pode ser utilizada directamente ou enviada a acumuladores eléctricos mediante rectificación.

Os sistemas de multiplicación de velocidade tamén son necesarios paira conseguir a máxima eficiencia do aeroxerador. Paira iso, caixas de engrenaxes, correas, cadeas, etc. utilízanse.

Vantaxes da enerxía eólica

Hoxe en día está asumido que non hai que ter medo a que se esgoten as fontes de enerxía fósiles, senón ás consecuencias que estas xeran. O petróleo e o carbón, antes de esgotarse, producirán un enorme impacto global, polo que a necesidade de cambiar o uso destas fontes de enerxía é moi grave. Desde este punto de vista, a necesidade dun forte impulso da enerxía eólica é evidente. Un parque eólico de 1 MW situado nun lugar apropiado aforra durante un ano as seguintes emisións: 3.900 toneladas de CO2, 75 toneladas de SO2 e 11,5 toneladas de NOX, ademais dun posible movemento de terras de até 22.880 m3.

Por outra banda, a industria eólica necesita máis man de obra que outras industrias enerxéticas. Por exemplo, paira producir 1 TWh de enerxía eléctrica, a enerxía nuclear necesita 100 postos de traballo, a térmica 116 e a eólica 542. Estes datos ofreceunos o World Watch Institute en 1990 e, segundo os expertos, seguen sendo similares. En calquera caso, pódese afirmar sen dúbida que a enerxía eólica xera máis postos de traballo que calquera fonte de enerxía convencional.

Impactos da explotación da enerxía eólica

A pesar dos beneficios que ten o uso do vento como fonte de enerxía, non se pode negar que xera impacto ambiental: o ruído e algunhas consecuencias desta forma de explotación son aves mortas. Ademais do problema das aves que quedan atrapadas nas ladeiras, o impacto na paisaxe pode ser o máis duro de todos, polo menos paira moitos amantes da natureza e montañeiros.

Ademais do problema das aves que quedan atrapadas nas ladeiras, o impacto paisaxístico é quizais o máis duro de todos.

B. Cortiza

En canto ao ruído, una turbina eólica xera dous tipos de ruído, un mecánico e outro aerodinámico. Conseguiuse reducir substancialmente a primeira xa que o aumento da eficiencia da máquina e a redución do ruído van unidos. Os segundos son máis difíciles de resolver que os xeradores están baseados en técnicas xeradoras de ruído. En xeral, una instalación eólica non produce máis ruído que outra industria da mesma potencia, aínda que pola súa localización en contornas naturais faise máis evidente. En calquera caso, un aeroxerador de 500 kW situado a 400 metros, non supera o nivel máximo de ruído exterior permitido legalmente nunha habitación durante a noite.

O principal problema que tiveron até a data os parques eólicos foi o seu impacto nas aves. Paira minimizar este impacto débese elixir adecuadamente a localización do parque eólico, de forma que non se produzan as mesmas circunstancias que ocorreron no parque eólico de Tarifa situado no extremo sur de España, xa que parte do parque estaba situado entre un vertedoiro e o niño dunha colonia de voitres, polo que morreron 50 aves nos dous primeiros anos. Solucionouse co peche do vertedoiro. Estatisticamente, cada 14 anos morre un ave por turbina, o que é menor que a mortalidade que producirían as liñas eléctricas, o tráfico ou una central térmica relativamente grande á súa ao redor.

En canto ao impacto paisaxístico, hai que dicir que se trata dun ámbito moi subxectivo: hai quen di que os muíños de vento que se aliñan sobre os montes son algo belo, outros non creen que a paisaxe poida soportar este tipo de manchas. Os tres elementos que xeran un impacto visual nos parques eólicos son os aeroxeradores, as liñas eléctricas e os edificios de control. Paira mitigar o impacto, os xeradores píntanse en cores baixas, enterran os fíos e os edificios ocúltanse entre os elementos da orografía.
,

Outros impactos derivados da explotación da enerxía do vento son a erosión debida ás obras de construción, os danos á fauna e flora local, o terreo ocupado polo parque, etc. En calquera caso, estes son de pequena envergadura e facilmente reparables coas medidas adecuadas.

Enerxía eólica no País Vasco

Na Comunidade Autónoma do País Vasco e na Comunidade Foral de Navarra realizouse una forte aposta pola enerxía eólica, especialmente en Navarra. Neste último territorio preténdese cubrir o 45% das necesidades de enerxía eléctrica no ano 2010. O Plan Enerxético de Navarra ten prevista a instalación de 636 megawatts de potencia (por exemplo, a central nuclear de Santa María de Garoña ten una potencia de 460 megawatts), dos cales 220 MW son anteriores ao ano 2000.

Até 1997 había tres parques eólicos en Navarra: Erreniaga, Aritz e Gerinda, de 40, 32 e 115 aeroxeradores, respectivamente. Entre as tres había instalada una potencia de 108 MW. Na Comunidade Autónoma do País Vasco as aspiracións son menores, xa que o territorio é menor. Segundo o Plan Territorial Sectorial de Enerxía Eólica da CAPV, paira o ano 2005 produciranse 437.500 megawatts hora anuais, paira o que se instalará una potencia de 175 megawatts.