ENERGÍA EOLICA




Índice
Introducción




ENERGIA EOLICA
1. Origen
La energía eólica tiene su origen en la solar, mas específicamente en el calentamiento diferencial de masas de aire por el Sol, ya sea por diferencias de latitud (vientos globales) o el terreno (mar-tierra o vientos locales).

Las diferencias de radiación entre distintos puntos de la Tierra generan diversas areas térmicas y los desequilibrios de temperatura provocan cambios de densidad en las masas de aire que se traducen en variaciones de presión.

De los sistemas de vientos globales, uno de los mas importantes es el de los alisios, el cual tiene su origen en el mayor calentamiento de la región ecuatorial. En general, este sistema es activo entre las latitudes de 30 grados norte y sur, por lo que es de alta relevancia para la región de América Central.

De la energía solar que llega a la Tierra por radiación (unos 1.018 kWh por año), sólo alrededor del 0,25% se convierte en corrientes de aire. Esta cantidad es todavía 25 veces mayor al consumo energético total mundial.

Ladirección del viento esta determinada por efectos topograficos y por la rotación de la Tierra. Es de gran importancia el conocimiento de las direcciones dominantes para instalar los equipos que extraeran la energía proveniente de este recurso. Los aerogeneradores se deben colocar en lugares donde exista la menor cantidad de obstaculos posibles en estas direcciones.

2. Concepto
La Energía Eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas.
La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Su principal inconveniente es la intermitencia del viento.
El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, Dios de los Vientos en la mitología griega. La Energía Eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
3. Unidades de la energía eólica
Cuando hablamos de energía eólica, o de cualquier tipo de planta de energía,  siempre se mencionan medidas de energía que son habituales en el campo ¿cómo se mide?

Los vatios (W) son una medida utilizada tanto para la potencia de cierto aparato eléctrico, como para el consumo del mismo o la energía que estos desarrollan en el caso de las energías renovables. Si consume mucho lamedida es kilovatios (kW), que equivale a mil vatios. Si es mas grande todavía, se mide en megavatios (MW), que es un millón de vatios o mil kilovatios.

Por ejemplo la potencia de una turbina eólica  puede ser de 2 a 15 MW. ¿Qué significa esto? Que lo maximo que pueden desarrollar en un momento dado es de 2 a 15 megavatios de electricidad. 

Cuando se habla de kilovatio hora (kWh), se refiere la cantidad de energía que se desarrolla durante una hora con una potencia de un kilovatio. 
Otra forma de dar a conocer la potencia de una planta de energía es hablando de megavatios año, que serían la potencia de la planta por 24 por 365. Estas medidas por lo general son picos maximos, y en la mayoría de las ocasiones no se alcanzan esos picos.

4. Produccion y Obtencion.
La energía del viento esta relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de areas de alta presión atmosférica hacia areas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.
Los vientos son generados a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2 % de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las areas vecinas situadas sobre las masas continentales.
Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto mas liviana y se eleva. El aire mas frío y mas pesado que provienede los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.
Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las rafagas en espacios de tiempo breves, y valores maximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad maxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada 'cut-in speed', y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada 'cut-out speed'.
La energía del viento es utilizada mediante el uso de maquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecanica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las maquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.
En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecanico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable,suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.
Un molino es una maquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto.

5. Utilidad
El uso de la energía eólica data de muchos siglos atras, a ejemplo de esto tenemos diferentes formas de navegación que fueron creadas en base al impulso que les proporcionaba el viento al entrar en contacto con sus velas, también tenemos el caso de molinos de viento que fueron ocupados para tareas diarias como para moler el cereales, o bien en casos emblematicos donde quedaron registrados en la historia como en los inolvidables relatos de Don Quijote.
En la actualidad, el uso mas común de la energía eólica, y cuya tendencia aumenta día a día, es para la generación de energía eléctrica.
La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estandares actuales, con capacidades de 20 a 30 kW cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos sitios.

6.Aerogeneradores
Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el viento (turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecanica a un rotor héliceque, a través de un sistema de transmisión mecanico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternadortrifasico, que convierte la energía mecanica rotacional en energía eléctrica.
Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el tipo de generador, etc.
Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólica, distanciados unos de otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de las palas.
Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red.
Ya en la primera mitad del siglo XX, la generación de energía eléctrica con rotores eólicos fue bastante popular en casas aisladas situadas en zonas rurales.
En Europa se distingue claramente un modelo centro-europeo, donde los aerogeneradores llegan a ubicarse en pequeñas agrupaciones en las cercanías de las ciudades alemanas, danesas, neerlandesas, y un modelo español, donde los aerogeneradores formanagrupaciones (a veces de gran tamaño) en las zonas montañosas donde el viento es frecuente, normalmente alejadas de los núcleos de población.
La energía eólica se esta volviendo mas popular en la actualidad, al haber demostrado la viabilidad industrial, y nació como búsqueda de una diversificación en el abanico de generación eléctrica ante un crecimiento de la demanda y una situación geopolítica cada vez mas complicada en el ambito de los combustibles tradicionales

7. Partes de un auto generador
La góndola
Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplcador y el generador eléctrico. El personal de servicio puede entrar en la góndola desde la torre de la turbina. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir las palas y el buje.
Las palas del rotor
Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
El buje
El buje del rotor esta acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
El eje de baja velocidad
Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.) El eje contiene conductos del sistema hidraúlico para permitir el funcionamiento de los frenos aerodinamicos.
El multiplicador
Tiene a su izquierda el eje de baja velocidad. Permite que el eje de alta velocidad que esta a su derecha gire 50 veces mas rapido que el eje de baja velocidad.
El eje de altavelocidad
Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Esta equipado con yn freno de disco mecanico de emergencia. El freno mecanico se utiliza en caso de fallo del freno aerodinamico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

El generador eléctrico
Suele ser un generador asincrono o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia maxima suele estar entre 500 y 1.500 kW.
El controlador electrónico
Es un ordenador que contínuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador), automaticamente para el aerogenerador y llama al ordenador del operario encargado de la turbina a través de un enlace telefónico mediante modem.
La unidad de refrigeración
Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Ademas contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
La torre
Soporta la góndola y el rotor. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo. Una turbina moderna de 600 kW tendra una torre de 40 a 60 metros (la altura de un edificio de 13 a 20 plantas).
Las torres pueden ser bien torres tubulares (como la mostrada en el dibujo) o torres de celosia. Las torres tubulares son mas seguras para el personal demantenimiento de las turbinas ya que pueden usar una escalera interior para acceder a la parte superior de la turbina. La principal ventaja de las torres de celosia es que son mas baratas.
8. Funcionamiento
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 esta unido a un conjunto de transmisión mecanica o multiplicadora y, finalmente, a un generador eléctrico, ubicados ambos en la barquilla suspendida en lo alto de la torre.

9. Ventajas
Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climatico.
Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas aridas y muy empinadas para ser cultivables.
Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
Su instalación es rapida, entre 4 meses y 9 meses
Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando lascondiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la energía solar fotovoltaica, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación.
Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es mas fuerte, mas constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.
Efecto discoteca, aparece cuando el sol esta detras de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, lo que puede ser muy estresante.
La presencia de los operadores en los parques eólicos, en lugares antes poco habitados, afecta la fauna.

10.Desventajas
Para evacuar la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar situados ademas en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensión que sean capaces de conducir el maximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación. Sin embargo, la media de tensión a conducir sera mucho mas baja. Esto significa poner cables 4 veces mas gruesos, y a menudo torres mas altas, para acomodar correctamente los picos de viento.
Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas 'instantaneamente' (aumentando la producción de las centrales térmicas), pues sino se hace así se producirían, y de hecho se producen apagones generalizados por bajada de tensión. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. Pero la energía eléctrica producida no es almacenable: es instantaneamente consumida o perdida.
Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos aunque es bastante mas facil asegurarse de que la red a la que se va a conectar sea fuerte y estable.
Uno de los grandes inconvenientes de este tipode generación, es la dificultad intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchísimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema.
Ademas de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para poder mover las aspas, existe también una limitación superior: una maquina puede estar generando al maximo de su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para sobrepasar las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente de la producción eléctrica, a pesar de haber viento en abundancia, y otro factor mas de incertidumbre a la hora de contar con esta energía en la red eléctrica de consumo.

11. Central eólica
El parque eólico es una central eléctrica donde la producción de la energía eléctrica se consigue a partir de la fuerza del viento, mediante aerogeneradores que aprovechan las corrientes de aire.
El viento es un efecto derivado del calentamiento desigual de la superficie de la Tierra por el Sol.
El principal problema de los parques eólicos esla incertidumbre respecto a la disponibilidad de viento cuando se necesita. Lo que implica que la energía eólica no puede ser utilizada como fuente de energía única y deba estar respaldada siempre por otras fuentes de energéticas con mayor capacidad de regulación (térmicas, nucleares, hidroeléctricas, etc.).
Para aprovechar la energía eólica se utilizan los aerogeneradores. Y un aerogenerador es un generador de electricidad activado por la acción del viento.
12. Partes de la central
Sistema de control
La torre: mantiene la góndola a gran altura donde la velocidad del viento es mayor
El transformador: la electricidad generada es transformada a alta tensión para su próximo transportes a la red.
Multiplicador: esta acoplado al rotor y es un sistemas de transmisión por engranajes que aumenta la velocidad de giro del rotor.
Generador: dispositivo que transforma el movimiento de giro del multiplicador en electricidad
Rotor: es el elemento que convierte la energía del viento en energía mecanica. Esta formada por varias palas que contiene la misma forma que ala de un avión y giran cuando sopla el viento. Los que mejor funciona y mayor rendimiento tienen son las 3 palas, conocidas como tripala.
La góndola: es la parte que se soporta encima de la torre y que contiene al multiplicador y generador
Tendido eléctrico
13. ¿Renovable o no?
El gran beneficio medioambiental que reporta el aprovechamiento del viento para la generación de energía eléctrica viene dado, en primer lugar, por los niveles de emisiones gaseosas evitados, en comparación con losproducidos en centrales térmicas. En definitiva, contribuye a la estabilidad climatica del planeta. Un desarrollo importante de la energía eléctrica de origen eólico puede ser, por tanto, una de las medidas mas eficaces para evitar el efecto invernadero ya que, a nivel mundial, se considera que el sector eléctrico es responsable del 29% de las emisiones de CO2 del planeta
Como energía renovable que es contribuye minimizar el calentamiento global. Si nos centramos en las ventajas sociales y económicas que nos incumben de una manera mucho mas directa son mayores que los beneficios que nos aportan las energías convencionales. El desarrollo de este tipo de energía puede reforzar la competitividad general de la industria y tener efectos positivos y tangibles en el desarrollo regional, la cohesión económica y social y el empleo.
La industria eólica es un sector con indudable futuro. Las repercusiones que en materia de empleo esta teniendo y va a tener esta dinamica inversión son sin duda importantes. Este despliegue de la energía eólica puede ser una característica clave del desarrollo regional con el objetivo de dar lugar a una mayor cohesión social y económica.
Los fondos invertidos a escala regional en el desarrollo de las fuentes de energía renovables pueden contribuir a elevar los niveles de vida y de renta de las regiones menos favorecidas o en declive mediante la utilización de recursos locales, generando empleos permanentes a nivel local y creando nuevas oportunidades para la agricultura. Las energías renovables contribuyen de esta forma al desarrollo de lasregiones menos favorecidas, cuyos recursos naturales encuentran así una oportunidad.
La energía eólica supone una evidente contribución al autoabastecimiento energético. A pesar de que las ventajas medioambientales de la energía eólica son incuestionables, y de que existe un amplio consenso en nuestra sociedad sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones eólicas y el respeto por el medio ambiente, son muchos los que consideran que la instalación concreta de un parque eólico puede producir impactos ambientales negativos, que dependeran del emplazamiento elegido. Aunque muchas de ellas se encuentran en emplazamientos reservados.
14. Aportes
La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climatico. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto.
Es una de las fuentes mas baratas, puede competir e rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible mas barato), las centrales de combustible e incluso con la energía nuclear, si se Se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que beneficia la atmósfera, el suelo, el agua, la fauna, la vegetación, etc.
Evita la contaminación que conlleva el transporte de los combustibles; gas, petróleo, gasoil, carbón. Reduce el intenso trafico marítimo y terrestre cerca de las centrales. Suprime los riesgos de accidentes duranteestos transportes: desastres con petroleros (traslados de residuos nucleares, etc). No hace necesaria la instalación de líneas de abastecimiento: Canalizaciones a las refinerías o las centrales de gas.
La utilización de la energía eólica para la generación de electricidad presenta nula incidencia sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras.
15. Impacto ambiental
ambientales de poca importancia. El requerimiento de material y de superficie es relativamente escaso. Sin embargo, cuando se utilizan aceros y material plastico, se generan problemas ambientales durante la fabricación de estos materiales.
 
No obstante, el funcionamiento de estos sistemas de generación energética produce cierta contaminación ambiental a saber:
 
-    Emisión de ruido
 
-    Degradación del aspecto paisajístico
 
-    Peligro de accidentes por desprendimiento de palas del rotor
 
-    Interferencias electromagnéticas
 
-    Impacto sobre cierto tipo de fauna (aves)
 
La generación de ruido depende de la velocidad de las palas. Los rotores que giran a mayor velocidad producen mas ruido.
 
Las instalaciones mas antiguas alcanzaban niveles de emisión sonora de 130 dB(A). En las instalaciones mas pequeñas, el sonido del viento generalmente es mas fuerte que el ruido generado por el movimiento de las palas. Mediante la optimización aerodinamica de las palas y del blindaje del motor y generador, se han podido minimizarlos ruidos en las instalaciones mas modernas. Estas instalaciones deben ubicarse a una distancia prudencial de zonas habitadas (unos 100 m) para proteger a los habitantes de las emisiones sonoras. 
 
No es posible evitar la degradación del paisaje. La magnitud de la contaminación dependera de las condiciones naturales y de la intensidad del aprovechamiento de la fuerza eólica. Los parques eólicos afectan mas el paisaje que las instalaciones aisladas.
 
La influencia que estas instalaciones ejercen sobre los campos electromagnéticos se observan en primera línea con las grandes instalaciones, donde se usan rotores metalicos, y conduce, en algunos casos, a perturbaciones de la transmisión radial. En los modernos parques eólicos, donde las palas de los rotores son de fibra de vidrio, tales perturbaciones ya no existen.
 
El riesgo de accidentes por desprendimiento de palas de rotores puede prevenirse mediante un adecuado y regular control y mantenimiento y guardando las distancias de seguridad cuando se construyen viviendas.