Contra pronóstico, hoy la energía eólica crece de forma imparable en España y bate récords. Se ha convertido en la demostración de que las energías renovables pueden contribuir a transformar el modelo energético.

Si se colocan seis aerogeneradores imaginarios de última tecnología (1,5 MW de potencia y 77 metros de diámetro de rotor) en cada kilómetro cuadrado de las áreas terrestres con los mejores vientos del planeta, la potencia eléctrica que se obtendría sería de 72 teravatios(TW)2, que son 72 billones de vatios, y podría reemplazar 54.000 millones de toneladas equivalentes de petróleo (Mtep). Es decir: el aprovechamiento del viento cubriría diez veces el consumo de electricidad mundial del año 2002 (14.700 TWh)3. El terreno realmente afectado por infraestructuras eólicas no superaría los 250.000 km2: 0,0005 veces toda la superficie del planeta. Esto es un simple ejemplo para valorar el potencial eolico existente. Pero empecemos por el principio.

La fuerza del viento se ha utilizado principalmente como medio de locomoción. Hay constancia de dibujos egipcios, datados hace 5000 años, de barcos con velas para trasladarse por el Nilo. Posteriormente y ya en los siglos V y VI (DC) hay constancia de los primeros artilugios eólicos que eran de eje vertical, utilizados para moler grano y bombear agua. En el siglo XI los molinos de viento eran utilizados de forma extensiva en todo Oriente Medio, siendo introducidos en Europa en el siglo XIII como consecuencia de las cruzadas. Hasta la aparición de la máquina de vapor durante la revolución industrial, los molinos de viento tuvieron una gran importancia en el desarrollo económico de Europa. En la década de 1970, y como consecuencia de la crisis energética, los países desarrollados inciden en el plano de la investigación y el desarrollo, apareciendo la tecnología que permitiría la producción de las actuales turbinas eólicas. A partir de este momento se usará la fuerza del viento para generar energía eléctrica.

La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas 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 el dibujo se pueden ver sus diferentes partes:

Partes de un molino eólico

1. Cimientos: los aerogeneradores sufren esfuerzos intensos por la acción de viento.
2. Conexión a red eléctrica: la energía eléctrica generada se vierte a red.
3. Torre: es necesaria porque se cumple una ley que expresa que la velocidad del viento aumenta con la altura. V(h) = Vo x (h/ho)^α
4. Escalera de acceso: los aerogeneradores llegan a alturas considerables así que es necesario poner una escalera para poder efectuar los mantenimientos de forma sencilla.
5. Sistema de orientación: de esta forma se puede realizar una captación mas eficiente al optimizar la orientación.
6. Góndola: forma la carcasa del aerogenerador, dentro de el esta el conjunto motor.
7. Conjunto motor, formado por: generador, anemómetro, freno y transmisión. Transformación de energía mecánica a eléctrica.
8. Pala: es la parte captadora de energía.
9. Inclinador de la pala: utilizado para frenar y optimizar funcionamiento.
10. Buje del rotor: es el elemento al que van unidas las palas y el único elemento externo que gira

El desarrollo de la tecnologia eólica ha desarrollado muchas alternativas para la construcción de un aerogenerador, en la tabla se puede ver una clasificación:

Tabla de clasificación de tipos de aerogeneradores eólicos

Ademas de por características también podemos clasificar los aerogeneradores por su potencia y aplicaciones.

Clasificación de los aerogeneradores según su potencia y eficiencia

Ley de Betz

¿Por qué funciona un aerogenerador? Un aerogenerador ralentiza el viento al pasar por el rotor hasta 2/3 de su velocidad inicial, lo que significa que no aprovecha toda la energía cinética que el viento aporta al rotor, por lo que la Ley de Betz dice: “Sólo puede convertirse menos de 16/27 (aproximadamente el 59%) de la energía cinética del viento en mecánica usando un aerogenerador.

Ventajas de la Éolica

  • 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 climático.
  • Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas 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 rápida, entre 6 meses y un año.
  • Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones 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 solar, 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 40% 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 más fuerte, más 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.

Éolica en el mar, offshore

Los parques eólicos marinos representan todavía una proporción pequeña de la potencia instalada en el mundo. No
obstante, la industria eólica europea es consciente de que estas instalaciones marinas constituyen uno de los grandes desafíos actuales y una de las áreas con más proyección de futuro. ¿Por qué en el mar? Las condiciones especiales del medio marino suponen importantes venta­
jas para el aprovechamiento de la energía eólica:

  • En el mar la rugosidad superficial es muy baja en comparación con el medio terrestre (onshore) y no existen obstáculos que puedan reducir la velocidad del viento. Esto favorece la circulación del viento a mayores velocidades y hace innecesario el tener que subir la altura de la torre más de lo que obligue la suma del semidiámetro del rotor y la altura máxima de la ola prevista. Por lo general, los vientos van ganando en velocidad al se­ pararnos de la costa.
  • El recurso eólico es mayor y menos turbulento que en localizaciones próximas en línea de costa sin accidentes geográficos. La existencia de menor turbulencia ambiental en el mar disminuye la fatiga a la cual se encuentra sometido un aerogenerador aislado, y aumenta su vida útil.
  • Las áreas marinas disponen además de enormes espacios donde colocar aerogeneradores, lo que ofrece la posibilidad de instalar parques mucho más grandes que en tierra. El parque de Arklow Bank, en Irlanda, en el que participa la empresa española Acciona, tiene proyectado ampliarse a 520 MW, pero hay propuestas en Alemania y en Francia para crear instalaciones de más de 1.000 MW.
  • Su ubicación lejos de lugares habitados permite suavizar las restricciones impuestas por las autoridades ambientales en relación con la emisión y propagación de ruido e incrementar la velocidad de punta de pala, con la correspondiente disminución de su peso y de las estructuras que las soportan, consiguiendo una
    reducción significativa del coste de fabricación del aerogenerador en su conjunto.
  • La vastedad de este medio, unido a su lejanía con los núcleos de población, consigue
    reducir también el impacto visual sobre el paisaje.

Aerogeneradores Maglev

La levitación magnética, también usada en trenes, es una forma muy eficiente de obtener energía eólica, apoyándonos en la superconductividad de los materiales. Fue presentada en 2005 y se presenta como la nueva generación de molinos eólicos. En estos aerogeneradores, al flotar las palas sobre un colchón de aire, la energía cinética del viento se transmite directamente al generador sin pérdidas apreciables debidas al rozamiento. Pero las mayores ventajas son la reducción de los costes de mantenimiento y la prolongación de la vida útil del aerogenerador. Otra ventaja, sin duda, es que este tipo de instalación requiere mucho menos terreno que un campo eólico típico con cientos de molinillos convencionales.

Como se puede ver el futuro de la energía eólica es alentador mas cuando vemos noticias como que hace pocos días la eólica cubrió mas del 50% de la demanda eléctrica en España, solo cabe ir optimizando y desarrollando nuevas generaciones que nos acerque cada vez mas a un modelo energético renovable y fiable.

Fuente: idae.es y solarpedia.es