Energía eólica

 

La energía eólica es la energía originada por el viento. La primera utilización de la potencia energética del viento la forma la navegación a vela. En ella, la fuerza del viento se aplica para impulsar un barco. Barcos con velas se hallaban ya en los grabados egipcios más antiguos (3000 a.C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde los romanos necesitaban  utilizar también los remos para equiparar una característica esencial de la energía eólica, su discontinuidad. Naturalmente, el viento cambia de intensidad y de dirección de manera impredecible, por lo que había que emplear los remos en los tiempos de calma o cuando no soplaba en la dirección esperada. Hoy, en los parques eólicos, se emplean los acumuladores para generar electricidad durante un tiempo, cuando el viento no sopla.

Otra particularidad de la energía generada por el viento es su infinita disponibilidad en función lineal a la superficie expuesta a su incidencia. En los barcos, a mayor superficie vélica mayor velocidad. En los parques eólicos, cuantos más molinos haya, más potencia en bornes de la central. En los veleros, el aumento de superficie vélica tiene condiciones mecánicas (se rompe el mástil o vuelca el barco). En los parques eólicos las únicas condiciones al aumento del número de molinos son las urbanísticas

Molino es una máquina que convierte el viento en energía aprovechable. Esta energía procede de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas adheridas 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, toma el nombre de molino de viento. Si se usa para generar electricidad se le denomina generador de turbina de viento.

LOS PRIMEROS MOLINOS  
Los molinos movidos por el viento conservan un origen remoto. En el siglo VII d.C. ya se empleaban molinos elementales en Persia (hoy, Irán) para el riego y moler el grano. En estos primeros molinos la rueda que fijaba las aspas era horizontal y estaba soportada sobre un eje vertical. Estas máquinas no resultaban demasiado eficaces, pero aún así se extendieron por China y el Oriente Próximo.

Estos primeros ejemplares abarcaban una serie de características comunes. De la parte superior del molino resaltaba un eje horizontal. De este eje partían de cuatro a ocho aspas, con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se recubrían con telas o planchas de madera. La energía originada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino situada en la base de la estructura.

APLICACIONES Y DESARROLLO  
Además de aplicarse para el riego y moler el grano, los molinos fabricados entre los siglos XV y XIX tenían otras utilidades, como el bombeo de agua en tierras bajo el nivel del mar, aserradores de madera, fábricas de papel, prensado de semillas para obtener aceite, así como para triturar todo tipo de materiales. En el siglo XIX se consiguieron  construir unos 9.000 molinos en Holanda.

La explotación de las turbinas de viento para generar electricidad comenzó en Dinamarca a finales del siglo pasado y se ha desarrollado por todo el mundo. Los molinos para el bombeo de agua se utilizaron a gran escala durante el asentamiento en las regiones áridas del oeste de Estados Unidos. Pequeñas turbinas de viento transformadoras de electricidad suministraban a numerosas comunidades rurales hasta la década de los años treinta, cuando en Estados Unidos se desplegaron las redes eléctricas. También se fabricaron grandes turbinas de viento en esta época.

TURBINAS DE VIENTO MODERNAS  
Las actuales turbinas de viento se mueven por dos procedimientos: el arrastre, en el que el viento empuja las aspas, y la elevación, en el que las aspas se mueven de un modo parecido a las alas de un avión a través de una corriente de aire. Las turbinas que se mueven por elevación giran a más velocidad y son, por su diseño, más provechosos. Las turbinas de viento pueden catalogarse en turbinas de eje horizontal, en las que los ejes principales quedan paralelos al suelo y turbinas de eje vertical, con los ejes perpendiculares al suelo. Las turbinas de ejes horizontales empleadas para generar electricidad constan de una a tres aspas, mientras que las utilizadas para bombeo pueden tener muchas más. Entre las máquinas de eje vertical más frecuentes destacan las Savonius, cuyo nombre procede de sus diseñadores, y que se utilizan sobre todo para bombeo; y las Darrieus, una máquina de alta velocidad que se parece a una batidora de huevos.

• Bombeadoras de agua  
  Una bombeadora de agua es un molino con un alto momento de torsión y de baja velocidad, habitualmente en las regiones rurales de Estados Unidos. Las bombeadoras de agua se emplean sobre todo para drenar agua del subsuelo. Estas máquinas se valen de una pieza rotatoria, cuyo diámetro suele oscilar entre 2 y 5 m, con varias aspas oblicuas que parten de un eje horizontal. La pieza rotatoria se instala encima de una torre lo suficientemente alta como para alcanzar el viento. Una larga veleta en forma de timón enfoca la rueda hacia el viento. La rueda hace rotar los engranajes que activan una bomba de pistón. Cuando los vientos crecen en exceso, unos mecanismos de seguridad inmovilizan de forma automática la pieza rotatoria para impedir daños en el mecanismo.

• Generadores eléctricos  
  Los científicos estiman que hasta un 10% de la electricidad mundial se podría extraer de generadores de energía eólica a mediados del siglo XXI. Los generadores de turbina de viento disponen de varios componentes. El rotor transforma la fuerza del viento en energía rotatoria del eje, una caja de engranajes eleva la velocidad y un generador convierte la energía del eje en energía eléctrica. En algunas máquinas de eje horizontal la velocidad de las aspas puede ajustarse y regularse durante su funcionamiento normal, así como pararse en caso de viento excesivo. Otras utilizan un freno aerodinámico que con vientos fuertes disminuye automáticamente la energía obtenida. Las máquinas modernas empiezan a funcionar cuando el viento toma una velocidad de unos 19 km/h, obtienen su máximo rendimiento con vientos entre 40 y 48 km/h y dejan de funcionar cuando los vientos llegan a los 100 km/h. Los sitios ideales para la instalación de los generadores de turbinas son aquellos en los que el promedio anual de la velocidad del viento es de cuando menos 21 km/h.

La energía eólica, que no contamina el medio ambiente con gases ni agrava el efecto invernadero, es una valiosa opción frente a los combustibles no renovables como el petróleo. Los generadores de turbinas de viento para transformación de energía a gran escala y de rendimiento favorable tienen un tamaño mediano (de 15 a 30 metros de diámetro, con una potencia entre 100 y 400 kW). Algunas veces se montan en filas y se presentan entonces como granjas de viento. En California se localizan algunas de las mayores granjas de viento del mundo y sus turbinas pueden producir unos 1.120 MW de potencia (una central nuclear puede producir unos 1.100 MW).

El coste de la energía eléctrica generada por ese medio resulta competitivo con otras muchas formas de producción de energía. Actualmente Dinamarca extrae más del 2% de su electricidad de las turbinas de viento, también utilizadas para incrementar el suministro de electricidad a comunidades insulares y en lugares remotos. En Gran Bretaña, uno de los países con más viento del mundo, los proyectos de turbinas de viento, especialmente en Gales y en el noroeste de Inglaterra, producen una pequeña parte de la electricidad proveniente de fuentes de energía renovable. En España se inauguró en el año 1986 un parque eólico de gran potencia en Tenerife, Canarias. Más tarde se hicieron otras instalaciones en La Muela (Zaragoza), el Ampurdán (Girona), Estaca de Bares (La Coruña) y Tarifa (Cádiz), ésta dedicada principalmente a la investigación. La energía eólica constituye un 6% de la producción de energía primaria en los países de la Unión Europea.

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