La energía eólica es
la energía renovable más madura y desarrollada. Genera electricidad a través de
la fuerza del viento, mediante la utilización de la energía cinética producida
por efecto de las corrientes de aire. Se trata de una fuente de energía limpia
e inagotable, que reduce la emisión de gases de efecto invernadero y preserva
el medioambiente.
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. A diferencia de
los molinos, estos equipos se caracterizan por tener pocas palas porque de esta
manera alcanzan a desarrollar una mayor eficiencia de transformación de la
energía primaria contenida en el viento. Si bien existen algunos de una sola
pala, los de dos o tres son lo más utilizados.
Desde principios del
siglo XX, se produce energía a través de los aerogeneradores. Sinteticamente un
aerogenerador está conformado por dos elementos principales: un rotor compuesto
por un eje y la o las palas que es accionado por el viento, y un generador que
se mueve por arrastre del rotor y produce energía eléctrica.
Los aerogeneradores
suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos con el fin de
lograr un mejor aprovechamiento de la energía, lo que reduce su impacto
ambiental.
Los aerogeneradores de
eje vertical tienen la ventaja de no necesitar orientarse respecto a la
dirección de donde sopla el viento, porque cualquiera sea ella, acciona en la
misma forma sobre su rotor. Además, los equipos de generación y control se
ubican al pie de la estructura simplificando de esta manera el acceso a los
mismos y abaratando por consiguiente el mantenimiento. También ofrecen una
robustez y resistencia destacable para ser utilizados en zonas de vientos
arranchados y de direcciones cambiarias. Como principal elemento desfavorable
se puede mencionar que la eficiencia de conversión energética es algo menor que
la de los del otro tipo.
Un poco de
historia.
A través de grabados
pertenecientes a civilizaciones muy antiguas, se ha podido comprobar que el
aprovechamiento del viento con fines energéticos se remonta a por lo menos
3.000 años antes de la era cristiana, habiendo sido utilizado en aquellos
tiempos principalmente para la navegación. Diferentes pueblos, desde los
egipcios pasando por los Fenicios, Romanos y muchos otros utilizaron esta forma
de impulsión.
Persia, Irak, Egipto y
China disponían muchos siglos antes de Cristo, de máquinas eólicas. Se trataban
de
primitivas máquinas de
rotor vertical con varias palas de madera o caña.
Durante el transcurso
de la edad Media se amplió la gama de usos empleándoselas para mover la
maquinarias de nacientes industrias como la textil, maderera, metalúrgica.
Estos primeros molinos eran muy rudimentarios, basando su diseño en la rotación
un eje colocado en forma vertical. Los holandeses modificaron esa tecnología y
a partir del año 1.350 comenzaron a utilizarse máquinas de eje horizontal y de
cuatro palas.
A partir de entonces
se los empezó a utilizar para aserraderos, para la fabricación de papel, para
extraer aceites, molinos harineros.
Interior de un molino
aserradero
El desarrollo pionero
de la energía eólica en Europa tuvo lugar en Dinamarca, donde cobró gran
relevancia durante el primer cuarto del siglo XX, en el año 1910 Dinamarca
tenía instalada una potencia eólica de 200 KW.
El científico danés
Poul la Cour, descubrió que las turbinas eólicas con pocas palas son más
eficientes que las de palas múltiples, ya que en las primeras se logra una
velocidad de rotación mucho mayor que en las del tipo construido por Brush en
1887, diseño lo que puede calificarse como el primer generador eólico moderno.
Pocos años después, en
los años 20, ya se empiezan a aplicar a los rotores eólicos los perfiles
aerodinámicos que se habían diseñado para las alas y hélices de los aviones. En
1927, el holandés A.J. Dekker construye el primer rotor provisto de palas con
sección aerodinámica, capaz de alcanzar velocidades en punta de pala, cuatro o
cinco veces superiores la del viento incidente. Sin embargo, esto nuevos
rotores debían funcionar con elevadas velocidades de rotación para conseguir un
buen rendimiento, pero también se demostró que cuanto mayor era la velocidad de
rotación menor importancia tenía el número de palas.
Desde la década del 30
y hasta comienzos de la del 50 en Europa se popularizaron máquinas de pequeño
porte (hasta unos 3kW) en el medio rural, donde todavía no existía un sistema
de electrificación por redes que cubriera amplias zonas.
También se
constituyeron equipos de gran tamaño. Por ejemplo, durante la segunda guerra
mundial funcionó en EEUU una turbina de 1.250 Kw de potencia. Desde 1958 hasta
1966 se constituyeron y operaron en Francia, EEUU y Dinamarca, varias máquinas
de potencia superior a 1.000 Kw. Sin embargo, todas estas experiencias
terminaron en verdaderos fracasos porque se enfrentaron con problemas
tecnológicos que en ese entonces resultaban prácticamente insolubles, hecho que
provocó que quienes debían tomar decisiones políticas sobre su utilización no
creyeran en cuanto al futuro de esta tecnología como oferta energética válida.
Dinamarca construyó en
1957 el "Gedser Mill", hélice de tres palas de 24 metros de diámetro.
Producía 200 kW con
una velocidad del viento en el eje de la máquina de 15 m/s.
Por otra parte, el
precio excesivamente bajo de los combustibles hacía muy difícil si no imposible
la competencia de cualquier tipo de equipo conversor de energía eólica contra
un generador térmico.
La crisis energética
de los años 70, que ocasionó un abrupto encarecimiento del petróleo, y por
consecuencia de sus derivados, provocó que aquellos países que tenían una
importante dependencia de la importación de esos productos para la satisfacción
de sus necesidades energéticas, buscaran soluciones alternativas a los grandes
desequilibrios económicos que esta situación les creaba. Es así como empezó a
pensar seriamente en lo que dio en llamarse ahorro o conservación de energía
(uso racional y eficiencia energética) y al mismo tiempo se comenzó a
replantear el tema de la utilización de las energías no convencionales,
apareciendo entonces la energía eólica, desde el punto de vista económico, como
una fuente más competitiva para la producción de electricidad. Esta situación
incentivó la realización de nuevos estudios que llevaron a una importante
mejora de las tecnologías de aprovechamiento, logrando equipos conversores de
energía eléctrica cada vez más confiables y potentes.
La máquina Bonus 30
kW, fabricada desde 1980, ejemplo de uno de los primeros modelos de los
fabricantes actuales.
Estos avances
permitieron que el número de aerogeneradores instalados a finales de 1991 fuera
superior a los 21.000, según datos de la Agencia Internacional de la Energía,
con un total de potencia de 2.200 MW, equivalente a dos centrales nucleares de
gran potencia, y de los cuales la mitad estaban instalados en los parques
eólicos de California.
En cuanto al tipo de
máquinas de mayor interés, los resultados obtenidos de las numerosas
experiencias realizadas permitieron concretar el campo de trabajo en dos
modelos: las turbinas de eje horizontal de dos o tres palas y, en menor medida,
las turbinas Darrieux de eje vertical.
Turbinas Darrieux de eje vertical
Turbinas de eje horizontal de dos o tres
palas
Las potencias medias
de los aerogeneradores instalados entre 1990 y 1991 era de 225 kW; en los
últimos años se han podido construir aerogeneradores con potencias mayores, que
aumentan la fiabilidad de las máquinas y reducen sus costos.
Hoy en día es
destacable la explotación que efectúan países como Estados Unidos, Dinamarca,
Alemania, Holanda, España, India y China entre muchos otros.
Primera turbina
eólica de la historia
Charles Francis Brush,
nació en Euclid Township, Ohio, es uno de los pioneros en la industria
eléctrica americana. Este ingeniero inventó la que se piensa es la primera
turbina eólica de funcionamiento automático para generación de electricidad de
la historia. Fue en el invierno de 1887 cuando Charles la construyó. Era
gigantesca, en la foto podemos ver a una persona diminuta a su derecha.
El diámetro de rotor
era de 17 metros y tenía 144 palas fabricadas en madera de cedro. Funcionó
durante 20 años y cargaba las baterías que Charles tenía en el sótano de su
mansión. La potencia que podía generar, seguramente muchísima para la época,
pero ridícula en la actualidad, era de 12 Kw.
Entre otros también
inventó por ejemplo una dinamo muy eficiente de corriente continua utilizada en
la red eléctrica pública, la primera luz de arco eléctrico comercial, así como
un eficiente método para la fabricación de baterías de plomo-ácido.
Como vemos el interés
del ser humano por las energías renovables no es nuevo, se podría considerar
que los combustibles fósiles robaron un futuro prometedor a estas tecnologías
años atrás. Pero parece que la historia tenía una cuenta pendiente, y ahora por
obligación y necesidad, las tecnologías de generación energética verde vuelven
a ser nuestro futuro.
Ventajas y
desventajas
Los beneficios del uso
de este tipo de energía sustentable son muchos. En principio, el viento es una
fuente inagotable que está disponible en cantidad en muchos lugares del mundo.
Por otra parte, un parque eólico ocupa poco espacio en comparación con otras
plantas, como las de energía fotovoltaica. Además, el área puede restaurarse fácilmente
en caso de que quiera revertirse la construcción. Esta energía es limpia, con
bajo impacto ambiental; no contamina ni produce gases tóxicos. Por último, el
costo es relativamente bajo.
Las dificultades que
se pueden encontrar a la hora de trabajar con este sistema, son las que dan las
condiciones climáticas. El viento puede ser impredecible en algunas regiones.
Algunos cuestionan el impacto que los aerogeneradores pueden generar en el
paisaje, y otros aseguran que los parques pueden alterar negativamente a la
fauna local, especialmente a las aves, que se pueden chocar a la noche con las
aspas, los parques eólicos marinos también afectan a las poblaciones de peces
de la región. Sin embargo, estas desventajas son menores en comparación con el
impacto ambiental que presenta el uso de energías tradicionales.
Las turbinas funcionan
de manera contraria a un ventilador. Este usa la electricidad para hacer
viento, mientras que el aerogenerador usa el viento para hacer electricidad.
Gracias a su mecanismo, la energía mecánica de la rotación se convierte en
energía eléctrica.
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