Energía Eólica - Apuntes 1, 3-7 PDF

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ENERGÍA EÓLICA DEFINICION DE ENERGÍA EÓLICA La energía eólica es una fuente de energía renovable que utiliza la fuerza del viento para generar electricidad. El principal medio para obtenerla son los aerogeneradores, “molinos de viento” de tamaño variable que transforman con sus aspas la energía cinética del viento en energía mecánica. La energía del viento puede obtenerse instalando los aerogeneradores tanto en suelo firme como en el suelo marino.

En general: 

La energía eólica tiene en realidad su origen en el sol, que produce el viento; a su vez, la energía del viento es captada por los aerogeneradores.

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El viento se produce por la diferencia de temperatura existente en las distintas capas de aire de la atmósfera. Estas masas de aire a distinta temperatura generan diferencias de presión. El aire se mueve de los lugares donde existe una mayor presión a los lugares donde la presión es menor, y es este movimiento el que produce el viento.

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El viento, en su trayectoria, mueve las palas de los aerogeneradores, que al girar, mueven un generador que convierte este movimiento en energía eléctrica.

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Los aerogeneradores se agrupan en zonas con una alta incidencia del viento, y a esta agrupación se la conoce como parques eólicos.

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En general, los aerogeneradores suelen estar sobre una torre de gran altura, ya que la velocidad del viento es mayor cuanto más alto nos encontramos . También existen aerogeneradores más pequeños, que pueden aportar la energía necesaria a zonas que están aisladas.

LA ENERGÍA EÓLICA EN LA ACTUALIDAD 

A nivel mundial, es el continente europeo el que produce la mayor parte de la energía eólica, llegando al 72%.

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Las iniciativas que han fomentado la instalación de aerogeneradores proceden de los gobiernos; por ejemplo en Alemania la ley obligaba a las compañías eléctricas a pagar a los productores de renovables el 90% del precio abonado por el consumidor.

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Hoy, uno de los objetivos que afectan a esta energía es el encontrar un modelo de aerogenerador eficaz que tenga un menor impacto visual, y que no dañe a las aves. También se está investigando para obtener esta energía a partir de aerogeneradores flotantes que, instalados en el mar reducirían el impacto de los aerogeneradores convencionales.

INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA Los puntos a favor de la energía eólica son tan importantes que pesan mucho más que sus inconvenientes, pero, siendo justos, cabe decir que hay algunos aspectos de la energía eólica que todavía no convencen del todo.

En primer lugar, se necesitan unas condiciones meteorológicas concretas para que pueda funcionar a pleno rendimiento, es decir, no se pueden colocar los aerogeneradores en cualquier sitio, su localización debe estar muy estudiada. Por otra parte, estos aerogeneradores causan un importante impacto paisajístico en la zona y también pueden afectar a la vida y costumbres de los animales de la zona, en especial de las aves. Estas inconvenientes ya han intentado ser paliados, por ejemplo, con la colocación de aerogeneradores marinos, de los que te hablaremos en un epígrafe posterior. Por otra parte, cabe destacar que se trata de una energía todavía poco desarrollada, en la que no hay una inversión y una apuesta segura, ni por parte de los gobierno ni de las grandes corporaciones. La energía eólica todavía posee una tasa de producción de energía relativamente baja comparada con otras fuentes de energía, pero cada vez existen aerogeneradores más eficientes y capaces de una producción mayor. En cualquier caso, es una energía con mucho margen de mejora, y eso no deja de ser una buena noticia. ¿CÓMO FUNCIONA LA ENERGÍA EÓLICA? Como ya sabemos, la energía eólica transforma en electricidad, la fuerza del viento. ¿Pero cómo se transforma?

La radiación solar, que penetra de forma irregular en la atmósfera, da lugar al aire con diferentes temperaturas que, además poseen, diferentes densidades y presiones. El aire condensado que se desplaza desde las altas hacia las bajas presiones, crea el viento Gracias a los aerogeneradores, que alcanzan los 50 metros de altura con hélices de hasta 23 metros de longitud, se consigue esto. La fuerza del viento, mueve las hélices del aerogenerador que, gracias a un rotor de un generador, convierte la fuerza del viento en energía eléctrica. En su parte posterior, tiene una “pequeña” veleta que le va indicando hacia dónde va el viento, para poder aprovecharse al máximo de la fuerza del viento. Partiendo de allí, se distribuye la energía eléctrica creada a las diferentes empresas que la distribuyen a todas las casas y comercios. ¿CÓMO SE PRODUCE Y OBTIENE LA ENERGÍA EÓLICA? La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan desde zonas de alta presión atmosférica hacia zonas adyacentes de menor presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión. Los vientos se generan a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre debido a la radiación solar; entre el 1 y el 2 % de la energía proveniente del Sol se convierte en viento. Durante el día, los continentes transfieren una mayor cantidad de energía solar al aire que las masas de agua, haciendo que este se caliente y se expanda, por lo que se vuelve menos denso y se eleva. El aire más frío y pesado que proviene de 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 ráfagas en espacios de tiempo breves, y los valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. 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 se aprovecha 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 o para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el más ampliamente utilizado en la actualidad, 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 estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico 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 aerogenerador es una máquina que transforma la energía del viento en energía eléctrica aprovechable mediante unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano (molinos), bombear agua o generar electricidad. Cuando se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Las máquinas movidas por el viento tienen un origen remoto, funcionando las más antiguas como molinos. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA VENTAJAS 

Medioambientales : El viento es un recurso inagotable, es decir es una energía renovable. Es una energía limpia, no contaminante y Cada MW eólico instalado en Catalunya evita cada año la emisión en la atmósfera de 2.900 toneladas de dióxido de carbono. Los

parques eólicos son fáciles de desmontar y de reutilizar el terreno. Contribuye a frenar el cambio climático. 

Ventajas económicas: Impulsa la educación y la formación de los jóvenes de la zona, es compatible con otras actividades como la selvicultura, ganadería, etc.… Crea 5 veces más puestos de trabajo que las energías convencionales e incrementa la capacidad de crear trabajos indirectos. Incrementa el PIB por transferencia de rentas.

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Otros puntos positivos: Produce independencia de otras energías, porque es una energía autóctona, es decir, no hace falta importarla. Todos los consumos que produce los compensa con las ganancias de su energía producida. Permite el ahorro de la compra de combustible. España es la líder en todo el mundo de la energía eólica y está instalada en otros países como China. En un año 10 molinos generan energía para abastecer 19.000 hogares. Un molino de viento evita la emisión de 6.375 toneladas anuales de CO2.

DESVENTAJAS 

Medioambientales: la densidad energética del viento es muy baja, la generación de cantidades significativas de electricidad por métodos eólicos requiere el uso de grandes extensiones de tierra. Los sitios adecuados para la generación eólica, especialmente el mar abierto, están remotos y lejos de la concentración de demanda para la electricidad. Los periodos de máxima demanda durante el día y máxima generación por la noche cuando los vientos están más fuertes no coinciden, y también, por supuesto, no hay siempre viento. os efectos estéticos en el campo natural (ubicación adecuada ayuda a resolver esta problema), sonido emitido por las máquinas (la ingeniería moderna ha reducido este efecto muchísimo) y la interferencia electromagnética (que se puede reducir por ubicación adecuada y la instalación de antenas).También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo mortandad al impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando "pasillos" a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones.

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Otras desventajas: Al ser el aire fluido implica producir molinos de gran envergadura, eso conlleva la necesidad de mayor terreno para la construcción y un mayor coste de construcción. Produce un impacto visual inevitable, ya que los molinos tienen que ser de una gran envergadura.

LUGARES DONDE EXISTE ENERGÍA EÓLICA ESTACIÓN NACIONAL

El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (MEER) presentó el primer Atlas Eólico del Ecuador, con fines de generación. Producto es un referente informativo energético para los ecuatorianos y se elaboró mediante un mapeo satelital, que identificó las zonas más idóneas para desarrollar estudios de viento y verificar el potencial eólico a nivel nacional. SOBRE LA ENERGIA EÓLICA EN EL ECUADOR 

La energía eólica es aquella que se produce aprovechando la fuerza cinética del viento. Este tipo de energía es una de las fuentes de energía renovable con mayor crecimiento en el mundo. La energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores.

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En Ecuador, la energía eólica se está aprovechando en la isla San Cristóbal con una capacidad de 2,4 y en la provincia de Loja, en el cerro Villonaco, con una potencia instalada de 16.5 MW, además está en construcción un proyecto en la isla Baltra con una capacidad de 2.25 MW. El equivalente de la energía proporcionada por estos proyectos puede abastecer los hogares de 150 mil ecuatorianos.

Situación Actual: ISLA SAN CRISTÓBAL

El primer parque eólico del país se inauguró en octubre del 2007 en la isla San Cristóbal del Archipiélago de Galápagos, con una potencia instalada de 2,4 MW. Y se espera que en años después esté en operación un segundo parque eólico ubicado en otra de las islas del Archipiélago de Galápagos, proyecto Baltra – Santa Cruz, con una potencia instalada de 3,2 MW.

Dada la relevancia medioambiental del Archipiélago de Galápagos, el MEER se ha establecido como meta satisfacer toda la demanda eléctrica con energías renovables. Las expectativas de potencia instalada en generación eólica para el 2015 que perfila el MEER, se encuentran entre los 40 y 50 MW:

ENERGÍA EÓLICA EN LOJA El Parque Eólico Villonaco se encuentra ubicado en la provincia de Loja a 4km. de su capital, específicamente entre los cantones de Loja y Catamayo. Su construcción se realizó entre los puntos más altos del cerro Villonaco, a una altura aproximada de 2.720 m.s.n.m. Cuenta con 11 aerogeneradores, cada uno con una altura máxima de 100 m de altura; y un centro de interpretación, destinado a acoger a los visitantes que deseen conocer acerca del desarrollo de la energía eólica en el Ecuador. Posee una potencia nominal de 16.5 MW y aportará 60 millones de kWh/año al Sistema Nacional Interconectado, reduciendo en 35 mil toneladas las emisiones de CO2/año, así como el consumo equivalente de combustibles en 4.5 millones de galones diesel/año, lo que corresponde a un ahorro de 13 millones de dólares anuales para el país. El Parque Eólico Villonaco es considerado como uno de los proyectos emblemáticos y estratégicos del Gobierno Ecuatoriano, que contribuirá con la diversificación de la matriz energética actual. Energía limpia para el Ecuador, utilizando un recurso renovable e inagotable. Central Eólica Villonaco le ahorra a Ecuador USD 13,2 millones anuales generando energía limpia y renovable

La Central Eólica Villonaco, ubicada en la provincia de Loja (sur andino), considerada como uno de los proyectos emblemáticos del gobierno es la primera en Ecuador continental y la única en el mundo implementada a una altura de 2.720 metros sobre el nivel del mar. Su producción de energía eólica sustituye a la generada térmicamente, que consumía 4’5 millones de galones de diésel, significándole a Ecuador un ahorro de 13’2 millones de dólares. Además de ese ahorro económico también evita la emisión de 35.270 toneladas de CO2 al año como la que emiten 1.500 autos o 470 buses funcionando al mismo tiempo. La Central Eólica está construida en el cerro Villonaco donde la velocidad del viento tiene un promedio anual de 44.64km/h y llega hasta 122.4km/h, permitiendo una producción energética de 59.57GW/año que es entregada al Sistema Nacional Interconectado (SIN), permitiendo cubrir el 30% de la demanda de las provincias de Loja, Zamora Chinchipe y el cantón

Gualaquiza

(Morona

Santiago).

Características del proyecto 

El parque eólico tiene 11 aerogeneradores de 70/1.500 GW

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Cada aerogenerador tiene una torre de 65 metros de alto

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Una góndola, un generador de imanes permanentes, un buje y un set de palas de 34 metros de largo.

ESTACIONES INTERNACIONALES Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 369 597 MW a finales de 2014, de los que Europacuenta con el 36,3 %.China y Estados Unidos representan juntos casi el 50 % de la capacidad eólica global, mientras que los primeros cinco países (China, EE. UU., Alemania, España e India) representaron el 71,7 % de la capacidad eólica mundial en 2014.

Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarca han realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica. Dinamarca es, en términos relativos, la más destacada en cuanto a fabricación y utilización de turbinas eólicas, con el compromiso realizado en los años 1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de energía del país mediante el viento. En 2014 generó el 39,1 % de su electricidad mediante aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país, y el año anterior la energía eólica se consolidó como la fuente de energía más barata del país. La siguiente tabla muestra la capacidad total de energía eólica instalada al final de cada año (en megavatios) en todo el mundo, detallado por países. Datos publicados por el Global Wind Energy Council (GWEC). 

ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

A finales de 2014, España tenía instalada una capacidad de energía eólica de 23 002 MW, lo que supone el 21,3 % de la capacidad del sistema eléctrico nacional, la segunda fuente de energía del país por detrás del ciclo combinado con 27 199 MW. Se sitúa así en cuarto lugar en el mundo en cuanto a potencia instalada, detrás de China, EE. UU. y Alemania. Ese mismo año la energía eólica produjo 51 026 GWh, el 19,7 % de la demanda eléctrica. El 29 de enero de 2015, la energía eólica alcanzó un máximo de potencia instantánea con 17 553 MW, cubriendo un 45 % de la demanda. Asimismo, está creciendo bastante el sector de la mini-eólica. Existe una normativa de fabricación de pequeños aerogeneradores, del Comité Electrotécnico Internacional CEI (Norma IEC-61400-2 Ed2) la cual define un aerogenerador de pequeña potencia como aquel cuya área barrida por su rotor es menor de 200 m². La potencia que corresponde a dicha área dependerá de la calidad del diseño del aerogenerador, existiendo de hasta 65 kW como máximo.

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ENERGÍA EÓLICA EN EL REINO UNIDO

El Reino Unido cerró 2008 con 4015 MW eólicos instalados, lo que supone una presencia testimonial en su producción eléctrica. Sin embargo es uno de los países del mundo que más

capacidad eólica tiene planificada, y ya ha otorgado concesiones para alcanzar los 32 000 MW eólicos marinos en sus costas: 

Dogger Bank; 9000 MW; Mar del Norte; Forewind * (SSE Renewables, RWE Npower Renewables, StatoilHydro & Statkraft)

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Norfolk Bank; 7200 MW; Mar del Norte; *Iberdrola Renovables (ScottishPower) & Vattenfall

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Mar de Irlanda; 4100 MW; Mar de Irlanda; Céntrica

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Hornsea; 4000 MW; Mar del Norte; * Mainstream Renewables, Siemens & Hochtief Construction

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Ría del Forth; 3400 MW; Escocia; SeaGreen * (SSE Renewables y Fluor)

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Canal de Bristol; 1500 MW; Costa Suroeste; RWE Npower Renewables

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Ría de Moray; 1300 MW; Escocia; * EDP Renovables & SeaEnergy

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Isla de Wight (Oeste); 900 MW; Sur; Enerco New Energy

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Hastings; 600 MW; Sur; E.On Climate & Renewables

Según la administración británica “la industria eólica marina es una de las claves de la ruta del Reino Unido hacia una economía baja en emisiones de CO 2 y debería suponer un valor de unos 75 000 millones de libras (84 000 millones de euros) y sostener unos 70 000 empleos hasta 2020. 

ENERGÍA EÓLICA EN SUECIA

Suecia cerró 2009 con 1021 MW eólicos instalados y tiene planes para alcanzar los 14 000 MW en el año 2020, de los cuales entre 2500 y 3000 MW serán marinos. 

ENERGÍA EÓLICA EN LATINOAMÉRICA

Parque eólico La Venta, ubicado en Oaxaca, México.

El desarrollo de la energía eólica en los países de Latinoamérica está en sus inicios, y la capacidad conjunta instalada en ellos, hasta finales de 2013, llega a los 4709 MW.El desglose de potencia instalada por países es el siguiente:

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Brasil: 3456 MW

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Chile: 335 MW

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Argentina: 218 MW

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Costa Rica: 148 MW

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Nicaragua: 146 MW

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Honduras: 102 MW

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Uruguay: 339 MW y 1236 MW en fase de implementación

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Caribe : 191 MW

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ENERGÍA EÓLICA EN ÁFRICA

A finales de 2013, la potencia instalada acumulada por países del continente es la siguiente: Egipto: 550 MW Marruecos: 291 MW Etiopía: 120 MW Túnez: 104 MW Irán: 91 MW Cabo Verde: 24 MW DATOS DE LOS PAÍSES Y SU PRODUCCIÓN POTENCIA EÓLICA TOTAL INSTALADA (MW)

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1

País

China

Unión Europea

2

Estados Unidos

3

5

Alemania

India

2006

200...