LA ENERGÍA EÓLICA
(Tomado de un trabajo sobre ENERGÍAS ALTERNATIVAS realizado por alumnos de 4º ESO del I.E.S. Victoria Kent de Torrejón de Ardoz - Madrid)
La energía eólica es la energía producida por el viento. La primera utilización de la capacidad energética del viento la constituye la navegación a vela. En ella, la fuerza del viento se utiliza para impulsar un barco. Barcos con velas aparecían ya en los grabados egipcios más antiguos (3000 a.C.). Los egipcios, los fenicios y más tarde los romanos tenían que utilizar también los remos para contrarrestar una característica esencial de la energía eólica, su discontinuidad. Efectivamente, el viento cambia de intensidad y de dirección de manera impredecible, por lo que había que utilizar los remos en los periodos de calma o cuando no soplaba en la dirección deseada. Hoy, en los parques eólicos, se utilizan los acumuladores para producir electricidad durante un tiempo, cuando el viento no sopla.
Otra característica de la energía producida 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 limitaciones mecánicas (se rompe el mástil o vuelca el barco). En los parques eólicos las únicas limitaciones al aumento del número de molinos son las urbanísticas
MOLINO
Molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable. Esta energía 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
PRIMEROS MOLINOS
Los molinos
movidos por el viento tienen un origen remoto. En el siglo VII d.C.
ya se utilizaban molinos elementales en Persia (hoy, Irán)
para el riego y moler el grano. En estos primeros molinos la rueda
que sujetaba 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.
En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y se distribuyeron por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para levantar sus aspas al viento.
El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo.
Estos primeros ejemplares tenían una serie de características comunes. De la parte superior del molino sobresalía 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 cubrían con telas o planchas de madera. La energía generada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura.
APLICACIONES
Y DESARROLLO
Además de
emplearse para el riego y moler el grano, los molinos construidos
entre los siglos XV y XIX tenían otras aplicaciones, como el
bombeo de agua en tierras bajo el nivel del mar, aserradores de
madera, fábricas de papel, prensado de semillas para producir
aceite, así como para triturar todo tipo de materiales. En el
siglo XIX se llegaron a construir unos 9.000 molinos en Holanda.
El avance más importante fue la introducción del abanico de aspas, inventado en 1745, que giraba impulsado por el viento. En 1772 se introdujo el aspa con resortes. Este tipo de aspa consiste en unas cerraduras de madera que se controlan de forma manual o automática, a fin de mantener una velocidad de giro constante en caso de vientos variables. Otros avances importantes han sido los frenos hidráulicos para detener el movimiento de las aspas y la utilización de aspas aerodinámicas en forma de hélice, que incrementan el rendimiento de los molinos con vientos débiles.
El uso de las turbinas de viento para generar electricidad comenzó en Dinamarca a finales del siglo pasado y se ha extendido por todo el mundo. Los molinos para el bombeo de agua se emplearon a gran escala durante el asentamiento en las regiones áridas del oeste de Estados Unidos. Pequeñas turbinas de viento generadoras de electricidad abastecían a numerosas comunidades rurales hasta la década de los años treinta, cuando en Estados Unidos se extendieron las redes eléctricas. También se construyeron grandes turbinas de viento en esta época.
TURBINAS
DE VIENTO MODERNAS
Las modernas
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 funcionan por elevación
giran a más velocidad y son, por su diseño, más
eficaces. Las turbinas de viento pueden clasificarse en
turbinas de eje horizontal, en las que los ejes principales
están paralelos al suelo y turbinas de eje vertical,
con los ejes perpendiculares al suelo. Las turbinas de ejes
horizontales utilizadas para generar electricidad tienen de una a
tres aspas, mientras que las empleadas para bombeo pueden tener
muchas más. Entre las máquinas de eje vertical más
usuales destacan las Savonius, cuyo nombre proviene de sus
diseñadores, y que se emplean sobre todo para bombeo; y las
Darrieus, una máquina de alta velocidad que se asemeja a una
batidora de huevos.
Bombeadoras
de agua
Una bombeadora de agua es un
molino con un elevado momento de torsión y de baja velocidad,
frecuente 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 sobre una torre lo
bastante alta como para alcanzar el viento. Una larga veleta en
forma de timón dirige la rueda hacia el viento. La rueda hace
girar los engranajes que activan una bomba de pistón. Cuando
los vientos arrecian en exceso, unos mecanismos de seguridad
detienen de forma automática la pieza rotatoria para evitar
daños en el mecanismo.
Generadores
eléctricos
Los científicos
calculan que hasta un 10% de la electricidad mundial se podría
obtener de generadores de energía eólica a mediados
del siglo XXI. Los generadores de turbina de viento tienen varios
componentes. El rotor convierte la fuerza del viento en energía
rotatoria del eje, una caja de engranajes aumenta la velocidad y un
generador transforma 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 cerrarse en caso de viento
excesivo. Otras emplean un freno aerodinámico que con vientos
fuertes reduce automáticamente la energía producida.
Las máquinas modernas comienzan a funcionar cuando el viento
alcanza una velocidad de unos 19 km/h, logran su máximo
rendimiento con vientos entre 40 y 48 km/h y dejan de funcionar
cuando los vientos alcanzan los 100 km/h. Los lugares 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 alternativa frente a los combustibles no renovables como el petróleo. Los generadores de turbinas de viento para producción de energía a gran escala y de rendimiento satisfactorio tienen un tamaño mediano (de 15 a 30 metros de diámetro, con una potencia entre 100 y 400 kW). Algunas veces se instalan en filas y se conocen entonces como granjas de viento. En California se encuentran algunas de las mayores granjas de viento del mundo y sus turbinas pueden generar unos 1.120 MW de potencia (una central nuclear puede generar unos 1.100 MW).
El precio de la energía eléctrica producida por ese medio resulta competitivo con otras muchas formas de generación de energía. En la actualidad Dinamarca obtiene más del 2% de su electricidad de las turbinas de viento, también empleadas para aumentar el suministro de electricidad a comunidades insulares y en lugares remotos. En Gran Bretaña, uno de los países más ventosos del mundo, los proyectos de turbinas de viento, especialmente en Gales y en el noroeste de Inglaterra, generan una pequeña parte de la electricidad procedente 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 (Gerona), Estaca de Bares (La Coruña) y Tarifa (Cádiz), ésta dedicada fundamentalmente a la investigación. La energía eólica supone un 6% de la producción de energía primaria en los países de la Unión Europea.
Esta energía también puede presentar algunos inconvenientes: no todos los lugares reúnen las condiciones adecuadas, las hélices pueden representar un peligro para las aves de paso, pueden producirse interferencias en las ondas de radio y televisión y los aerogeneradores alteran la estética del paisaje.