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TEMA 9 - LA ENERGÍA EÓLICA

El origen de la energía eólica radica en el Sol. Al calentarse desigualmente las masas

de aire de la atmósfera, se producen diferencias de presión que originan el movimiento del

aire desde las zonas de altas presiones a las de bajas.

En términos técnicos, se denomina energía eólica a la que se obtienen por

aprovechamiento de la energía cinética del viento.

Desde tiempos remotos, el ser humano ha aprovechado la energía del viento para

diferentes usos. Basta recordar los grandes molinos de viento que se empleaban para moler

el grano y los que se utilizan en las islas Baleares para extraer agua de los pozos, o la

navegación a vela.

Las modernas máquinas eólicas transforman la energía cinética del aire en la energía

cinética que surge de la rotación de un eje, el cual arrastra un alternador que es el que genera

electricidad.

MÁQUINAS EÓLICAS

Las máquinas eólicas o aerogeneradores, son aquellos dispositivos destinados al

aprovechamiento de la energía del viento, transformándola en energía eléctrica o mecánica.

Se clasifican en dos grandes grupos: de eje horizontal y de eje vertical.

Aerogeneradores de eje horizontal:

Son las más utilizadas debido a su desarrollo tecnológico y comercial avanzado. Para

su funcionamiento necesitan mantenerse paralelas al viento, a fin de que éste incida sobre

las palas y haga girar el eje. Dependiendo de la potencia, se clasifican en:

De potencias bajas o medias (hasta 50 kW). El número de aspas suele ser alto

(hasta 24). Se utilizan en el medio rural para bombear agua y como suministro

complementario de electricidad para viviendas. Funcionan a pleno rendimiento

cuando la velocidad del viento es de 5 m/s y arrancan cuando la velocidad es de tan

sólo 2m/s.

De potencia alta (más de 50 kW): Suelen tener dos o

tres palas de perfiles aerodinámicos, como los usados en

aviación. Necesitan vientos de unos 5 m/s para arrancar.

El rendimiento aumenta a medida que se incrementa la

velocidad del viento. El máximo rendimiento se suele

alcanzar a los 15 m/s. Los aerogeneradores modernos

tienen sus palas giratorias diseñadas para conseguir el

máximo rendimiento de manera constante. Este tipo de

aerogeneradores suelen agruparse formando parques

eólicos.

Aerogeneradores de eje vertical:

Su desarrollo tecnológico está menos avanzado y su uso es bastante escaso, pero su

futuro es muy prometedor, debido a que no necesitan dispositivos de orientación y ofrecen

menos problemas de resistencia y vibraciones estructurales. Las más usadas en la actualidad

son:

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Aeroturbina Darrieus: Está constituida por dos palas de perfil biconvexo unidas la

una con la otra produciendo el giro del eje al que están unidas.

Aeroturbina Savonius: Se compone básicamente de dos o tres semicilindros

iguales. El viento, al actuar sobre la superficie del cilindro, produce el giro del eje.

CENTRALES EÓLICAS

Las centrales eólicas son aquellas instalaciones que transforman la energía eólica en

eléctrica. En la actualidad la mayoría de ellas utilizan aerogeneradores de eje horizontal de

dos o tres palas, situadas en la parte superior de una torre.

El viento incide sobre la hélice del aerogenerador y la hace girar; este movimiento de

rotación se transmite al generador, que produce corriente eléctrica, la cual se transporta por

medio de cables conductores hasta un centro de control, donde se almacena en

acumuladores, o bien se distribuye hasta los lugares de consumo por medio de las líneas de

transporte.

Para regular la velocidad de las aspas de la hélice con independencia de la velocidad

del viento, se puede utilizar un volante de inercia que actúa como carga de frenado. Por

último, con objeto de eliminar la electricidad estática que se produce como consecuencia del

rozamiento del viento con las aspas, el generador se conecta a tierra.

CÁLCULO DE LA ENERGÍA GENERADA EN UN AEROGENERADOR

La potencia máxima teórica que se puede obtener del viento viene dada por:

Pviento = 0,37 · S · V3

, donde S = sección barrida por las aspas o palas al girar (m2); V = velocidad del viento

(m/s) y P = potencia en W

En esta fórmula se supone que la velocidad de salida del viento, una vez que ha

atravesado las palas, es 1/3 de la velocidad inicial. Si se consigue esa velocidad de salida, se

genera la potencia máxima. Pero no toda la energía que tiene este viento puede ser captada

por las hélices del aerogenerador, ya que depende mucho de su diseño, número de palas, etc.

Se define entonces, como rendimiento aerodinámico (η) a la relación entre:

η = Eútil / Eviento = Pútil / Pviento

Pútil = η · 0,37 · S · V3

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VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA

Al igual que la solar, la eólica es una energía limpia, gratuita e inagotable. Pero

también presenta inconvenientes, como:

El aire es un fluido de muy pequeña densidad; ello implica la necesidad de fabricar

máquinas grandes, y por consiguiente, caras.

La producción de energía es discontinua, pues depende del viento y de su velocidad,

que varía constantemente a lo largo del tiempo.

Existen grandes dificultades para el almacenamiento y el transporte de esta energía.

El viento transporta partículas abrasivas que pueden dañar las aspas del

aerogenerador.