Presentación sobre la Energía Eólica

¿Que es la Energía Eólica?

• Energía eólica es la energía obtenida del viento, o sea, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades humanas. 

• El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega. 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. 

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir

energía eléctrica mediante aerogeneradores. A finales de 2007, la capacidad mundial de los generadores

eólicos fue de 94.1 giga vatios. Mientras la eólica genera alrededor del 1% del consumo de electricidad mundial, representa

alrededor del 19% de la producción eléctrica en Dinamarca, 9% en España

y Portugal, y un 6% en Alemania e Irlanda (Datos del 2007). 

Como se produce y se obtiene

Energía Eólica

La energía del viento está relacionada con el

movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas

de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de

baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de

presión.

Los vientos son generados a causa del calentamiento

no uniforme de la superficie terrestre por

parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la

energía proveniente del sol se convierte en viento.

La energía del viento es utilizada 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, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que

comprende un generador eléctrico con sus sistemas de

control y de conexión a la red) es conocido como

aerogenerador.

Utilización de energía eólica

La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en

serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares

actuales, con capacidades de 20 a 30 Kw cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a

muchos sitios.

Aprovechamiento de la Energía Eólica

• La forma de aprovechamiento consiste en transformar la energía eólica en energía mecánica. La energía del viento se ha utilizado esencialmente en molinos de viento, los cuales han permitido principalmente el bombeo de agua, la trilla y molienda de productos agrícolas y en los últimos años, generación de electricidad.

• Cada zona geográfica posee distintas características de vientos, por lo tanto, para poder identificar un determinado lugar, es necesario conocer o determinar las variaciones de velocidad del viento mensuales, tener una medida de la variación del viento día a día, conocer las fluctuaciones dentro del mismo día (ej.: calma por la mañana, fuerte en la tarde) y por supuesto su dirección preferente. Con estos parámetros es posible determinar el dispositivo más conveniente para el lugar

Costo de la energía eólica

• El coste de la unidad de energía producida en instalaciones eólicas se

deduce de un cálculo bastante complejo. Para su evaluación se deben

tener en cuenta diversos factores, entre los cuales cabe destacar:

El coste inicial o inversión inicial, el

costo del aerogenerador incide

en aproximadamente el 60 a 70%. El costo

medio de una central eólica es, hoy, de unos 1.200 Euros por Kw de potencia instalada y

variable según la tecnología y la marca

que se vayan a instalar (direct drive, síncronas,

asíncronas, generadores de imanes permanentes)

Debe considerarse la vida útil de la

instalación (aproximadamente 20 años) y la amortización

de este costo;

Los costos financieros

Los costos de operación y mantenimiento (variables entre el 1 y el 3% de la inversión);

La energía global producida en un período de un año, es decir el denominado factor de planta de la instalación. Esta se define en función de las características del aerogenerador y de las características del viento en el lugar donde se ha emplazado. Este cálculo es bastante sencillo puesto que se usan las "curvas de potencia" certificadas por cada fabricante y que suelen garantizarse a entre 95-98% según cada fabricante. Para algunas de las máquinas que llevan ya funcionando más de 20 años se ha llegado a respetar 99% de las curvas de potencia.

En agosto de 2011 licitaciones en Brasil y Uruguay para compra a 20 años presentaron costos inferiores a los U$S65 el MWh.

Ventajas de energía eólica *Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.

*Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.

*No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del invernadero ni al cambio climático.

*Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.

*Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas ,remolacha, etc.

*Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.

*Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses*Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.

*Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la solar, permite la auto alimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.*La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento.

*Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación.

*Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.

Desventajas de la Energía Eólica-Impacto visual: su instalación genera una alta modificación del paisaje.-Impacto sobre la avifauna: principalmente por el choque de las aves contra las palas, efectos desconocidos sobre modificación de los comportamientos habituales de migración y anidación.-Impacto sonoro: el roce de las palas con el aire produce un ruido constante, la casa más cercana deberá estar al menos a 200 m. (43dB(A))-Posibilidad de zona arqueológicamente interesante

Después de tanto hablar sobre la energía eólica, me pareció buena idea explicar a grandes rasgos su funcionamiento y los componentes principales que lo hacen posible.

Generadores eólicos La energía del viento hace mover las paletas de los generadores. Debido a la forma que tienen las paletas (mismo concepto del ala de un avión), se genera una diferencia de presiones que produce la fuerza necesaria para desencadenar el movimiento rotatorio en el eje principal del generador eólico (ver esquema a continuación). El eje principal se acopla a una multiplicadora (que es un juego de engranajes) para que la rotación del eje a la salida de la multiplicadora sea apta para la generación eléctrica en el generador.

En el generador es donde se produce la electricidad, y su principio de funcionamiento es básicamente el de un motor eléctrico conectado de manera inversa. Si a un motor eléctrico se le entrega electricidad, este entregará energía de rotación. Si a un generador se le entrega energía de rotación, este entrega energía eléctrica. Esta energía eléctrica va a un transformador, el cual convierte la energía eléctrica para transportar la energía por los cables de la manera más eficiente posible.

Veamos en más detalle sus componentes:

• Sistema hidráulico para la rotación de las paletas: este sistema se encuentra en los generadores eólicos más modernos. Es un sistema que hace girar las paletas en su propio eje en función de la velocidad del viento.

• Rodamiento principal: este gran rodamiento es el punto de apoyo para el eje principal.

• Multiplicadora: adentro se encuentra un juego de engranajes para hacer que el movimiento rotatorio del eje principal, se multiplique a una velocidad de giro mayor, más cercana a la velocidad de giro de sincronización del generador. Se necesita llegar a esta velocidad de sincronización para que el generador produzca la energía eléctrica con la frecuencia adecuada para la red eléctrica. La multiplicadora ayuda en parte a que los generadores sean más silenciosos. En parte porque las multiplicadoras son las que generan una buena parte del ruido molesto de los generadores, pero con este sistema se logra que las paletas de los molinos giren a una velocidad mucho menor generando así mucho menor ruido entre paleta y el aire y además aumenta notablemente la durabilidad y seguridad de las paletas.

• Motores para rotación de la torre: Los molinos cuentan con un sistema de giro de la torre para que el viento llegue al molino lo más de frente posible. Los sensores meteorológicos registran de donde viene el viento y le mandan la señal a los motores eléctricos para mover al lugar indicado.

• Freno: El generador eólico es frenado cuando se detectan vientos muy fuertes que comprometen la seguridad. También es aplicado en las paradas de emergencia o en paradas de mantenimiento.

• Sistema de enfriamiento: El constante movimiento de rotación y a velocidades del rango de los 1500rpm, se genera energía calórica debido a la fricción entre los engranajes. La temperatura del aceite debe ser controlada con este sistema de enfriamiento para acondicionar la temperatura a la temperatura de funcionamiento de la multiplicadora.

• Generador: Convierte la energía de rotación en energía eléctrica. Cuenta con un sistema de control para conectar y desconectar de la red eléctrica.

• Instrumentos meteorológicos: Estos sensores miden la velocidad, la aceleración y la dirección del viento. Toda esta información va a un sistema que controla la rotación de las paletas, la rotación de la torre, el acople del generador con la red, las paradas de emergencia, entre otras funciones.

Producción por países

En contexto…• La energía eólica es un recurso

abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo

que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es su

intermitencia

Fuentes de energía renovable y no renovable

• Energía renovable• Se denomina energía renovable a la energía

que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, mareomotriz, solar, undimotriz, la biomasa y los biocombustibles.

Energías renovables y energías no renovables

• A los elementos de la naturaleza que pueden suministrar energía se les denomina fuentes

de energía.• Así, se llaman fuentes de energía renovables aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porque son

inagotables; por ejemplo el sol, el agua, o el viento.

• Además, las energías renovables se caracterizan por su impacto ambiental nulo en

la emisión de gases de efecto invernadero.

Energías renovables y energías no renovables

• Energías no renovables : son aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen a medida que las consumimos: por ejemplo, el petróleo, el carbón o el gas natural. A medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.

• Inevitablemente, si se mantiene el modelo de consumo actual, los recursos no renovables dejarán algún día de estar disponibles, bien por agotarse la reservas o porque su extracción resultará antieconómica.

Fuentes de energía renovables

Energía Hidráulica Energía solar

Energía Eólica Energía Geotérmica

Biomasa Energía Mareomotriz

Fuentes de energía no renovables

Carbón Gas

Petróleo

Uranio

Ventajas e inconvenientes de la energía renovable

• Energías ecológicas La primera ventaja de una cierta cantidad de fuentes de energía renovables es que no

producen gases de efecto invernadero ni otras emisiones, contrariamente a lo que ocurre con los combustibles, sean fósiles o renovables. Algunas fuentes renovables no emiten dióxido de carbono adicional, salvo los necesarios para su construcción y funcionamiento, y no presentan ningún riesgo suplementario, tales como el riesgo nuclear.

Inconvenientes

• No obstante, algunos sistemas de energía renovable generan problemas ecológicos particulares. Así pues, los primeros aerogeneradores eran peligrosos para los pájaros, pues sus aspas giraban muy deprisa, mientras que las centrales hidroeléctricas pueden crear obstáculos a la emigración de ciertos peces, un problema serio en muchos ríos del mundo (en los del noroeste de Norteamérica que desembocan en el océano Pacífico, se redujo la población de salmones drásticamente).

Renovables o verdes

• Energía verde  es un término que describe la energía generada a partir de fuentes de energía primaria respetuosas con el medio ambiente. Las energías verdes son energías renovables que no contaminan, es decir, cuyo modo de obtención o uso no emite subproductos que puedan incidir negativamente en el medio ambiente.

Energía alternativa

• Un concepto similar, pero no idéntico es del de las energías alternativas: una energía alternativa, o más precisamente una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación. Según esta definición, algunos autores incluyen la energía nuclear dentro de las energías alternativas, ya que generan muy pocos gases de efecto invernadero.

Energía alternativa/convencional

• La discusión energía alternativa/convencional no es una mera clasificación de las fuentes de energía, sino que representa un cambio que necesariamente tendrá que producirse durante este siglo. Es importante reseñar que las energías alternativas, aun siendo renovables, también son finitas, y como cualquier otro recurso natural tendrán un límite máximo de explotación.

• Es por ello por lo que surge el concepto del Desarrollo sostenible. Dicho modelo se basa en las siguientes premisas:

El uso de fuentes limpias, abandonando los

procesos de combustión convencionales y la

fisión nuclear.

La disminución de la demanda energética,

mediante la mejora del rendimiento de los

dispositivos eléctricos (electrodomésticos,

lámparas, etc.)

Reducir o eliminar el consumo energético

innecesario

El uso de fuentes de energía renovable, ya que las fuentes

fósiles actualmente explotadas terminarán agotándose, según los

pronósticos actuales, en el transcurso de este siglo XXI._

La explotación extensiva de las fuentes de energía,

proponiéndose como alternativa el fomento del

autoconsumo

La producción de energías limpias, alternativas y renovables no es por tanto una cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser humano se va a ver abocado, independientemente de nuestra opinión, gustos o creencias.

ClasificaciónLas fuentes renovables de energía pueden dividirse en dos categorías: no contaminantes o limpias y contaminantes.

Entre las primeras:

• La llegada de masas de agua dulce a masas de agua salada: energía azul.

• El viento: energía eólica.• El calor de la Tierra: energía geotérmica.• Los ríos y corrientes de agua dulce: energía

hidráulica o hidroeléctrica.• Los mares y océanos: energía mareomotriz.• El Sol: energía solar.• Las olas: energía undimotriz.

Impacto ambientalTodas las fuentes de energía producen algún grado de impacto ambiental.

• La energía geotérmica puede ser muy nociva si se arrastran metales pesados y gases de efecto invernadero a la superficie.

• La eólica produce impacto visual en el paisaje, ruido de baja frecuencia, puede ser una trampa para aves.

• La hidráulica menos agresiva es la minihidráulica ya que las grandes presas provocan pérdida de biodiversidad, generan metano por la materia vegetal no retirada, provocan pandemias, inundan zonas con patrimonio cultural o paisajístico, generan el movimiento de poblaciones completas, entre otros Asuán, Itaipú, Yaciretá y aumentan la salinidad de los cauces fluviales.

• La energía solar se encuentra entre las menos agresivas salvo el debate generado por la electricidad fotovoltaica respecto a que se utiliza gran cantidad de energía para producir los paneles fotovoltaicos y tarda bastante tiempo en amortizarse esa cantidad de energía.

• La mareomotriz se ha discontinuado por los altísimos costos iníciales y el impacto ambiental que suponen. La energía de las olas junto con la energía de las corrientes marinas habitualmente tienen bajo impacto ambiental ya que usualmente se ubican en costas agrestes.

• La energía de la biomasa produce contaminación durante la combustión por emisión de CO2 pero que es reabsorbida por el crecimiento de las plantas cultivadas

Energía hidráulica• La energía potencial acumulada en los saltos de agua puede ser

transformada en energía eléctrica. Las centrales hidroeléctricas aprovechan la energía de los ríos para poner en funcionamiento unas turbinas que mueven un generador eléctrico. En España se utiliza un 15 % de esta energía para producir electricidad.

• Uno de los recursos más importantes cuantitativamente en la estructura de las energías renovables es la procedente de las instalaciones hidroeléctricas; una fuente energética limpia y autóctona pero para la que se necesita construir infraestructuras necesarias que permitan aprovechar el potencial disponible con un coste nulo de combustible.

• El problema de este tipo de energía es que depende de las condiciones climatológicas

Represas Hidroeléctricas

Represa Itaipú

Represa Yaciretá

Represa Salto Grande

Energía solar térmica

• Se trata de recoger la energía del sol a través de paneles solares y convertirla en calor el cual puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a hogares, hoteles, colegios o fábricas.

• En agricultura se pueden conseguir otro tipo de aplicaciones como invernaderos solares que favorecieran las mejoras de las cosechas en calidad y cantidad

• Con este tipo de energía se podría reducir más del 25 % del consumo de energía convencional en viviendas de nueva construcción con la consiguiente reducción de quema de combustibles fósiles y deterioro ambiental.

Biomasa

• La formación de biomasa a partir de la energía solar se lleva a cabo por el proceso denominado fotosíntesis vegetal que a su vez es desencadenante de la cadena biológica. Mediante la fotosíntesis las plantas que contienen clorofila, transforman el dióxido de carbono y el agua de productos minerales sin valor energético, en materiales orgánicos con alto contenido energético y a su vez sirven de alimento a otros seres vivos.

• La biomasa mediante estos procesos almacena a corto plazo la energía solar en forma de carbono. La energía almacenada en el proceso fotosintético puede ser posteriormente transformada en energía térmica, eléctrica o carburantes de origen vegetal, liberando de nuevo el dióxido de carbono almacenado.

Energía Solar • La energía solar es una fuente

de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica o energía eléctrica utilizando paneles solares.

• Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres.

Ventaja de la Energía Solar

• Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica. Así, podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casi por completo las pérdidas relacionadas con el transporte -que en la actualidad suponen aproximadamente el 40% del total- y la dependencia energética.

Energía Eólica

• La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se obtiene a través de una turbinas eólicas, son las que convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.

Energía geotérmica

• La energía geotérmica es aquella energía que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra.

• Parte del calor interno de la Tierra (5.000 °C) llega a la corteza terrestre. En algunas zonas del planeta, cerca de la superficie, las aguas subterráneas pueden alcanzar temperaturas de ebullición, y, por tanto, servir para accionar turbinas eléctricas o para calentar.

• El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que destacan el gradiente geotérmico y el calor radiogénico.

Energía marina

• La energía marina o energía de los mares (también denominada a veces energía de los océanos o energía oceánica) se refiere a la energía renovable producida por las olas del mar, las mareas, la salinidad y las diferencias de temperatura del océano. El movimiento del agua en los océanos del mundo crea un vasto almacén de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad que alimente las casas, el transporte y la industria.

Los principales tipos son:

• Energía de las olas, ola motriz o undimotriz.• Energía de las mareas o energía mareomotriz.• Energía de las corrientes: consiste en el aprovechamiento de

la energía cinética contenida en las corrientes marinas. El proceso de captación se basa en convertidores de energía cinética similares a los aerogeneradores empleando en este caso instalaciones submarinas para corrientes de agua.

• Maremotérmica: se fundamenta en el aprovechamiento de la energía térmica del mar basado en la diferencia de temperaturas entre la superficie del mar y las aguas profundas. El aprovechamiento de este tipo de energía requiere que el térmico sea de al menos 20º. Las plantas Maremotérmica transforman la energía térmica en energía eléctrica utilizando el ciclo termodinámico denominado ciclo de Rankine para producir energía eléctrica cuyo foco caliente es el agua de la superficie del mar y el foco frío el agua de las profundidades.

•  Energía osmótica: es la energía de los gradientes de salinidad.

Energía no renovable

• Energía no renovable se refiere a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable. Dentro de las energías no renovables existen dos tipos de combustibles:

• Los combustibles fósiles.• Los combustibles nucleares

Combustibles fósiles

• Son combustibles fósiles el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que se transformaron bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura.

• El combustible fósil puede utilizarse directamente, quemándolo para obtener calor y movimiento en hornos, estufas, calderas y motores. También pueden usarse para electricidad en las centrales térmicas o termoeléctricas, en las cuales, con el calor generado al quemar estos combustibles se obtiene vapor de agua que, conducido a presión, es capaz de poner en funcionamiento un generador eléctrico, normalmente una turbina.

• Desventajas• Su uso produce la emisión de gases que contaminan la atmósfera y

resultan tóxicos para la vida.• Se pueden agotar las reservas a corto o medio plazo.• Disminuyen la cantidad de materias primas que sirven para fabricar

productos en lugar de ser quemados.

Combustibles nucleares

• Pueden ser combustibles nucleares como el uranio y el plutonio, en general todos aquellos elementos fisibles adecuados al reactor.

• Son elementos químicos capaces de producir energía por fisión nuclear. La energía nuclear se utiliza para producir electricidad en las centrales nucleares. La forma de producción es muy parecida a la de las centrales termoeléctricas, aunque el calor no se produce por combustión, sino mediante la fisión de materiales fisibles.

Ventajas

• Produce mucha energía de forma continua.• No genera emisiones de gases de efecto invernadero

durante su funcionamiento.

• Desventajas• Su combustible es limitado.• Genera residuos radiactivos activos durante miles de

años.• Puede ocasionar graves catástrofes medioambientales

en caso de accidente.• Algunas de ellas no están suficientemente

desarrolladas tecnológicamente.

Resumen general• Se puede decir que la energía se manifiesta

diariamente en nuestra vida cotidiana, es un factor fundamental en el desarrollo de un ser humano. Pero hay dichos recursos que se encuentran en menor porcentaje y su cadena de desarrollo marca que algunos de ellos se terminaran agotando. Por eso es importante que sepamos usar, aprovechar y sacar provecho de las ventajas sin damnificar el medio ambiente o la vida de las personas.

Realizado por:Favilla Héctor

Curso: 4to. Año “A” Tecnicatura en

Informática Profesional y Personal

InstituciónEscuela Técnica Amalia del Valle

Herrera de Aguirre

Año:2.012