Energía Eólica. La Producción de Energías Alternas. · la vida cotidiana. 2. LA ENERGIA EOLICA...
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Juan Carlos Leal Caballero UNAD MEXICO 2014 Energía Eólica. La Producción de Energías Alternas.
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JUAN CARLOS LEAL CABALLERO 0
Juan Carlos Leal Caballero
UNAD MEXICO 2014
Energía Eólica.
La Producción de Energías Alternas.
Energía Eólica.
La Producción de Energías Alternas
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INDICE
1. INTRODUCCION
2. LA ENERGIA EOLICA
3. HISTORIA
4. EL AEROGENERADOR
5. PANORAMA ACTUAL
6. LEGISLACIONES
7. EL FUTURO
8. CONCLUSIONES
9. FUENTES DE CONSULTA
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1. INTRODUCCION
Cada día con el aumento de la población mundial y con las nuevas necesidades de
consumo de energía surgen preguntas sobre su producción y manejo. ¿Cuál es el
futuro de la producción mundial de energía?, ¿cuáles son las alternativas con las que
contamos para abastecer a la población mundial?, ¿qué están haciendo los gobiernos
para satisfacer las necesidades de energía sin afectar el medio ambiente?
Durante los últimos años el mundo ha volteado la mirada hacia la producción de energías
limpias y amigables con el entorno obtenidas de fuentes renovables como lo son el sol,
el viento, la biomasa, la geotermia, etc. pero aún se está muy lejos de las metas
propuestas, por un lado los grandes costos de instalación y por otro lado la indiferencia
de algunos gobiernos hacia el cambio son dos grandes razones que afectan la
producción de energías limpias imposibilitando el crecimiento en ese sector.
La importancia de la energía eléctrica radica en la necesidad de iluminar y calentar los
hogares, preparar alimentos, extraer agua, mover grandes maquinarias, desplazarse, en
un sin fin de actividades que realizamos y que serían en muchos casos, si bien no
imposibles, sin energía eléctrica extremadamente difícil de llevarlas a cabo dificultando
la vida cotidiana.
2. LA ENERGIA EOLICA
Según la Secretaria de Energía de Argentina la energía eólica hace referencia a
aquellas tecnologías y aplicaciones en que se aprovecha la energía cinética del viento,
convirtiéndola en energía eléctrica o mecánica.
Por otro lado la organización Bridges From Gray To Greening brinda un concepto más
general definiéndola como aquella que transforma la energía cinética del viento.
La energía eólica es la energía producida por la acción del viento sobre una superficie
móvil transformándola, mediante un sistema mecánico o electromecánico en energía útil,
dicho de otra manera es la transformación de la energía cinética del viento en energía
eléctrica o mecánica con la ayuda de turbinas o aerogeneradores.
Para la producción de energía a partir de la fuerza de los vientos ya sea energía eléctrica
o mecánica el sol juega un papel importante ya que, además de brindarnos calor, luz,
permitir la fotosíntesis en plantas, etc., es uno de los principales factores que influye en
la generación de corrientes de aire sobre la superficie terrestre. El sol calienta la tierra de
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manera no uniforme siendo con mayor intensidad en las zonas cercanas al ecuador
haciendo que exista diferencia en la temperatura entre los puntos situados sobre el
globo( temperaturas mayores en puntos situados cerca del ecuador y menores en puntos
alejados), el aire es calentado haciendo que el de mayor temperatura suba a las capas
más externas de la atmosfera y el fresco baje debido a la diferencia en la densidad, el
aire más denso desplaza al menos denso generando las corrientes, entre mayores sean
las temperaturas del aire caliente y menores las de aire frio aunado al movimiento
terrestre mayores serán la fuerza de los vientos.
Pero, ¿que hace de la energía eólica una fuente tan atractiva y viable para la producción
de energía eléctrica?, “La energía eólica no contamina, es inagotable y retrasa el
agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una
tecnología totalmente madura y puesta a punto” (Rubio, Diseño de Aerogeneradores)
por ello es una excelente fuente de energía, es renovable y limpia para abastecer de
electricidad a los hogares, industrias, ciudades, etc.
Las características que la hacen ser cada vez más utilizada y por las que se espera
un crecimiento notable en su producción en los próximos años son:
1. La energía eólica es una fuente inagotable.
2. Es de origen limpio.
3. No contamina.
4. Costo de transformación a energía eléctrica relativamente bajo.
5. Puede abastecer de electricidad a lugares remotos lejanos a la infraestructura
tradicional.
6. El mantenimiento a los equipos es relativamente sencillo.
Las desventajas del uso de la energía eólica son:
1. Solo se genera electricidad mediante los aerogeneradores en lugares donde el
viento es lo suficientemente fuerte.
2. Los aerogeneradores o los parques eólicos deben estar alejados de las ciudades
y edificios.
3. Para su instalación puede llegar a afectar el ecosistema debido al desplazamiento
de ciertas especies endémicas de aves y mamíferos.
4. A muchas personas les desagrada el impacto visual de los aerogeneradores.
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3. HISTORIA
El uso de la energía eólica no es nuevo, ha sido utilizado desde la antigüedad para moler
granos, bombear agua, regar campos e incluso para mover ejércitos enteros en barcos
a través de mares y océanos.
Desde las investigaciones y experimentos realizados por uno de los más grandes
científicos e inventores, Nikola Tesla quien vislumbraba un mundo donde la
energía eléctrica fuera transferida de forma gratuita y rápida a todos los hogares del
mundo mediante el uso de la corriente alterna, la humanidad ha dado grandes saltos en
la producción cada vez más eficiente de energía eléctrica y muchos de los esfuerzos han
sido encaminados a abastecer a la población pero descuidando el impacto ambiental
que esto representa.
Partiendo con la invención del generador eléctrico por Faraday en 1831 que después
fue perfeccionado por Pixii en 1836 se realizaron diversos experimentos para lograr
generar energía eléctrica de una manera más eficiente. A finales del Siglo XIX Charles
F. Brush logro la construcción de la primer turbina eólica o aerogenerador( ver Fig.
1) para después ser mejorado por Paul Le Cour ( ver Fig. 2) quien es conocido como
el pionero de la tecnología moderna en aerogeneradores, inventos que pusieron de
manifiesto la posibilidad de generar electricidad con alta eficiencia a partir de la fuerza
de los vientos sin la utilización de combustibles fósiles, sin contaminación y de manera
casi gratuita pudiendo ser llevada a los lugares más apartados empujando al mundo a
una nueva era en la generación de energía y de cuidado ambiental.
No es hasta la década de 1970 con el desabasto de lo que hasta ahora es la principal
fuente de energía en el mundo, el petróleo que la utilización de los vientos para
Fig. 1 Aerogenerador construido por Brush en 1888
Fig. 2 Aerogenerador construido por Paul laCour
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generar energía eléctrica empezó a repuntar. Valiéndose de los inventos realizados
desde la antigüedad en este rubro y de los avances en la tecnología aerodinámica,
eléctrica y electrónica fue que los científicos e ingenieros realizaron diversos prototipos
que aumentan la eficiencia y captación de los vientos, aerogeneradores con 2 y 3 palas,
aerogeneradores en espiral y verticales empezaron a ser estudiados e instalados,
aunque ya habían sido utilizados durante la década de 1940 y la época de la postguerra
para proporcionar energía eléctrica en diversas ciudades.
4. EL AEROGENERADOR
El aerogenerador es el dispositivo encargado de convertir la energía cinética del viento
en energía eléctrica. Puede ser un dispositivo tan sencillo o tan complejo dependiendo
de su utilización y las necesidades de energía, puede tratarse de un simple alternador
capaz de producir unos cuantos Watts o ser la más compleja obra de ingeniería con una
potencia en el rango de MW que, agrupados en parques eólicos, pueden abastecer
ciudades enteras.
En la figura 3 se
esquematizan los pasos en el
proceso de generación de
energía eléctrica a partir de la
energía eólica, en él se
pueden identificar tres
sistemas; el encargado de
recibir la energía del viento,
el sistema de potencia y el
encargado de la generación
de electricidad, aunque
implícitamente existe un
tercero que se trata de la
torre o soporte sobre el que
descansa.
Fig 3. (Iannini, González, Sabino. Energía Eólica, Teoría y Características de Instalaciones)
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En la práctica, el generador eólico se divide en:
1. Soporte
2. Góndola
3. Hélice
Soporte
El soporte es la base sobre la que descansa el aerogenerador completo, debe poder
resistir el peso y las inclemencias del tiempo ya que se encuentra expuesto a fuertes
vientos y lluvias así como a la corrosión. Existen diferentes tipos de soporte utilizados y
esto dependerá de los requerimientos y las necesidades del consumidor. La altura del
soporte es dado por el análisis detallado del área donde se instalan los aerogeneradores
ya que se espera se encuentren situados donde la captación de los vientos sea la mejor,
por lo general se recomienda ser instalados a una altura aproximada de 35 metros.
Góndola
Se trata de la carcasa en la que se encuentran todos los componentes mecánicos y
eléctricos y su función es la de protegerlos.
Dentro de la góndola se encuentran diferentes mecanismos, los cuales se explican a
continuación en la Fig. 4 tomando como base el diseño más básico de un aerogenerador:
Fig. 4 Partes de un aerogenerador Imagen obtenida de energiasrenovadas.com
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Soporte principal: es el acoplamiento que se da entre el rotor proveniente de la hélice y
la caja de cambios.
Caja de cambios: se trata de una transmisión y su función es la de tomar la potencia
generada por el viendo en el rotor y aumentar las revoluciones por minuto, esto se logra
con un tren de engranajes diseñados para que cada giro del rotor a la entrada sea
multiplicado, movimiento que será aprovechado por el generador eléctrico.
Generador: se trata del sistema electromecánico capaz de convertir el movimiento del
rotor proveniente de la salida de la transmisión en corriente eléctrica, se encuentra
conformado por imanes y bobinados, dependiendo del tamaño del generador será la
potencia total que podrá ser entregada por el aerogenerador.
Sistema de control: Controla la salida de corriente, es el encargado de eliminar picos de
voltaje no deseados.
Motor orientador: es un sistema que le permite al aerogenerador orientarse en sentido
del viento moviendo la Góndola completa para obtener el máximo rendimiento en la
captación de vientos.
Además de los sistemas mencionados, los aerogeneradores modernos cuentan con un
sistema de seguridad con el cual el operador puede, mediante un freno de disco, detener
el movimiento de la hélice, esto como medida de control y para efectuar mantenimientos
al equipo. Además se tiene un Clutch mecánico que, en caso de que la fuerza de los
vientos sobrepase los límites esperados éste desconecta la hélice del rotor para evitar
daños al aerogenerador.
5. PANORAMA ACTUAL
Hoy en día, los aerogeneradores son tan pequeños para abastecer energía eléctrica para
un solo hogar o tan grandes que, agrupados en lo que llamamos granjas eólicas logran
abastecer de electricidad a ciudades enteras.
La creación de granjas eólicas es un reto enorme para la ingeniería ya que es
indispensable un análisis completo de la zona, los vientos y las condiciones
climáticas, además de lograr la mayor eficiencia en la producción de energía eléctrica lo
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que representa mayores ganancias para los inversionistas pero también se busca cuidar
la forma de generar energía con lo que todos ganamos.
Actualmente el crecimiento en la generación de energía limpia es acelerado ya que está
dando resultados satisfactorios alrededor del mundo, países como España y Noruega
llevan un paso adelante, en ellos existen legislaciones vigentes que protegen los
intereses de quienes optan por utilizar este tipo de energía además de brindar estímulos
fiscales.
Según los datos de la Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA), los
aerogeneradores conectados hasta el año 2009 sumaban una potencia instalada de 215
GW, logrando la cobertura del 2 por ciento del consumo energético mundial.
En México, hasta el 2013 según la Asociación Mexicana de Energía Eólica (AMDEE)
había una capacidad instalada de 1917 MW con 26 parques eólicos operando a nivel
nacional, siendo el 40% de la demanda de energías renovables en el país.
6. LEGISLACIONES
Las legislaciones y normas mexicanas para el uso y producción de energía se
encuentran establecidas por la Secretaria de Energía.
NOM-002-SEDE-1999: requisitos de seguridad y eficiencia energética para
transformadores de distribución.
NOM-001-SEDE-2005: instalaciones eléctricas y su utilización.
NOM-113-SEMARNAT-1998: establece las especificaciones de protección ambiental
para la planeación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de subestaciones
eléctricas de potencia o de distribución que se pretendan ubicar en áreas urbanas,
suburbanas, rurales, agropecuarias, industriales, de equipamiento urbano o de servicios
turísticos.
NOM-114-SEMARNAT-1998: establece las especificaciones de protección ambiental
para la planeación, diseño, construcción, operación y mantenimiento de líneas de
transmisión y de subtransmisión eléctrica y distribución que se pretendan ubicar en áreas
urbanas, suburbanas, rurales, agropecuarias, industriales, de equipamiento urbano o de
servicios turísticos.
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NOM-081-SEMARNAT-1994: establece los límites máximos permisibles de emisión de
ruido de las fuentes fijas y su método de medición.
7. EL FUTURO
Existe mucho trabajo por delante, por un lado el lograr mayores inversiones en este rubro
mediante legislaciones e incentivos, seguir mostrando al mundo la viabilidad de estas
tecnologías y por otro lado la investigación en desarrollo de equipos más eficientes son
los retos que se presentan para las nuevas generaciones.
El pronóstico del uso de energía eólica hacia el año 2030 llevado a cabo por El Consejo
Global de Energía Eólica, es que este tipo de energía cubrirá entre el 25 y el 30 por ciento
de la demanda mundial. Para México según la AMDEE hacia el año 2022 se espera
tener capacidad de producción de 15000 MW.
Fig. 5 Eficiencia de los aerogeneradores actuales (Iannini, González, Sabino. Energía Eólica, Teoría y Características de Instalaciones)
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8. CONCLUSIONES
Ante las necesidades crecientes en la generación de energía y las actuales condiciones
climáticas derivadas de la contaminación con combustibles fósiles, la energía eólica
representa una fuente viable y con gran potencial para abastecer a la población mundial.
No se debe perder de vista los objetivos y el compromiso para con las nuevas
generaciones, somos responsables de utilizar todo el conocimiento desarrollado y
aplicarlo, hoy por hoy uno de los temas de actualidad y que nos ocupan son los referentes
al cambio climático y su prevención, en este contexto la búsqueda de nuevas alternativas
de generación de energía en cuyos procesos de obtención no exista contaminación o al
menos sea mínima son un compromiso para con el planeta mismo.
Hace décadas que científicos e ingenieros han trabajado en desarrollar dispositivos cada
vez más eficientes que puedan ser utilizador por el hombre para su propia satisfacción y
comodidad pero en los últimos años el enfoque ha sido la parte ambiental sin dejar de
lado la parte creativa y de innovación. La energía eólica resulta ser una excelente
alternativa de generación de energía eléctrica en con un enfoque ambiental.
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9. FUENTES DE CONSULTA
http://www.energia.gob.mx/
http://www.uclm.es/profesorado/ajbarbero/FAA/EEOLICA_Febrero2012_G9.pdf
http://web.ing.puc.cl/power/paperspdf/CapituloEolico.pdf
http://www.inti.gob.ar/e-renova/erTO/pdf/libro_energia_eolica.pdf
http://www.sener.gob.mx/res/0/ER_para_Desarrollo_Sustentable_Mx_2009.pdf
http://www.greenjobsproject.eu/fotos/descargas/Ventajas-
inconvenientes%20energias%20renovables.pdf
http://www.agenergia.org/files/resourcesmodule/@random49ae9a23d0d51/1236187387
_Practicas_energ_eolica2.pdf
http://www.windygrid.org/manualEolico.pdf
http://www.cnea.gov.ar/sites/default/files/eolica1.pdf
