La energa elica

Hace miles de aos que se utiliza la energa del viento (elica). Los persas fueron los pioneros de los molinos de viento. Esta energa elica recibe su nombre de Aeolus (griego antiguo / Aiolos), nombre del dios del viento en la antigua Grecia.

La energa del viento es una de las ms antiguas que se conocen. La aprovechan los barcos de vela para navegar, los antiguos molinos para moler el trigo incluso forma parte de la literatura espaola en la famosa escena del clsico Don Quijote de la Mancha.

La generacin de energa elctrica a partir de energa elica tuvo lugar en Dinamarca hacia 1890, cuando se realizaron los primeros experimentos con aerogeneradores, llegando a producir hasta 200 kw (profesor La Cour).

http://www.youtube.com/watch?v=VadI_HA3duE&feature=player_embedded#!

http://www.youtube.com/watch?v=7lx_gWU2SeY

Tipos de aerogeneradores

Aerogeneradores de eje vertical

Aerogeneradores de eje horizontal

Tipos de instalaciones elicas

Parques Elicos Marinos

Parques Elicos Terrestres

Minielica (Aisladas)

Parques Elicos Marinos (Marine/Offshore Wind Farms)

Los aerogeneradores de los Parques Elicos Marinos suelen ser de mayores dimensiones, aunque el fundamento tecnolgico es equivalente al de los parques elicos terrestres pero producen el doble de energia.

La solucin podra estar en los aerogeneradores flotantes, como el proyecto Hywind puesto en marcha a principios de Diciembre de 2009 y desarrollado por la

empresa noruega StatoilHydro y Siemens.

El Hywind, que se encuentra a unos 12 kilmetros de la costa suroeste de Noruega, es el primer aerogenerador flotante que se instala en el mundo en mar abierto, aunque de momento es un prototipo en pruebas de dos a

Parque eolico terrestre

El aerogenerador consta de:

Palas del rotor: Es donde se produce el movimiento rotatorio debido al viento. Eje: Encargado de transmitir el movimiento rotatorio. Caja de engranajes o Multiplicadores: Encargados de cambiar la frecuencia de giro del eje a otra menor o mayor segn dependa el caso para entregarle al generador una frecuencia apropiada para que este funcione. Generador: Es donde el movimiento mecnico del rotor se transforma en energa elctrica. Controlador electrnico: que permite el control de la correcta orientacin de las palas del rotor, tambin en caso de cualquier contingencia como sobrecalentamiento del aerogenerador lo para. Unidad de refrigeracin: Encargada de mantener al generador a una temperatura prudente. Anemmetro y la Veleta: Cuya funcin estn dedicadas a calcular la velocidad del viento y la direccin de este respectivamente. Estn conectadas al controlador electrnico quien procesa estas seales adecuadamente.

Energa elica reciclable: compuesto termoplstico de palas que se fabrican a partir de una resina de cclicos. Esto permite la produccin de alrededor de 19 toneladas de materiales de palas reciclables para turbinas elicas

Tipos de aerogeneradores

Los aerogeneradores de eje horizontal, tambin llamados HAWTs (Horizontal Axis Wind Turbines), tienen como caracterstica principal, que el eje de rotacin del equipo se encuentra paralelo al suelo y a la direccin del viento, y est situado en la parte superior de la torre

Ventajas: un buen aprovechamiento de las corrientes de aire por estar situado a una altura de entre 40 y 60 metros del suelo; capacidad de adaptarse a diferentes potencias; y una eficacia muy alta.

Desventajas: la dificultad en su transporte por sus grandes dimensiones (torres de 60 metros y palas de 40 metros); y las altas velocidades de viento que tienen que resistir las palas

Instalaciones Minielicas (Aisladas

La Energa Minielica es el aprovechamiento de los recursos elicos mediante la utilizacin de aerogeneradores de potencia inferior a los 100 KW. De acuerdo con las normas internacionales, los molinos de esta tecnologa deben tener un rea de barrido que no supere los 200 m2.

Son, en general, instalaciones a pequea escala y se destinan al autoabastecimiento elctrico de zonas aisladas y alejados de la red elctrica (viviendas aisladas, reservas naturales, estaciones meteorolgicas, refugios alpinos)

Energa mini elica: En Japn, por ejemplo, Zephyr Corporation fabrica elicos de hasta 1,5 kW (12,5 m / s) de potencia, con un peso inferior a 16 kg y con palas de 1,8 m de dimetro. Puede producir 138W. Un dispositivo permite la produccin continua de electricidad, incluso con una brisa. El precio es de 2.200 euros (controlador incluido).

La potencia del viento depende principalmente de 3 factores

rea por donde pasa el viento (rotor)

Densidad del aire

Velocidad del viento

A la velocidad mnima que se requiere para funcionar (3 metros por segundo) se le llama velocidad de cut-in (de conexin); y la velocidad mxima (24 m/s), que no debe superarse pues podra romper el mecanismo, se llama velocidad de cut-out (de desconexin).

Los aerogeneradores de eje vertical o VAWTs (Vertical Axis Wind Turbines) son aquellos en los que el eje de rotacin se encuentra en posicin perpendicular al suelo y a la direccin del viento, y se localiza en la base de la torre.

Ventajas: Aprovecha los vientos que provienen de cualquier direccin; no necesita un mecanismo de orientacin; no se requiere una torre de estructura poderosa; y gracias a su tamao ms reducido, son de fcil instalacin y mantenimiento.

Desventajas: potencia y produccin de energa menor que los de eje horizontal, ya que las velocidades del viento cerca del nivel del suelo son bajas; requieren conexin a la red para poder arrancar, utilizando el generador como motor.

Savonius: Dos o ms semicilindros o canaletas colocadas opuestamente alrededor del eje. Trabaja esencialmente por arrastre, puede arrancar con poco viento pero su rendimiento es relativamente bajo. Tiene una velocidad de giro pequea. Sencillo y de bajo costo. Los anemmetros, medidores de velocidad del viento situados en muchos tejados, funcionan como las turbinas Savonius.

Darrieus: Dos o tres arcos que giran alrededor del eje. Las fuerzas dominantes son las de sustentacin, tienen un par de arranque prcticamente nulo, pero entregan potencias altas. Son los que ms rendimiento tienen, junto con los de eje horizontal. Por su forma es comnmente denominado eggbeater (batidora de huevos)

Dentro del tipo Darrieus se encuentra el Giromill, compuesto normalmente de dos o ms palas verticales, unidas al mstil central con soportes horizontales. Combina sobre un mismo eje un rotor Savonius para el arranque y un rotor Darrieux para generar la energa, ya que el Darrieus tiene mejor rendimiento que el Savonius pero arranca mal, y el Savonius se puede poner en funcionamiento con una pequea brisa

Los aerogeneradores, segn su orientacin con respecto al viento tendrn su rotor a Barlovento o a Sotavento.

A Barlovento:

Tambin denominado a proa o upwind, tiene el rotor

de cara al viento, que incide de frente sobre las palas. La gran mayora de los aerogeneradores tienen este tipo de diseo.

La principal ventaja del diseo corriente arriba es que se evita el abrigo del viento tras la torre. Como desventajas tiene que necesita un rotor ms rgido, situado a cierta distancia de la torre. Adems, requiere de un mecanismo de orientacin.

A Sotavento:

Tambin denominado a popa o downwind, tiene el

rotor situado en la parte protegida de la torre. El viento pasa primero por el mecanismo de orientacin y despus acta sobre las palas.

Como ventajas presenta que el rotor puede ser ms

flexible y no requiere de un mecanismo de orientacin. El mayor inconveniente es la oscilacin de la potencia elica, al paso del rotor a travs del abrigo del viento de la torre, que puede crear ms cargas de fatiga en la turbina que con un diseo corriente arriba

Los aerogeneradores pueden tener una, dos o ms palas con diferentes caractersticas y rendimientos.

De una pala (Monopala) Los aerogeneradores Monopala requieren

una mayor velocidad de giro para producir la misma energa de salida. Esto supone un inconveniente, ya que introduce en el eje unos esfuerzos muy variables que acorta la vida de la instalacin, adems de crear desventajas en lo que respecta al ruido como al aspecto visual.

Al tener una sola pala, necesitan de un contrapeso en el lado del buje opuesto a la pala que equilibre el rotor. Obviamente, esto anula el ahorro de peso comparado con un diseo bipala.

De dos palas (Bipala) Los diseos de Bipalas tienen la ventaja de ahorro en cuanto a coste y peso, pero, al igual que los monopala, necesitan una velocidad de giro ms alta para producir la misma cantidad de energa de salida. Los ingenieros de los aerogeneradores actuales evitan construir grandes mquinas con un nmero par de palas, pues pueden dar problemas de estabilidad de la turbina en una estructura rgida.

De tres palas (Tripala)

La mayora de los aerogeneradores modernos son Tripala, con el rotor a barlovento, usando motores elctricos para sus mecanismos de orientacin, a este diseo se le llama el clsico concepto dans.

La gran mayora de las turbinas vendidas en los mercados mundiales poseen este diseo de concepto dans, el motivo es la friccin con el aire: con tres palas rinden un 4% ms que con dos y con 2 palas rinden un 10% ms que con una. Otra de las caractersticas es el uso de un generador asncrono.

Ms de tres palas (Multipala) Las turbinas multipala todava conservan similitud con los antiguos molinos multipala que se usaban para bombear agua de los pozos. Los nuevos modelos son cada vez ms estticos sin perder eficiencia, como el de la foto a la derecha, el Wind Dancer, una turbina elica residencial de 8 aspas que ofrece aplicaciones residenciales muy buenas, especialmente para lugares con vientos sin mucha fuerza, y es adems virtualmente silenciosa.

Energa mega elica: los aerogeneradores ms poderosos comenzaron a ser instalados alrededor del ao 2004/2005. Un ejemplo podra ser el de 5M Repower con una potencia nominal de salida de 5 megavatios, una produccin anual estimada en 17 GWh, una altura del rotor de 120 metros para el modelo terrestre y de 90 metros para el modelo martimo, con 126 metros de dimetro y una longitud de pala de 61,5 metros. Es slo un ejemplo, ya que tambin existen otros modelos de similares caractersticas o menos poderosos.

Requisitos para el emplazamiento de un parque elico

Ms de 2.000 horas de produccin elica equivalente a potencia mxima

Respetar la avifauna del entorno, estableciendo si es preciso un paso para aves migratorias entre grupos de aerogeneradores.

Lejana de ms de un kilmetro con ncleos urbanos para evitar la contaminacin acstica de los parques elicos.

La energa elica debe estar instalada en suelo no urbanizable, generalmente.

No interferencia con seales electromagnticas del entorno, ya que seales de televisin, radio o telefona se pueden ver perjudicadas si no se instalan otros dispositivos que lo eviten.

Para empezar a evaluar el terreno donde irn instalados los aerogeneradores, primero hay que realizar una campaa de medicin de viento a diferentes alturas (tanto direccin del viento, como velocidad de viento; esto es conocido como la rosa de los vientos) que durar como mnimo un ao.

http://www.youtube.com/watch?v=SsSID6gAGws

http://www.youtube.com/watch?v=1iA_z4tTAms