La energía eólicaGeneralidades y Aspectos Básicos

EDWIN ROYERO OLIVERO

U.T.P.

PEREIRA-COLOMBIA

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

Hasta la aparición de la máquina de vapor en el siglo XIX, la única

energía de origen no animal para realización de trabajo mecánico

era la proveniente del agua o del viento. La primera y más

inmediata forma de aprovechamiento de la energía eólica ha sido

desde los tiempos más remotos aplicada a la navegación; las

primeras referencias de la utilización de embarcaciones a vela

proceden de Egipto y datan del IV ó V milenio antes de J.C.

¿Qué es y de dónde viene?

La energía eólica es una forma indirecta de energía

solar. Las diferencias de presión y temperatura en la

atmósfera, por la absorción de la radiación solar,

son las que ponen en movimiento los vientos. El

calentamiento del aire de la atmósfera en forma

desigual provoca la circulación entre zonas con

temperaturas distintas. Este viento produce una

energía (llamada eólica en referencia al dios Eolo, el

mitológico dios del viento).

En una máquina eólica se pueden considerar tres velocidades del viento

características:

La velocidad de conexión

( v conex) es la velocidad del viento por encima de la cual se genera

energía.

Por debajo de esta velocidad toda la energía extraída del viento se

gastaría en pérdidas y no habría generación de energía.

La velocidad nominal

(v nom) es la velocidad del viento para la cual la máquina eólica alcanza

su potencia nominal. Por encima de esta velocidad la potencia extraída

del viento se puede mantener constante.

La velocidad de desconexión

( v emb) es la velocidad del viento por encima de la cual la máquina eólica

deja de generar, porque se embala; los sistemas de seguridad comienzan

a actuar frenando la máquina, desconectándola de la red a la que

alimenta.

LEY EXPONENCIAL DE HELLMANN La velocidad del viento varía

con la altura, siguiendo aproximadamente una ecuación de tipo

estadístico, conocida como ley exponencial de Hellmann, de la forma:

en la que vh es la velocidad del viento a la altura h, v10 es la

velocidad del viento a 10 metros de altura y α es el exponente de

Hellmann que varía con la rugosidad del terreno, y cuyos valores

vienen indicados en la Tabla I.1. En la Fig I.11, se indican las

variaciones de la velocidad del viento con la altura según la ley

exponencial de Hellmann.

Variación de la velocidad del viento

PARTES DE UN

AEROGENERADOR

ÁNGULOS DE LA CUERDA.-

La pala de una hélice de un aerogenerador eólico es una pala perfilada que

transforma la energía cinética del viento en energía mecánica de rotación.

Generador.

La alta velocidad de rotación que se obtiene del sistema de

transmisión se conecta al generador que produce

electricidad a partir del movimiento, como en los

tradicionales sistemas de vapor.

Controles.Los diversos sistemas de control son coordinados y monitoreados por

una computadora y puede tenerse acceso a ellos desde una ubicación

remota. El control de ajuste gira las aspas para mejorar el desempeño a

diferentes velocidades de viento. Otro control pone a la turbina en la

dirección del viento. Los controles electrónicos mantienen un voltaje de

salida constante ante los cambios de velocidad.

El generador de velocidad variable es una parte importante que permite

diseñar sistemas efectivos desde el punto de vista económico.

Rotor

Está compuesto por las aspas y el eje al que están unidas.

Transmisión

La potencia se transfiere mediante el eje de rotación a una

serie de engranes, o transmisión, que aumentan la baja

velocidad de rotación de las aspas, del orden de las 60

revoluciones por minuto (rpm), a una velocidad de entre

1,500 y 2,000 rpm.

Control de Tensiones los aerogeneradores se ven sometidos a

fluctuaciones de carga que provocan oscilaciones de tensión.

Carga estocásticas debidas a la naturaleza aleatoria de la fuente de energía primaria: el viento.

Carga regulares provocadas por fenómenos como estratificación del viento y rotacional sampling.

Otros fenómenos que afectan a la tensión:

Caída de tensión en la conexión.

• Sobretensiones provocadas por desconexión.

• Fallos en la red eléctrica.

Ventajas de la energía eólica• La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el

agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a

evitar el cambio climático. Es una tecnología de

aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto.

• El parque eolico son compatible con otros usos (ganaderia, agricultura)

• En menos de seis meses el aerogenerador recupera la energiagastada en su fabricación,instalacion y mantenimiento.

• Los aerogeneradores no requieren suministros de combustible por lo que son ideales para paises en vias de desarrollo

Desventajas de la energía eólica

• Contaminación acústica generada por el giro de las

turbinas

• Las hélices pueden provocar daños en las aves que chocan con ellas

• Los parques se instalan a menudo en zonas salvajes o vírgenes que quedan modificados por las obras de instalación.

• Entre otros.