SUPLEMENT DE Octubre 2008 · Les borrasques avan-cen en el sentit de les isòbares de la zona...

P E R S P E C T I V AA M B I E N T A L

Octubre 2008SUPLEMENT DE

4 3L'energia del vent

Edició:Associació de Mestres Rosa SensatDrassanes, 3 • 08001 Barcelona• Tel: 934 817 373 • Fax: 933 017 550Fundació TERRAAvinyó, 44 • 08002 Barcelona• Tel: 936 011 636 • Fax: 936 011 632• http://www.ecoterra.org; en aquesta web podeutrobar la col·lecció sencera de tots els quadernsd'educació ambiental PERSPECTIVA AMBIENTALen format PDF Acrobat d'ADOBE, que es publicades de l'any 1995.

Redacció:Veronica Serrano i Lali Roca, amb l'assessoramentdel Dr. Josep Puig

Foto portada:Parc eòlic de Les Comes, d'Iñaki Relanzón, fotocedida per EolicCat

Fotos interiors:Wiki Commons, Fundació Terra, Alstom-Ecotècnia,Acciona i altres.

Imprès sense fotolits amb el sistema Computer toPrint. Autoedició feta en ordinadors alimentatsamb energia solar fotovoltaica. Maquetat ambAdobe InDesign CS2

Impressió:El Tinter s.a.l.Empresa certificada ISO 9001, ISO 14001 i EMAS

Dipòsit Legal: B. 2090-1975

Octubre 2008

P E R S P E C T I V AA M B I E N T A L 43

L'energia del ventEl ventLa mesura del ventEl desenvolupament de les màquineseòliquesLes màquines eòliques de l'era modernaTipologies bàsiques d'aerogeneradors:avantatges o desavantatgesAerodinàmicaL'evolució dels aerogeneradors actualsLes parts bàsiques d'un aerogenerador per ala producció d'energia elèctricaL'eòlica marinaDades bàsiques sobre l'economia delsaerogeneradorsLa minieòlica urbana: una revolucióemergentMés llums que ombres de l'energia eòlicaL'aposta eòlica possible a CatalunyaLa contribució de l'energia eòlica a la lluitacontra el canvi climàticExperimentar amb el ventLa bicicleta i els aerogeneradorsCom fer-se un anemòmetre senzillL'energia elèctrica amb un kit eòlicVisita d'un parc eòlicImaginem el nostre aerogeneradorBibliografia i internet

1

FUNDACIÓTERRA 2008

AM

BIEN

TAL

El vent

L’atmosfera, la capa d’aire formada per diferentsgasos que envolta la Terra, està sotmesa d’una ban-da a la influència de la radiació solar, que l’escalfa ila refreda segons la posició que ocupa en la latitudplanetària, i de l’altra als efectes de la superfície te-rrestre, ja sigui l’aigua del mar o la terra ferma.Aquesta distribució no uniforme de l’escalfament irefredament de l’atmosfera fa que la distribució dela pressió horitzontal, que és la que posa l’aire enmoviment, sigui també irregular. El moviment del’aire atmosfèric és allò que coneixem per vent. Elvent, doncs, és una força natural producte de laradiació solar que rep el planeta.

Quan una massa d’aire en contacte amb el sòls’escalfa, s’expandeix i disminueix la seva densitat,raó per la qual s’eleva: constitueix el que s’anomenauna zona de baixes pressions.

Les masses d’aire fred properes més denses creen

L’energia eòlica és una energia neta,econòmicament competitiva respecte a lesfonts fòssils i que gaudeix d’undesenvolupament tecnològic impressionant.Contra tot pronòstic, Catalunya va instal·larel primer aerogenerador d’Espanya i avuisom a la cua en l’aprofitament del vent. Enun món amenaçat per les emissions ambefecte hivernacle és imprescindible decantar-se cap a les energies renovables i l’energiaeòlica hi té un paper fonamental per a unfutur cent per cent renovable.

2

PERSPECT IVAAMBIENTAL 44

L’energia del vent

Mapa dels principalsvents del món.

Vents polars

Vents tropicals

Alisis

Trajectòriade ciclons ihuracans

Monzó d’estiu

Front polar

Zonaintertropical

Front polar

Ventstropicals

una zona d’alta pressió, es desplacen i ocupen el seu lloc. El movimentde les masses d’aire, és a dir, el vent, té doncs el seu origen en aquestesdiferències de pressió.

Una borrasca o depressió és un sistema de vents que gira al voltantd’un centre de baixa pressió. Es forma quan una massa d’aire calents’introdueix com una falca en una massa d’aire fred. Les borrasques avan-cen en el sentit de les isòbares de la zona calenta. Els anticiclons són zonesd’alta pressió i acostumen a ancorar-se en determinades zones terrestres(les Açores, la franja siberiana, etc.) i tenen extensions més grans.

Els fronts són les fronteres mòbils entre les masses d’aire de diferenttemperatura. Poden ser freds o calents, segons vagin per davant d’unamassa d’aire fred o calent respectivament.

Per causa de la rotació de la Terra, el vent no bufa en la direcció deles diferències de pressió, perpen-dicular a les isòbares (les líniesobtingudes unint els punts en elsquals la pressió és la mateixa), sinóque es corba i tendeix a circularparal·lelament a aquestes línies i enel sentit de les agulles del rellotgeal voltant de les borrasques enl’hemisferi nord i a la inversa enl’hemisferi sud. En baixes latituds,el relleu topogràfic també influeixla direcció del vent on aquest cir-cula a uns 30 º de mitjana respectea les isòbares.

A les parts altes de l’atmosfera(troposfera), hi ha els anomenats

vents geostròfics, que són determinats per l’equilibri entre les forces delgradient de pressió i la de Coriolis. Però els vents que ens interessen peral seu aprofitament energètic són els vents induïts tèrmicament: són ventsque es formen per les variacions tèrmiques de l’orografia o influïts pelsefectes climàtics locals.

La mesura del vent

A més de l’origen, el vent es caracteritza per la seva velocitat,paràmetre que nosaltres percebem com la “força” del vent. Enmeteorologia, la velocitat del vent es mesura en metres per segon, amb

3

FUNDACIÓTERRA 2008

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

els aparells anomenats anemòmetres. Aquests instruments permeten lamesura instantània o per a períodes més llargs (torres de mesura), demanera que es pot conèixer la velocitat anual mitjana del vent en unindret determinat. Una altra unitat habitualment emprada són els nusos(un nus equival a 0,514 m/s). La mesura del vent més coneguda i singular,

La rosa dels vents és una forma gràfica que representa la direcció del vent en els diferents sectorsen què es divideix el cercle de l’horitzó. El seu ús com a instrument de navegació és anterior al de labrúixola i es remunta a les cartes de navegació portugueses i espanyoles del segle XIII. La seva formarecorda els pètals de la flor que li dóna el nom. Els vents, per conveni, es diferencien i s’hi representensegons la direcció des de la qual bufen, i se’ls dóna el nom del seu sector geogràfic concret o bé unnom popular. A Catalunya existeixen molts noms per a designar els vents, depenent tant de l’àmbitgeogràfic com de les situacions meteorològiques concretes. Tot i això, els noms genèrics que adoptena la rosa dels vents són els següents:

-Tramuntana: vent que bufa del nord i que sol ésser molt fred i fort.-Gregal: vent del nord-est, deliciós, fresc i estiuenc.-Llevant: vent que bufa de l’est i que s’associa a pluges i tempestes

(“Llevant bufador, pluja en abundor”; “Llevant de matinada, aiguaassegurada”). No és pas gaire corrent en el nostre país, però sol anaracompanyat de ruixats i origina temporals en el mar.

-Xaloc: vent del sud-est, del qual es diu que és inconstant i produeixgran moviment a la mar. El terme xaloc és una catalanització de sirocco,el vent de l’Àfrica o del desert. Quan arriba al nostre país, ja ha travessatuna àmplia franja de mar i és més suportable.

-Migjorn: vent procedent del sud, el nom del qual, com quasi de tota laresta, emana del llatí mediu diurnu, en al·lusió al pas del sol per la meitat del seu curs. La creençamés estesa no el considera bo ni per a la pesca, ni per a la navegació.

-Garbí o llebeig: vent que bufa del sud-oest. En projectar-se sobre l’interior del país, els pagesosl’anomenen «la marinada». També asseguren que el garbí dura fins a les set, com diu l’antigaobservació, en vers: ‘El garbí, a les set a dormir’. El llebeig, com també se’l coneix en algunesregions, està relacionat amb fenòmens plujosos tal com reverencien dos refranys populars: ‘Llebeig,aigua veig’ i ‘El llebeig la mou i el llevant la plou’.

-Ponent: el seu nom al·ludeix al punt de la posta del sol i sovint és extrem quant a temperatura,perquè a l’hivern bufa gèlid i a l’estiu càlid. Es considera molt perillós per a la navegació, donat quela seva força allunya els vaixells de la costa. Omnipresent a l’hivern, és l’antagònic al terral.

-Terral: vent que bufa de la terra cap a la mar, des del vespre fins a mig matí, del qual diu elllenguatge popular: ‘Feia un terral fresc i seguit...’.

-Mestral o cerç: vent procedent del nord-oest. Sol ser sec i fred, i enemic tant de navegants comde camperols. Hi ha una expressió que diu: ‘Ha fet més mal/ que el mestral’.

Els vents del nostre país

4



Torre de mesura dela direcció i velocitatdel vent.. Aquestsginys mesuren lesvariables del ventmercès a un dipolelèctric de sis potesque es veu afectatpel vent que circulaentre els dos pols.

però, és la proposada per l’escala de Beaufort, la qual permet mesurarla força del vent i estimar la seva velocitat de manera senzilla i senseinstrumental específic, mitjançant l’observació de l’efecte del vent enobjectes habituals (arbres, fum d’una xemeneia, etc.).

De fet, la “força” o quantitat d’energia continguda en el vent depèn,com recull l’equació de l’energia cinètica, de la seva velocitat, peròtambé de la seva massa, de manera que el segon paràmetre importanta mesurar és la densitat de l’aire a l’indret. L’aire té una densitat d’1,293grams/litre a pressió atmosfèrica i a temperatura ambient i, per tant,pesa. La densitat de l’aire varia amb la pressió.

Així doncs, aquests dos factors defineixen la “força” amb la qualbufa el vent, i juntament amb les característiques de l’indret (obstaclesal vent, freqüències amb què bufa), determinen que el vent sigui o noaprofitable com a energia renovable.

El desenvolupament de les màquines eòliques

A partir del segle XVI, els molins de vent es van estendre per totaEuropa i es feien servir per moldre gra, bombejar aigua, premsar i feroli, per drenar zones humides, fer pasta de paper o per fer moure indústriesde la fusta. A partir de l’any 1700 s’hi comencen a introduir diferentsmillores tecnològiques, que donen lloc a aparells coneguts com“aeromotors” –precursors dels moderns aerogeneradors–, que permetienaccionar una bomba de pistó d’efecte simple. Durant el segle XIX elsaeromotors eren nombrosos (nou mil als països baixos, més de trentamil a Dinamarca, fins a sis milions als Estats Units) i es feien servir entot tipus d’aplicacions.

A finals de segle, l’investigador, físic i meteoròleg danès Poul LaCour (1846-1908), que fou un dels pioners de l’aerodinàmica moderna,va construir el seu propi túnel de vent i el1905 va crear la SocietatDanesa de l’Electricitat Eòlica. L’any 1918, més de 120 empresessumaven entre tots els seus aerogeneradors una potència elèctrica de 3MW. Els seus dissenys d’aerogeneradors, amb potències d’entre 5 i 35kW, es van estendre des de principis del segle XX per tot el país. Poul LaCour també va descobrir que les turbines eòliques de gir ràpid de poquespales són més eficients que les de gir lent, com la del pioner Charles F.Brush (1849-1929), un dels fundadors de la indústria elèctrica america-na, que entre 1887-88 va construir el que es creu que és la primera turbi-na eòlica de generació d’electricitat amb funcionament automàtic.

L’aerogenerador Lykkegaard, desenvolupat l’any 1929 per Poul La

5

FUNDACIÓTERRA 2008

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Reproducció d’una panèmona xinesa alMuseo del Viento de La Muela (Saragossa)

Des de les primeres embarcacions de vela que navegaven el curs del Nil l’any 5000 a.C., lahumanitat ha aprofitat la força del vent per a les seves necessitats energètiques. Es creu que pels voltsdel segle V abans de la nostra era es feien servir molins d’eix vertical per a bombar aigua a Pèrsia, i sesap amb seguretat que entre aquesta regió i l’actual Afganistan, al segle X d.C. existien el que araconeixeríem com a “molins de vent”, formats per una torre amb vuit pales/aspes que en girar accionavenuna mola. A la Xina, també s’hi havien trobat artefactes de vent d’eix vertical per a elevar l’aigua quees remunten a 200 anys a.C., coneguts com a panèmona xinesa.

Els primers molins de vent europeus es devien desenvolupar cap al segle XII a regions especialmentriques en el recurs com Normandia, sud d’Anglaterra i Bèlgica, i devien ser d’eix horitzontal, com elsmolins de pivot, de trípode o de torre. Tots tenien aspes, però, per exemple, els primers estavenformats per un pal i un recinte de fusta, on es feia la molta, que girava tot ell per a orientar-se per almillor aprofitament del vent. Els de trípode, que podem observar en diverses obres pictòriques delsmestres flamencs dels segles XV a XVII, incorporaven unes barres de fusta que donaven aquesta formaa la part inferior del molí, i que en els de trípode recobert acabaren per conformar un espaid’emmagatzemament del gra. Els de torre es van desenvolupar posteriorment, a l’Edat Mitjana.

Es creu que a la península Ibèrica els molins per aprofitar el vent ja eren coneguts pels volts del’any 1300, i els molins de torre eren àmpliament estesos a principis del segle XVI. És conegut elprotagonisme dels molins a El Quixot, on Cervantes recull la seva presència al camp manxec. Enconcret, es tracta dels molins cilíndrics, emblanquinats i amb una coberta cònica de la qual surt el palque subjecta les quatre aspes, formades per unenreixat de vares que sustenta la vela. Al seu interior,amb tres pisos, es realitzava la molta de gra. Elsconeguts com a molins andalusos, de Cadis i Huelva,eren de pedra i fang, 10 metres d’alçada, i de l’eixsortien vuit vares que sostenien i tensaven les quatreveles triangulars amb les quals s’aprofitava el vent.El giny es podia orientar a la direcció mésconvenient. D’altra banda, al Camp de Cartagena esdestaca l’ús de molins de vent per a irrigació, ambvuit o deu aspes amb veles triangulars.

A Catalunya, ja consta l’existència de molins devent al segle XVI a Palamós i a Hostafrancs. A lesBalears també es van desenvolupar aeromotors peral bombeig d’aigua (el molí de ramell). Els molinsper a la molta de gra es disposaven en files de cincelements o més. Eren torres circulars d’uns 10 metresd’alçada i tres o quatre pisos, amb una base més ampla, i una coberta cònica de joncs de la qual sortial’eix per les sis aspes (de 7 a 10 cm de llarg cadascuna). L’angle d’incidència del vent a les aspes espodia modificar amb uns tensors. Els molins del vent de la península, que comparteixen similitudsamb tot el seguit de molins de vent locals d’altres pobles del Mediterrani (Sicília, illes gregues) vantenir un paper important en la cobertura de les necessitats energètiques de les poblacions per a moltsi diferents usos.

L’aprofitament del vent al llarg de la història de la humanitat

6



Turbina VesterEgeborg de JohannesJuul, de principisdels anys cinquanta.

Cour, tenia una producció elèctrica anual de 50.000 kWh (va serdesmuntada el 1968), i els posteriors FLS-Aeromotor van tenir un granèxit i van funcionar fins a la darreria dels anys 50. A Dinamarca, paíspioner de l’aprofitament modern de l’energia eòlica, entre els anys 1940i 1947 es van generar 18 GWh d’electricitat amb el vent.

A Anglaterra, a partir de la dècada de 1920, també van esmerçaresforços d’investigació en l’estudi dels vents aprofitables i eldesenvolupament de diferents prototips per a l’obtenció d’electricitat apartir del vent. Anton Flettner (1885-1961), enginyer aeronàutic alemany,en aquests anys construí un tipus d’aerogenerador que aprofitava l’EfecteMagnus (fenomen físic pel qual la rotació d’un objecte afecta la trajectòriad’aquest objecte a través d’un fluid com pot ser l’aire). A Finlàndia,Sigurd Savonius (1884-1931) desenvolupà el 1924 diversos prototipsamb un sistema de captació particular d’eix vertical, que finalment donàlloc al conegut rotor Savonius.

A França, l’enginyer Georges Jean-Marie Darrieus (1888-1979) vaprojectar i patentar, durant la dècada de 1930, diferents aerogeneradorsd’eix vertical amb dues o tres pales, com els actuals. Als EEUU, enaquestes mateixes dates, Marcellus Jacobs (1903-1985) fundà l’empresaJacobs Wind Electric, de gran prestigi internacional en la manufactura idistribució internacional de milers de petits aerogeneradors tripala amb

pales de fusta de 3 m, d’1 kW, sobre torres de 20 metres. ARússia, prop del mar Negre, es construí un granaerogenerador de 100 kW, amb una producció anual de27.000 kWh, que fou destruït durant la invasió nazi. Altresmodels desenvolupats a continuació podrien ser: l’aerogeneradorproposat per Honnef al govern del III Reich; grans projectes alsEUA, com l’aerogenerador dissenyat per Palmer Coslett Putnam(1900-) conegut per Smith-Putnam, de 1.25 MW, el 1941 o el dePercy H. Thomas l’any 1951. També cal destacar, durant lesdècades de 1940 i 1950, els avenços a Anglaterra i França enl’estudi del vent i el funcionament i rendiments de diferentsenginys, tant de grans dimensions com també de més menuts,com l’aerogenerador Morel.

L’enginyer danès Johannes Juul (1887-1969) va construir amitjan dècada de 1950 el que es pot considerar un dels primersaerogeneradors del món de corrent altern. L’innovadoraerogenerador de Gedser, de 200 kW, construït el 1957, erauna turbina tripala amb rotor a sobrevent, amb orientacióelectromecànica i un generador asíncron.

7

FUNDACIÓTERRA 2008

Així, la investigació i el perfeccionament de l’energia eòlica continuà(a Alemanya, per exemple, entre 1950 i 1965 es van perfeccionar elsaerogeneradors amb rotors ultralleugers i pales de fibra de vidre), tot ique, en general, després de la Segona Guerra Mundial hi hagué un certabandonament de la seva implementació pràctica, perquè el baix preudel petroli, l’extensió de l’electrificació a les zones rurals i altres factorsfeien poc rendible el seu ús. Amb tots aquests avenços, però, havienquedat establertes les bases de l’aprofitament actual de l’energia eòlica,la qual va gaudir d’un nou impuls als anys 70: a partir de la crisi delpetroli del 1973, l’energia eòlica esdevingué un altre cop competitiva iva renéixer.

Les màquines eòliques a l’era moderna

L’energia eòlica a l’actualitat s’utilitza sobretot per a lageneració d’electricitat a gran escala, tot i que a petita es-cala també es desenvolupen els dispositius per a aplicacionselèctriques fora de xarxa i altres aplicacions com el bombeigd’aigua. Els aerogeneradors moderns tenen els mateixosfonaments que aquells primers molins de vent i aeromotors,però millorats: són aparells fabricats amb els millorsmaterials i tecnologies disponibles i capaços de transfor-mar en electricitat del 30 al 50 % de l’energia del vent.

En els aerogeneradors moderns, l’hèlix se situamajoritàriament davant de la torre (rotor a sobrevent) perquè,tot i que pateixen una mica més de turbulències i querequereixen d’un mecanisme per orientar-se al vent, hi ha undesgast menor a les aspes. Els anomenats aerogeneradorsamb rotor a sotavent, és a dir, situat darrera la torre, s’orienten sols, peròpateixen l’anomenada fluctuació en la potència i tenen un desgast mésgran.

El desenvolupament dels aerogeneradors ha estat espectacular. Lesmàquines actuals no només tenen potències superiors, sinó també unnivell de soroll més baix i una gran fiabilitat, a més de densitats depotència (W/m2) superiors.

També cal indicar que hi ha aerogeneradors que no porten mecanismede multiplicació. En aquest cas, el generador va unit directament a l’eixque acciona les pales. Així, el rotor gira a la mateixa velocitat que la delgenerador, que pot anar entre 8 i 60 rpm segons els models i la potència.El rotor d’un generador dotat de multiplicadora té un extrem de baixa

Detall de lamultiplicadora d’un

dels primersaerogeneradors

moderns.

8



Els molins de vent, tipologies i característiques

velocitat que gira de 15 a 50 rpm i un d’alta a unes 1.500 rpm. Els sistemesdirectes es defensen per una despesa de manteniment més petita.

Alguns aerogeneradors comencen a incorporar a les pales elsanomenats winglets, com els de les ales dels avions moderns, que no sónaltra cosa que una curvatura en el seu extrem per reduir les turbulènciesdels extrems de les hèlixs.

Tipologies bàsiques d’aerogeneradors: avantatges idesavantatges

Hi ha dos tipus bàsics d’aerogeneradors: aquells en els quals el rotorgira al voltant d’un eix horitzontal (aerogeneradors clàssics d’aspes), iaquells en què el rotor gira al voltant d’un eix vertical.

Eix vertical

El seu avantatge principal és l’omnidireccionalitat, ja que podenaprofitar de manera òptima el vent, bufi de la direcció que bufi. Tambépermeten instal·lar el generador i la transmissió al nivell del terra. Esdiferencien entre els que fan servir la càrrega aerodinàmica per extreurel’energia del vent (com un anemòmetre de “caçoletes”), i els quen’aprofiten l’impuls. També es poden diferenciar les turbines d’eix ver-tical en funció de si les pales són rectes (amb molts problemes

9

FUNDACIÓTERRA 2008

Molí d’eix verticalde l’empresa

holandesa Turby.

Molí multipala d’eixhoritzontal de

l’empresa MolinsTarragó.

estructurals) o corbes, que resisteixen més els esforçosi giren més ràpid. La seva configuració més estesa és lade les pales parabòliques que simulen un batedor d’ous.Actualment, els molins de vent d’eix vertical tenen uncert ressorgiment, aplicats en l’àmbit urbà a màquinesde menys de 5 kW, perquè són molt silenciosos is’adapten a l’estètica urbana.

És cert que no han tingut una bona productivitat ique la seva mateixa configuració comporta problemesde tensions que poden afeblir la resistència del’estructura. Tanmateix, les noves eines de dissenyaerodinàmic han impulsat una altra configuració, la ci-líndrica, o de l’aerogenerador de pales verticals ivariació cíclica de pas del vent. Aquest rotor cilíndriccapta més vent i escombra una superfície rectangular imés gran que la de l’altra configuració, tot i que tampocha arribat a l’estat de producció comercial.

Eix horitzontal

Hi ha diferents configuracions d’aerogeneradors d’eix horitzontal pelque fa a les pales que componen el rotor (monopala,bipala, tripala, o multipala) i pel que fa a com s’orientenper aprofitar el vent. Com que no són omnidireccionals,normalment s’han de col·locar a cada moment en ladirecció més adient. Als antics molins holandesos, depivot i similars, esmentats anteriorment, l’orientació lafeia manualment el moliner, però actualment hi hadispositius que permeten orientar el rotor al vent, vinguid’on vingui, de manera automàtica. Als de dimensionspetites, pot ser suficient amb un sistema de orientaciópassiva, com el timó dels molins multipala i delsaerogeneradors domèstics o els petits rotors secundarisper a l’orientació del principal, que no requereixen decap intervenció humana ni de l’ús de cap motor. Unaltre sistema d’autoorientació és el dels “aerogeneradorsd’esquena al vent”, més aerodinàmics, en els quals lespales estan dotades d’una inclinació, formant una menade cons vistes de costat, de manera que el mateiximpacte del vent a les pales les orienta automàticament.

10



Palesaerodinàmiques d’unmolí de vent modern.

Es creu, però, que en aquest sistema es creen turbulències i altres efectesal rotor que en redueixen la productivitat, i el seu funcionament no ésòptim en cas de vents lleugers o variables.

Finalment, tots els aerogeneradors actuals de grandària mitjanadisposen d’un sistema d’orientació forçada o activa del rotor cap al vent:un penell situat sobre la cabina envia el senyal pertinent a un motorhidràulic o elèctric, el qual orienta mecànicament el rotor.

Aerodinàmica i eficiència

Una altra possible diferenciació és la que estableixenels conceptes de sustentació i arrossegamentaerodinàmics. Les turbines eòliques d’arrossegamentaerodinàmic són sistemes simples en els quals pales pla-nes o corbes fan girar un rotor al voltant d’un eix verti-cal, com fa una panèmona o un rotor Savonius. Aquestssistemes es presten més a l’autoconstrucció, però captenun percentatge menor de l’energia continguda al vent,motiu pel qual no es fan servir per a la producciód’electricitat, sinó per a altres usos com el bombeigd’aigua. En canvi, les pales dels aerogeneradors modernsd’eix horitzontal aprofiten la sustentació aerodinàmica.Són fines i aerodinàmiques, com les ales d’avió, i esmouen a una velocitat molt superior a la del vent que lesacciona. L’aprofitament de la força de sustentació fa moltefectives les pales de les turbines d’eix horitzontal i, encomparació amb les d’eix vertical, capten quatre vegadesmés energia per la mateixa superfície que escombren, ipoden aprofitar molta més energia del vent amb molt pocamatèria. Això fa que, sovint, en menys d’un any s’hagirecuperat l’energia utilitzada per a fabricarl’aerogenerador.

La importància del nombre de pales

Pel que fa al nombre de pales, val a dir que poden anar des d’una solapala fins a més d’una dotzena. La tecnologia actual ha adoptat com aprincipal estàndard les tres pales, perquè donen l’estabilitat dinàmicamés gran, generen més energia i són menys sorolloses.

11

FUNDACIÓTERRA 2008

L’evolució dels aerogeneradors actuals

Producció i hores útils de treball

Un aerogenerador obté la potència energètica convertint la força delvent en un parell (força del gir) que actua sobre les pales del rotor. Laquantitat d’energia transferida al rotor pel vent depèn de la densitat del’aire, de l’àrea d’escombrat del rotor i de la velocitat del vent. Així,l’energia del vent transfereix més energia al rotor quan l’aire és méspesant. Per tant, això es dóna quan l’aire és més fred. A grans alçades,l’aire és menys dens. La velocitat del vent també és molt important. Laquantitat d’energia que té el vent és el cub de la seva velocitat. Això voldir que si doblem la velocitat del vent, l’energia passa a ser vuit vegadesmés gran. Tanmateix, no tota l’energia del vent es pot transformar enenergia mecànica. Aprofitar l’energia cinètica de l’aire voldria dir que

Algunes qüestions sobre aerodinàmica

El fenomen de la sustentació també s’expressa en el perfil de les ales quemantenen a l’aire els avions. L’aire a la superfície superior de l’ala es moumés ràpidament que el de la superfície inferior, per tant hi ha una pressiómés baixa a la part superior i, per tant, una força perpendicular a ladirecció del vent i cap amunt, que permet a l’avió volar. De la mateixamanera, fa girar el rotor.

L’aerodinàmica fa que la velocitat del vent a l’extrem de lespales sigui vuit vegades superior a la que arriba de cara a la turbina.La majoria de les turbines tenen una velocitat de gir constant, imentre que la velocitat a la qual es mou la punta de la pala estàal voltant dels 64 m/s, al centre de la boixa és nul·la.

Quan un avió s’inclina massa i el vent incideix a l’ala ambun angle massa gran, es perd aquesta diferència de pressions,es perd la sustentació, i l’avió cau. La pèrdua de sustentaciótambé es pot provocar si la superfície de l’ala no éscompletament uniforme i llisa, i això és el que s’aprofitacom a mecanisme de control del funcionament del’aerogenerador.

Les pales dels grans aerogeneradors estan torsionadesperquè, d’aquesta manera, l’angle d’incidència del vent ésòptim a tota la seva longitud, i així no es produeix pèrdua de sustentació.

En canvi, als aerogeneradors controlats precisament per pèrdua aerodinàmica («stall controlled»),la pala està feta de manera que la pèrdua de sustentació es produeixi de forma gradual des de la basede la pala als extrems.

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

12



l’aire es quedaria sense velocitat després de travessar les pales d’unaerogenerador i això no és així. El teorema de Betz diu que només es potconvertir menys del 16/27 (59%) de l’energia cinètica en energiamecànica mitjançant un aerogenerador.

En les mateixes condicions de densitat i velocitat de vent, elcomportament ja dependrà del disseny del mateix aerogenerador. El pri-mer paràmetre que determina la potència d’un aerogenerador és l’àreaque escombra, és a dir, la longitud de les pales de l’hèlix. Aquesta és undada que permet comparar l’eficiència entre els equips, però també cal

tenir present que n’hi ha que a velocitats baixes devent ja s’engeguen.

L’estimació de la producció d’un aerogenerador–l’energia que pot aportar un aerogenerador al capde l’any– s’estima mitjançant diferents equacions,però és difícil trobar la dada exacta i real, que escomprovarà quan estigui en funcionament. Laproducció depèn de la velocitat del vent, de lasuperfície de captació, de la densitat de l’aire i delCp (coeficient de potència, específic de cada disseny).Cal diferenciar la potència –que seria la rapidesa ambla qual es realitza el treball i s’expressa en wats– del’energia, que seria el treball realment fet, l’energiafinalment transferida, la que ens aporta, expressadaen kWh.

Sistemes de control i seguretat

Els grans aerogeneradors actuals permeten con-trolar la potència del rotor, perquè estan projectats per a rendir al màxima velocitats de vent “normals”, al voltant de 15 m/s. Això fa que enmoments de fort vent s’hagi d’evitar un treball excessiu per preveniravaries que malmetrien el seu bon funcionament a llarg termini.

Alguns petits aerogeneradors no incorporen cap sistema, perquè jasón resistents, i d’altres inclouen sistemes com la posada en bandera delrotor, per la qual les pales s’inclinen de manera que, en cas de gransventades, es redueix la superfície que ofereix al vent i deixa passar l’airelliurement, o, a les turbines d’eix vertical, la modificació de l’angle deles pales.

Els sistemes de control de potència més emprats als aerogeneradorsde talla mitjana són la regulació per canvi de l’angle de pas (“pitch

L’energia del vent:energia positiva perlluitar contra el canviclimàtic.

13

FUNDACIÓTERRA 2008

controlled”) i la regulació per pèrdua aerodinàmica (“stall controlled”),bé passiva –per la mateixa forma de la pala– o bé activa –amb el girforçat de les pales–, tot i que n’hi ha d’altres com els frens mecànics(frens a l’extrem de la pala, petits paracaigudes, alerons) que controlenla velocitat de rotació de les pales, adequats a aerogeneradors més petits.

Explotació

Un cop s’instal·len, aparentment no cal res més. Elspetits aerogeneradors funcionen automàticament, quan hiha vent comencen a girar i accelerar i per tant, a produirenergia o bombar aigua, i si ve el vent en contra, el rotorgira o es regula sense que hi hagi d’intervenir l’usuari. Enels aerogeneradors de grandària mitjana hi ha sistemes pera detectar les condicions de l’entorn com la velocitat i ladirecció del vent, i paràmetres interns (tensió de xarxa,temperatura del generador) i, en funció de si són correctesrespecte a la seva programació, l’aerogenerador pot conti-nuar funcionant o pot aturar el funcionament i posar-sefora de servei, amb el sistema de control que licorrespongui. Quan les condicions tornin a ser favorables,tornarà a engegar-se.

Com qualsevol màquina, els aerogeneradors necessiten unmanteniment. Mentre que a un petit aerogenerador domèstic elmanteniment pot fer-lo el propietari, a un gran aerogenerador li cal unmanteniment constant i especialitzat per a evitar l’aparició de problemesi mantenir al màxim la seva productivitat (greix, components elèctrics,neteja i pintura...)

Respecte a la vida útil, alguns petits aerogeneradors eòlics, sobretotels lleugers, poden durar uns cinc anys i després haurien de ser substituïts,però d’altres, amb un manteniment regular arriben a durar vint anys. Perals aerogeneradors grans comercials, l’experiència indica una vida devint anys. Actualment, la durada de vida econòmica és més curta que latecnològica.

Hi ha aerogeneradors i parcs eòlics encara en funcionament des de laseva posada en marxa als anys 1970 i 1980, perquè han tingut unmanteniment adequat. Hi ha casos en els quals l’aerogenerador ha estatfuncionant el 97 % del temps, i ha estat fora de servei un 1 % a causa dela meteorologia, un 1 % per manteniment preventiu i un 1 % permanteniment reparador.

L’estètica de lesactuals màquines

eòliques ésinnegable.

14



Hèlix de50 m.

Alçada145 m.

Pes delrotor: 53 t

Pes de lagóndola:

85 t.

Inici delgir: 3m/s

Velocitatdel gir:7,5 rpm.

Potència:3.000kW

Produccióanual: 6,6GWh

L’energia equivalent a7.500 persones l’any.

Diàmetre delrotor: 100m.

Palesrototatòries

Pes del peu de la torre:180 t.

Alçada de la torre: 90 m.

Hores de treball:2.200 h/any

1. Acoplament eix lent2. Sistema de canvi de pas de l’hèlix3. Multiplicadora4. Transformador de potència5. Acoplament de l’eix ràpid

6. Generador7. Poliplast

8. Armari inversor9. Armari de control

10. Sistemes d’orientació

Góndola de

l’aerogenerador

ECO 100 d’Alstom

-Ecotècnia

12

3

4

56

7

8

9

10

Les parts bàsiques d’un aerogenerador per a la producciód’energia elèctrica

Un aerogenerador o turbina eòlica moderna és un enginy que permet generarelectricitat a partir de la rotació de l’hèlix en ser empesa pel vent. Elscomponents essencials d’un aerogenerador clàssic serien el rotor (l’hèlix), lacabina (on es fa el pas de la rotació mecànica a electricitat) i el peu,complementats per altres dispositius.

Rotor o hèlix

Part rotativa de l’aerogenerador, formada per les aspes i la boixa ons’insereixen. Les aspes actualment es fabriquen en plàstic (poliester o resinesepoxy) reforçat amb fibra de vidre, amb tecnologia pròpia de la indústriaaeroespacial, tot i que hi ha altres materials com fibra de carboni, aramides omaterials compostos de fusta i fibres sintètiques en desenvolupament. Elspetits aerogeneradors, en canvi, continuen tenint pales de fusta o metàl·liques,amb aliatges d’acer i alumini.El rotor determina la quantitat de treball que pot fer l’aerogenerador i per aixòalgunes vegades la seva potència es dóna en metres de diàmetre del rotor. Hiha turbines eòliques minúscules –com el Marlec 500, amb un rotor de 50 cmde diàmetre, que produeix 20 W amb bon vent– i gegants, amb rotors de 100m de diàmetre, que poden arribar a donar 3 MW (3.000 kW) i proporcionaranualment l’electricitat necessària per a abastir 7.500 famílies.Les pales incorporen frens d’extremitat i altres dispositius per a facilitarl’aturada en cas necessari.

Cabina o gòndola

Generalment situada sobre el peu, és un receptacle o carcassa (que arriba a serun petit recinte en els més grossos) que conté els mecanismes de transmissióde la rotació mecànica a electricitat, així com els sistemes de control.

-Lamultiplicadora,que és inexistentalsmicrogeneradors(són d’“impuls”directe) augmentala rotació lenta dela turbina perincrementar lapotència. Així, unaerogeneradormodern, de 750kW, volta a unes30 revolucionsper minut. Laboixa del rotor

15

FUNDACIÓTERRA 2008

Àrea queescombra un

aerogeneradorde 1 MW

Plaça Catalunyade Barcelona

està acoblada al que es coneix com a eix de baixavelocitat de l’aerogenerador. La multiplicadorapermet, a través d’una sèrie d’engranatges,augmentar cinquanta vegades aquesta velocitat derotació en un eix d’alta velocitat. Aleshores, aquesteix que volta a 1500 rpm faria funcionar elgenerador elèctric.

-El generador transforma la rotació en correntelèctric. Pot ser asincrònic o d’inducció, i el seupotencial varia segons la màquina: entre els 500 kWi els 5 MW a què poden arribar els aerogeneradorsmés avançats.

-Els elements de gestió del corrent elèctric generat(reguladors, onduladors) el fan compatible amb el

-El sistema hidràulic es fa servir per a restaurar elsfrens aerodinàmics de l’aerogenerador.

Les cabines disposen de plataformes per a tasquesde manteniment o, en els aerogeneradors més grans,la cabina és prou gran per a treballar-hi des de dins.

Peu o torre

És l’estructura que suporta la gòndola i el rotor ipermet elevar-los a una alçada suficient des del sòlper a captar millor el vent. La seva alçada està enfunció del radi del rotor i és proporcional a lapotència; per exemple, una turbina de 750 kW téuna alçada de 40 m.La torre se sustenta sobre uns fonaments que engaranteixen l’estabilitat i conté en el seu interior unaescala interna amb sistema anticaiguda per a accedira la part superior quan cal fer el muntatge, eldesmuntatge o el manteniment. A la seva base, hisol haver el panell de control per a la gestió del’aportació del corrent elèctric generat a la xarxa.Actualment, gairebé tots els peus són del tipustubular en acer, tot i que fa uns anys eren molthabituals també les estructures metàl·liquesenreixades, o les de formigó, no tan estètiques. Perals aerogeneradors d’escala domèstica, sovint el peuo masteler es complementa amb cables o tensors desubjecció.Les torres s’instal·len amb grues i també n’hi had’autoportants i articulades que es munten perseccions.

corrent de la xarxa a la qual s’injecta. A vegades, aquests últimselements també podrien estar al peu o a la torre.

-La unitat de refrigeració consta d’un ventilador elèctric per arefredar el generador. També hi ha una unitat de refrigeració peroli que refreda l’oli de la multiplicadora. Algunes turbines tenenrefrigeració per aigua.

-El controlador electrònic i diversos sensors monitoritzen lescondicions externes i internes de l’aerogenerador i, en funciód’aquestes condicions, controlen el mecanisme d’orientació (perexemple, l’anemòmetre determina si bufa vent suficient per aorientar el rotor en contra del vent i posar-lo en marxa) i aturenl’aerogenerador davant qualsevol possible disfunció.

-El fre de disc mecànic d’emergència es fa servir en cas defallada del fre aerodinàmic o quan la màquina està enmanteniment.

Rotor Hèlix Orientador Frens

Eix de

rotació

Multiplicadora

RefrigeracióAnemòmetre

Parallamps

Controls

Generador

16



Parc eòlic marí deMiddelgrunen aDinamarca.

L’eòlica marina

L’energia eòlica marina és una aplicació de l’energia eòlica convencional.La diferència entre ambdues només és que en l’eòlica marina els aerogeneradorses planten sobre la plataforma litoral del fons marí. Aquest tipus d’aplicació

només es pot fer en indrets on el fons marí té menysde 15 metres, màxim 30-40 metres. En algunesregions, l’anomenada eòlica marina (o parcsoffshore) permet instal·lar aerogeneradors quetindran una producció energètica més alta i molt mésestable que no pas els situats terra endins. Per tant,en aquest sentit, l’eòlica marina s’ha de considerarcom una forma més de captació i aprofitament deles energies renovables. Els parcs eòlics marins solenfuncionar més hores que els de terra endins (hi havents més forts i més regulars), per la qual cosa po-den garantir una determinada potència al llarg deltemps, cosa que també passa en algunsemplaçaments, molt bons, terra endins.

Els primers parcs eòlics marins comercials esvan instal·lar a Dinamarca i estan situats a unadistància entre 15 i 40 km de la costa, en zoneson les fondàries són entre 5 i 15 metres. La

producció d’aquests parcs oscil·la entre els 100 i els 150 MW, i fins i totmés. En un parc eòlic marí, cal disposar de cable elèctric submergit –elqual normalment es colga en el llit submarí per tal d’evitar possiblesimpactes, ja sigui a causa de les operacions de pesca, les àncores delsvaixells, etc.– i d’una subestació transformadora a la costa o en una plata-forma dins del mar. També necessiten enllaços de ràdio per poder fer-neuna vigilància més estricta de la que es fa dels instal·lats a la terra ferma.Necessiten un manteniment preventiu més important que els parcs eòlicsterrestres, però, com dèiem, aquest manteniment queda compensat peruna producció energètica més elevada. A Dinamarca, per exemple, un parceòlic marí pot aportar al voltant d’un 20% més d’energia que un parc eòlicterrestre de les mateixes característiques i en una zona de vent semblant.El més conegut dels parcs eòlics és el de Horns Rev, a Dinamarca, amb 80aerogeneradors de 2 MW, i el de la cooperativa de Middelgrunnen, de 40MW i 20 màquines. A l’Octubre de l’any 2008, ja hi havia 1.285 MWoffshore instal·lats arreu del món (558 turbines en 30 projectes) i 2.062MW en 11 projectes en construcció (més de la meitat al Regne Unit).

17

FUNDACIÓTERRA 2008

A l’Estat espanyol, hi ha alguns indrets del litoral que podrien acollirparcs marins, com és el cas de la costa de davant del delta de l’Ebre i labadia de Cadis.

Dades bàsiques sobre l’economia dels aerogeneradors

A Espanya hi predomina un model d’implantació de l’energia eòlicabasat en la concentració de nombrosos aerogeneradors de gran potència,en forma de parcs eòlics. En canvi, a la resta d’Europa, el modelpredominant és el d’agrupacions d’un nombre més reduït de molins demitjana potència i més pròxims als nuclis urbans que fan servirl’electricitat que generen. Als EUA també hi ha enormes concentracionsen camps eòlics, tot i que també hi ha una gran implementació dels petitsaerogeneradors particulars.

La producció d’un parc eòlic depèn del vent del l’indret. A l’Estatespanyol, de mitjana, funcionen unes2.200 hores l’any (recordem que un anysencer té unes 8.760 hores). Laproducció d’un parc de 10 MW (perexemple, quatre aerogeneradors de 2,5MW cadascun) correspon a lesnecessitats d’electricitat domèstica(sense comptar-hi la calefacció) de5.650 llars (prop de 15.000 persones).

Un aerogenerador d’1 MW que fauna alçada d’uns 80 metres pot tenirun cost de 1.200 euros/kW (un kW defotovoltaica pot costar uns entre cinc isis mil euros/kWh). Es tarda pocsmesos en la seva construcció iinstal·lació i gràcies als incentius a la producció d’electricitat netaproduïda, uns 2.200 MWh, permeten una amortització econòmica nosuperior als vuit anys. També s’ha calculat que l’energia necessària pera fabricar un aerogenerador d’aquesta potència queda compensada alcap de 6 o 8 mesos de funcionament.

Sovint s’argumenta que la producció d’energia eòlica és intermitenti que per això no és possible preveure’n el comportament. De fet, l’energiaeòlica no és intermitent, és variable. Aquesta mal anomenadaintermitència, atès que no sempre bufa el vent, no s’ha d’observar deforma local, sinó que cal valorar el conjunt de l’electricitat de tots els

Parc eòlic de lesForques.

Fo

to:

Xai

ver

Sat

esm

asse

s, c

edid

a p

er E

oli

cCat

.

18



parcs eòlics existents. D’altra banda, també l’energia nuclear –igual quemoltes altres tecnologies de generació d’electricitat– cal considerar-launa energia intermitent, si tenim en compte les nombroses aturades permal funcionament, les quals sovint són d’unes quantes setmanes. Enalguna ocasió s’ha criticat que l’energia eòlica no existiria si no fos perles subvencions i ajuts públics. De fet, gairebé totes les fonts d’energiaes subvencionen, encara que no totes són netes. Per exemple, l’energianuclear no existiria si no hagués rebut ajuts públics enormes. Recordemque, d’acord amb la Moratòria Nuclear, per la gestió dels residusradioactius i l’estoc bàsic d’urani es carreguen uns percentatges gensmenyspreables sobre la tarifa elèctrica (fins l’any 2004, la Moratòria

Nuclear originava un recàrrec del 3,54%). En canvi, laprima per a l’energia eòlica, que no és cap subvenciópública, sinó un pagament pels serveis ambientalsprestats (d’acord amb una sentència del Tribunal deJustícia Europeu), representa menys d’un 0,15% derecàrrec sobre la tarifa, i és per un màxim de 25 anys .A les centrals nuclears no les volen jubilar abans dels40 anys, tot i l’elevat risc que comporta mantenir enfuncionament reactors nuclears vells.

La minieòlica urbana: una revolucióemergent

Hi ha diversos criteris per a definir què es conside-ra minieòlica. S’accepta que són màquines de potències entre 0,5 i 10kW, és a dir, molins que tenen unes pales que escombren un radi d’1,5 mfins a 7 m. La idea principal associada a la minieòlica és la d’instal·larmàquines en el mateix indret de consum. En aquest sentit, els fabricantsque fins ara projectaven màquines pensades per a entorns rurals i com acomplement energètic, han començat a valorar models que es puguinadaptar a entorns urbans. Per a això, cal reduir al màxim el soroll de lesturbines i valorar-ne el component estètic.

Davant d’una realitat socioeconòmica d’excessiva dependènciad’energia fòssil, l’entorn urbà –tot i que és una zona de baixes velocitatsmitjanes anuals i també presenta problemes de turbulències a causa delsedificis– ha impel·lit alguns fabricants a introduir-se en aquest mercat.D’altra banda, alguns governs compromesos amb la reducció d’emissionsamb efecte hivernacle impulsen subvencions a fons perdut que animenaquest tipus d’instal·lacions.

Els petitsaerogeneradorscomencen a veure’suna alternativaenergètica també pera les ciutats.

19

FUNDACIÓTERRA 2008

De moment és un mercat petit, però, per exemple, en el cas del RegneUnit, amb una política activa com és el Low Carbon Building Programs’ha propiciat que ja hi hagi vuit fabricants de petits aerogeneradorsdomèstics. Malauradament, el cost unitari d’aquests petits aerogeneradorsés elevat (al voltant de 5,2 a 6,5 euros per wat de potència); el cost perquilowat s’aproxima al de l’energia fotovoltaica, que té un rendimentmés estable i no té problemes d’integració o de soroll, per exemple. Toti així, hi ha molts indrets geogràfics amb implantació urbana que fanpensar en la instal·lació de miniturbines eòliques. Pensem, per exemple,en gratacels en zones litorals que permeten tranquil·lament instal·lar-himàquines d’entre 5 i 10 kW. En tot cas, encara que és una tecnologia perara poc madura, s’hauria d’impulsar perquè pogués desenvolupar-se,especialment integrada en sistemes híbrids solar-eòlics. Pensem que si una llar (sense comptar-hila climatització) pot tenir un consum de 2.000 a3.000 kWh/any, una petita màquina eòlica d’1,5kW pot aportar en una zona no especialment ven-tosa uns 2.200 kWh/any. Per tant, en aquest sentit,una inversió d’uns 8.000 euros claus en mà permetestalviar prop del 80 % del consum elèctricdomèstic. És evident que ara per ara al nostre paísno hi ha el marc normatiu que ho faciliti, ni en elcamp de la connexió a la xarxa elèctrica, ambincentius econòmics, ni amb una normativa urba-nística, tot i que tenim alguns dels principalsfabricants de petits aerogeneradors.

En un petit aerogenerador hi diferenciem la coberta del rotor (nas),les aspes del rotor, un alternador de transmissió directa (sensemultiplicadora), un quadre principal, un dispositiu d’orientació, bandescol·lectores i raspalls, timó, carcassa de la cabina i cabestrant per aextreure el rotor. Les torres o mastelers de subjecció poden anar dels 9als 12 m.

Més llums que ombres en l’energia eòlica

Hi ha grups de defensa de la natura que s’oposen a les gransinstal·lacions eòliques o a l’expansió indiscriminada d’aquesta tecnologiaen zones determinades i per al benefici econòmic d’uns pocs. També hiha grups, però, que s’oposen frontalment a tot tipus d’implementació del’energia eòlica. El cas de Catalunya, en aquest sentit, és paradigmàtic.

Parc eòlic deTrucafort.

Fo

to: A

bel

ard

o H

ern

ánd

ez,

ced

ida

per

Eo

licC

at.

20



Paisatge eòlic demitjans dels anysnoranta ambmàquines de menysd’1 MW. Abaix, unparc eòlic modernamb màquines demés de 2 MW. Espot observar com hiha una menorocupació territorialamb una potènciaelèctricacomparable.

Tot i que és la regió on es va instal·lar el primer aerogenerador, el marçde 1984, i on s’ha desenvolupat una de les principals empreses del ram–la cooperativa Ecotecnia, avui convertida en el consorci Alstom-Ecotecnia-– la potència eòlica instal·lada no supera els 250 MW i fins faben poc la legalització d’un parc eòlic requeria una tramitació de més denou anys. A banda d’un desinterès polític manifest durant molts anys,també existeixen al país plataformes cíviques que, tot i ser minoritàries,fan molt rebombori social en contra de la implantació de parcs eòlics.Aquesta situació sembla que, pel que fa a l’esfera governamental, estàcanviant. Avui, la tramitació d’un parc eòlic a Catalunya pot complicar-se enormement si prospera el projecte de decret governamental catalàque el govern ha presentat (setembre 2008), però encara hi ha altresqüestions pendents. És evident que, com en totes les implantacionstecnològiques, al començament es cometen errors, però el compromísde la indústria eòlica ha madurat i ara cal posar sobre la taula els arguments

que contrarestin aquest soroll mediàtic quepretenen alguns col·lectius cada vegada quees projecta un parc eòlic.

La qüestió del paisatge i l’estètica

Sovint, la composició uniforme dels grupsd’aerogeneradors i la seva mateixa elegànciaen el disseny fa que el seu impacte visual siguiel d’una composició harmònica amb elpaisatge. De fet, moltes persones els trobenvisualment agradables i un símbol d’una novamanera de satisfer les necessitats humanes ambtecnologies més netes. Les males experiències

amb prototips antics o les males pràctiques que converteixen un parcseòlics en un simple tancat que conté tot d’instal·lacions industrials, donenla raó al detractors. Però aquesta realitat ha canviat. D’altra banda, sipensem en molts elements que la nostra societat ha posat en el paisatge, lafigura de l’aerogenerador es pot considerar insignificant. El paisatge ac-tual (2007) d’Espanya compta amb 33.669 km de línies d’alta tensió;14.203 km d’autopistes i autovies (22,59 km per cada 1.000 km de mitjanaa Espanya. A Catalunya, per exemple, és de 32,1 km); més de 160.000 kmde carreteres; més de 22.000 antenes de telefonia mòbil (i s’espera ques’hagin d’assolir les 60.000 amb el desplegament dels serveis 3G). El paisatgeha vist com s’han incrementat en un 29,5 % les àrees artificialitzades entre

21

FUNDACIÓTERRA 2008

Paisatge amb un molídel pintor Claude

Monet. Els molins devent han estat al llarg

de la història de lahumanitat un elementestètic en el paisatge.

els anys 1987 i 2000, quan l’augment de la població en el mateix períodeha estat del 5 % (a Europa, en aquest mateix període, l’artificialització delterritori ha estat només d’un 5,4 %)

No hi ha dubte que cal respectar determinades localitzacions per a lapreservació dels valors naturals i reduir l’impacte ambiental (com el con-trol de l’erosió). Actualment, hi ha prou garanties legals perquè qualsevolinstal·lació de turbines eòliques hagi de respectar criteris ben divulgats dereducció del seu impacte paisatgístic, per a deslligar-los d’un aspecte externi un estil d’ocupació del territori de caire “industrial”, com ara la uniformitatvisual, la reparació o desmuntatge immediat de les turbines obsoletes oavariades, la neteja dels residus del lloc, la separació suficient entreaerogeneradors, la discreció en els logotips, rètols o informacionspublicitàries a les turbines, la integració dels transformadors als mateixospeus, el soterrament de les línies de tensió o el fet de procurar la proximitati la integració en el paisatge de les instal·lacions auxiliars, que es podenfabricar amb materials naturals i autòctons.Els parcs eòlics de qualitat, amb màquinesque presenten sovint formes forçaorgàniques, i el fet que cada cop hi hamàquines més potents, converteixen lesinstal·lacions, sovint, en componentsestètics remarcables.

El seu funcionament no genera cap tipusd’emissió de gasos o partícules quemalmetin el paisatge. No deixen residus alsòl, no hi ha efluents ni residus que afectinles aigües superficials ni subterrànies niefectes sobre la qualitat de l’aire. De totamanera, generar amb eòlica total’electricitat que necessita Catalunya, cosaque avui fan les tèrmiques nuclears i fòssils,representaria una ocupació superficial de 190 km2 (disposició linial), xifraequivalent només a un 0,6 % de la superfície de Catalunya.

Si s’han de substituir o s’acaba la seva útil, el seu desmuntatge itransport fàcil permet deixar el lloc gairebé intacte, com si mai hi haguéshagut res instal·lat i recuperar-lo ràpidament (cosa a què estan obligatsels operadors del parc eòlic).

La vida útil d’un aerogenerador és molt llarga. Les primeres unitatsindustrials dels fabricants danesos continuen en funcionament i senseproblemes al cap de vint anys.

22



Els molins de ventde La Mancha sónun paradigma delnou paisatge quecrearen fa varissegles i que esconserva encaraavui.

El brunzir de les pales

El soroll que produeix un molí de vent prové de la circulació del vententre les pales, del pas d’aquestes davant el peu i de l’efecte de l’aireque mou el rotor en els elements del voltant. En funció del soroll ambientde l’indret, quedarà més cobert o menys: al costat d’una carretera transi-tada pràcticament no se sentirà, mentre que al bosc sí. I si bé és cert queno és inaudible, en general tampoc no és insuportable.

El rotor fa un soroll d’aproximadament 100 decibels, que es percepal peu amb una intensitat de 55 decibels. A 500 metres, el soroll generatper l’aerogenerador es redueix a 35 decibels, aproximadament el d’unaconversa en veu baixa.

La mala reputació de l’eòlica en aquest sentit ve de males experiènciesamb instal·lacions mastodòntiques i sorolloses de principis dels anys 80.Actualment, els fabricants d’aerogeneradors de grandària mitjana i gran

han reduït moltíssim els seus problemes desoroll. A cada indret o població hi haregulacions de contaminació acústica ques’han de complir. També cal dir que laregulació dels aerogeneradors permet pro-gramar-los per reduir la seva potència endeterminats moments tant del dia com dela setmana.

El problema és diferent en l’àmbit delsaerogeneradors d’ús domèstic, en els quals la velocitat de funcionamentés variable, i sobretot la proximitat, fa especialment important el proble-ma del soroll. Hi ha models més i menys sorollosos, una qüestió ques’analitza en els estudis d’impacte ambiental previs. Els aerogeneradorsmoderns són prou silenciosos perquè hom no s’adoni de si funcionensense sortir de casa a mirar-ho.

L’interès turístic i pedagògic

Un parc eòlic pot convertir-se en un reclam turístic i en un elementque es pot emmarcar en propostes d’ecoturisme o de pedagogia a favorde les energies renovables. Aquesta qüestió és essencialment vàlida enels parcs marins i en determinats indrets, quan en el mateix parcs’instal·len elements de tipus didàctic i demostratiu. En alguns parcsfins i tot és possible pujar a una gòndola i tenir una visió del paisatgeespectacular. Per altra banda, l’experiència danesa demostra que des del

23

FUNDACIÓTERRA 2008

Au rapinyaire trobadamorta al parc eòlicdel Baix Ebre, fet

denunciat perEcologistes de

Catalunya. Fotodivulgada per aquestaentitat el 14 de gener

de 2008.Els animals salvatgesmorts a les carreteres

es compten per milerscada any.

1980 el turisme s’ha incrementat en un 50 %, i es correspon amb unincrement notable d’aerogeneradors per tota la geografia del país.Certament, en el cas de Dinamarca, n’hi ha molts que formen partd’explotacions agrícoles complementades amb serveis ecoturístics i, enaquest cas, els aerogeneradors constitueixen un element de responsabilitatambiental. El fet que un aerogenerador produeixi electricitat neta esdevéuna característica que cada cop més gent valora enfront de les xemeneiesd’una central tèrmica. Tampoc no és cert que unparc eòlic pugui fer baixar el valor immobiliari.Diverses experiències demostren que és tot elcontrari. El municipi aragonès de La Muela, ambun parc eòlic de 169 màquines, ha revaloritzat elseu espai urbanístic i ha guanyat en qualitat de vidamercès als ingressos aportats per la generacióeòlica. El mateix ha succeït a França, on, perexemple, Lezignan-Corbières (Aude), envoltadaper tres parcs eòlics –dos dels quals ben visiblesdes del municipi–, ha vist incrementar el preu delshabitatges en un 46,7 % perquè els parcs eòlicspermeten millorar els equipaments comunitaris.

L’impacte sobre la fauna

Algunes organitzacions conservacionistes i/oproteccionistes solen argumentar el perill per alsocells, especialment per les morts per col·lisió. Larealitat és que la taxa de col·lisió és força baixa(entre 0,4 i 1,3 morts de mitjana per molí i any), i incomparable amb lesmorts de fauna que provoquen les vies de circulació, les línies elèctriqueso la cacera (que es xifren en desenes de milers d’ocells). La convivènciaentre ocells i aerogeneradors és possible, sobretot si es respecten algunscriteris, com ara evitar les localitzacions que s’interposen a rutesmigratòries, la proximitat a zones amb espècies rares o amenaçades, imantenir els molins ben visibles. D’altra banda, diverses observacionsper part d’ornitòlegs demostren com els animals s’adapten, com serialògic, al nou element paisatgístic tot evitant de topar-hi. Diversos estudisen instal·lacions eòliques marines afirmen que no hi ha impactessignificatius sobre els ocells marins. Però és evident que, com tota infra-estructura, té efectes sobre el medi i que en alguns indrets cal prendremesures per minimitzar-ne l’impacte.

24



Parc eòlic integrat enun paisatge agrícola.

Sobre la seguretat i la salut

Actualment, a Europa i altres zones del món on el transport de com-bustible és molt car, com ara illes com les Malvines, Nova Zelanda iHawai, l’eòlica està molt estesa i hi ha turbines eòliques en les proximitatsde poblacions, i fins i tot integrades a parcs i zones públiques de passeigi esbarjo. En aquests indrets fins ara mai un vianant ha estat ferit per unaerogenerador, sigui quina sigui la seva grandària. Els treballadors queels instal·len i mantenen han de seguir totes les normes de seguretat iprevenció de riscos laborals pertinents, i les administracions dels diferentspaïsos estableixen també unes directrius per a la localització segura de

les turbines. Els accidents laborals a laindústria eòlica són mínims si els comparemamb els de la construcció. La raó és que elsprofessionals d’aquest sector estan molt mésespecialitzats i han passat per un entrenamentmés rigorós. Tampoc hi ha informes de mortscausades per la caiguda de llamps en uncamp eòlic. Tot i així, és clar, tampoc caltemptar la sort visitant un parc eòlic durantuna tempesta elèctrica.

La mateixa existència d’un parc eòlictampoc constitueix un element que alteri lasalut dels qui habiten a prop. Més de 50.000màquines arreu del món i vint anys defuncionament no han causat mai cap proble-ma de salut pública, ni pels materials

emprats, ni pel nivell sonor (a 300 m de distància, el soroll no sobrepassaels 45 dB (A), que es correspon al murmuri a la sala d’estar d’unhabitatge). No emeten ultrasons i l’efecte estroboscòpic de les pales noté cap impacte sobre la salut. Tot i així, cal advertir que s’està estudiantde minimitzar balisses de llum intermitent de 2.000 candeles sobre lagòndola per raons de seguretat aèria, atès que l’aviació comercialsobrevola a altures molt superiors i l’aviació lleugera majoritàriamentno vola de nit. En alguns casos poden afectar la senyal de televisió iràdio, però aquest problema es pot resoldre fàcilment instal·lantreemissors del senyal. D’altra banda, amb la implantació de la TelevisióDigital Terrestre encara és reduirà més el nivell d’interferèncieslocalment. Tampoc la tensió elèctrica té efectes greus respecte als campselectromagnètics, atès que la major part de les línies d’evacuació elèctrica

25

FUNDACIÓTERRA 2008

Molí de La Guerinda(Olleta, Navarra).

no sobrepassen els 20.000 volts. I només a l’Estatespanyol hi ha més de 500.000 km de líniesd’entre 1 i 36 kV.

La preservació de la riquesa agroforestal

L’experiència demostra que un parc eòlic potconviure perfectament amb l’activitatagroforestal entre mig. Si tenim en compte que,a més, l’ocupació de terreny agrari es compensaeconòmicament, tenir un aerogenerador en unaparcel·la agrícola pot ser un bon complement pera l’economia familiar i donar estabilitat a la japer ella mateixa prou variable producció agrí-cola. En el cas dels terrenys de pastura, no hi hacap indici que els aerogeneradors causin capdisfunció en la producció de llet o de carn en elsanimals en règim de pastura extensiva perterrenys compartits amb un parc eòlic. Per altrabanda, en algun cas la implantació d’un parceòlic ha estat també un element per a recuperar patrimoni arquitectònico històric que s’estava perdent. Un exemple el tenim a Navarra, amb larecuperació del molí de La Guerinda (dins del parc eòlic de Sierra de laGuerinda). En altres indrets, la construcció d’un parc eòlic ha permèsrecuperar camins antics i dotar el territori d’una xarxa viària que ha servitper a millorar la implantació agroforestal o fins i tot de prevenciód’incendis.

L’aposta eòlica possible a Catalunya

Catalunya disposa de suficient força de vent en alguns indrets delpaís, però no pas a tot arreu. Per això, cal que caiguin les barreres mentalsque hi ha arrelades en la societat civil catalana i la seva administracióquan aborda l’assumpte de les fonts d’energia lliures, netes i renovables.El més curiós de tot plegat és que una de les empreses més importantsdel món que projecta i fabrica aerogeneradors continua tenint la seu aBarcelona i ha subministrat aerogeneradors a un considerable nombred’instal·lacions eòliques de l’Estat espanyol (la seva quota de mercat ésdel 7,3%), però a ben poques instal·lacions en territori català (solamental parc eòlic del Baix Ebre i al de Trucafort).

26



És estrany, donat que aCatalunya només disposem d’unapotència instal·lada de menys de50 watts/habitant, a diferènciad’altres comunitats autònomes del’Estat espanyol, que disposen demés de 1.000 watts per habitant(Castella-La Manxa, Navarra, laRioja, Aragó, Castella i Lleó, iGalícia). Igualment, si fem lacomparació en termes de territori,Catalunya té només 10 kW/kmeòlics, mentre que Galícia arribaals 100; Navarra supera els 90; laRioja s’hi acosta; Castella-LaManxa arriba als 40; Aragó, als36; i Castella i Lleó, als 30.

Transcorregudes aquestes dues dècades, una màquina 200 vegadesmés potent i amb prou feines deu vegades més gran ens demostra que unfutur energètic renovable no solament és desitjable, sinó també possible.Encara avui, igual que fa 25 anys, una resposta als problemes energèticsde la nostra societat, addicta al carboni fòssil, la podem continuar escoltantdins del vent.

Algunes virtuts de l’energia eòlica

• És una font d’energia segura i renovable.• Té un grau d’emissions a l’atmosfera nul,

llevat de les que es deriven de la fabricaciódels equips. Tampoc genera residus, abanda de l’oli de greixatge.

• Són instal·lacions que poden serdesmuntades fàcilment.

• El temps de construcció és molt ràpid(inferior a sis mesos) i crea llocs de treball.

• El seu funcionament és compatible ambaltres usos del sòl, com ara l’agricultura.

Algunes prevencions

• Minimitzar l’impacte paisatgístic de les obresd’instal·lació (la modificació del paisatge és mínimasi la comparem amb altres infraestructures de la nostrasocietat).

• Estudiar l’accidentalitat d’ocells per tal de minimitzarl’impacte del xoc d’aus, però no és superior als animalsaixafats en les carreteres.

• No situar habitatges a distàncies inferiors a 200 m perevitar les molèsties del soroll que fa el brunzir de lespales; tot i així, els dissenys actuals a penes fan soroll.

• No instal·lar aerogeneradors en indrets on no hi ha ventsamb un règim que permeti la màxima operativitat deles màquines.

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

El potencial eòlic sesuporta en part perles subvencions, peròaixò s’ha fet en totesles energies.

27

FUNDACIÓTERRA 2008

La contribució de l’energia eòlica a la lluita contra el canvi climàtic

Que la resposta és en el vent ens ho recorda la cançó de Bob Dylan i,avui per avui, l’aprofitament de la força del vent a Catalunya en la lluitacontra les emissions de gasos d’efecte hivernacle és també aquestaresposta. Malauradament, el nostre país està fentel paper de la trista figura davant els reptesecologicoenergètics que la nostra societat téplantejats, atès l’escàs desenvolupament de lesenergies renovables en general.

Arreu del món es varen instal·lar més de 20.000megawatts (MW) eòlics durant l’any 2007. Elslíders de potència instal·lada aquell any van ser elsEstats Units (5.244 MW), la Xina (3.449 MW) iEspanya (3.522 MW), fent que la potència eòlicaa tot el món superés els 94.000 MW. Els païsosque encapçalen la lliga eòlica són Alemanya(22.247 MW), els EUA (16.818 MW) i Espanya(15.145 MW). A l’Estat espanyol, la potència instal·lada el gener de2008 va fer que l’energia eòlica superés el 16% de la capacitat degeneració elèctrica existent, per davant de les tèrmiques de carbó, lescentrals de fuel o gas i les nuclears. Pel que fa a la generació d’electricitat,l’eòlica va superar l’any passat la hidràulica i va arribar al 9,5% del’energia elèctrica generada. Això no obstant, a Catalunya l’eòlica nomésva afegir 122 MW a l’oferta total d’energia, i aixíva arribar a una potència total de 347 MW.

La potència eòlica va assolir l’abril del 2008els 100.000 MW. Els Estats Units ha estat el paísque més potència eòlica ha instal·lat els últimsanys, i s’ha situat com el segon país del món,després d’Alemanya, en potència eòlica (gairebé17.000 MW, capaços d’abastir 4,5 milions de llars).Aquest creixement ha estat afavorit pels crèditsfiscals federals per a la producció i la legislaciósobre energies renovables a molts dels Estats. AEuropa, la potència instal·lada eòlica va créixer un18 % el 2007, i ja supera els 56.000 MW, suficientsper a proveir gairebé el 4 % del seu consumd’electricitat total, i produeix el 60 % de la potènciaeòlica mundial.

Un aerogeneradormodern es monta

amb una granrapidesa. En aquestesimatges podem veure

els fonaments peraixecar la torre i com

es col·loquen lespales.

28



Història d’Ecotecnia

El primer aerogenerador dissenyat per Ecotecnia (cooperativa fundada l’any 1981 a Barcelona)tenia una potència de 15 kW i un diàmetre de 12 metres. Va ser instal·lat a Valldevià el 1984 (municipide Vilopriu, a cavall entre el Baix i l’Alt Empordà). L’èxit d’aquest prototip, que va funcionar tresanys, va permetre fer unes primeres sèries comercials de màquines d’una potència de 30 kW, la majorpart de les quals es van instal·lar fora de Catalunya.

En poc més de 25 anys, Ecotecnia ha passat de vuit socis fundadors a més de 700 treballadors, i deposar en funcionament un prototipus de 15 kW (12 m de diàmetre) a fer-ho amb una màquina de3.000 kW i 100 m. de diàmetre. Amb seu a Barcelona, Alstom Ecotecnia projecta, munta i instal·launa àmplia varietat d’aerogeneradors “onshore”, amb unapotència que va des d’1,67 MW a 3 MW. La companyia hacontribuït en gran mesura al desenvolupament del mercat eòlica l’Estat espanyol, país que se situa com el segon d’Europa.Actualment, Alstom Ecotecnia destina fa al voltant del 50% deles seves vendes a altres països europeus. Alstom Ecotecnia hainstal·lat més de 1500 aerogeneradors en 78 parcs eòlics, el quecorrespon a una capacitat total d’aproximadament 1.600 MW(al voltant del 2% de la base instal·lada en tot el món). A més,Alstom-Ecotecnia desenvolupa la seva activitat en el camp del’energia solar i té un paper fonamental en el mercat espanyol.El juliol del 2008 es va posar en marxa al Perelló la màquinad’Ecotecnia-Alstom, ECO100 de 3 MW. Consta de tres palesque formen un cercle de 100 metres de diàmetre. Sense capdubte, és la proesa tecnològica més important projectada imaterialitzada a Catalunya, per tècnics catalans, en els darrers anys.

Una màquina eòlica d’aquestes característiques genera anualment (en un bon emplaçament eòlic)l’electricitat que necessiten unes 7.500 famílies. Generar tota l’electricitat que avui produeixen lesnuclears a Catalunya requeriria la instal·lació d’uns 3.000 aerogeneradors com l’ECO100. Això voldriadir dedicar entre 500 i 1.000 km2 de la superfície del nostre país a la captació de la força del vent.Tenint en compte que la superfície de Catalunya és de 32.000 km2, la proposta afectaria només el 3%del territori, compatible amb altres usos. Per tenir un punt de comparació a la Regió Metropolitana deBarcelona, amb 3.241,55 km2, un 16,33 % es urbà i un 6,63 % es urbanitzable (que s’ocuparà en elspropers anys).

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Alemanya es manté com el líder mundial en potència eòlica instal·lada,amb més de 22.000 MW, un 24 % del global, tot i que, per diversosfactors, el mercat comença a ser menys atractiu per als inversors que nopas els Estats Units o el Regne Unit. La meitat del subministramentelèctric renovable alemany és eòlic. La eòlica genera a Alemanya el 7,2% de l’electricitat que consumeix.

Espanya va ser el líder europeu en noves instal·lacions l’any 2007 (uns3500 MW afegits en un any), i és el tercer país amb més potència eòlica

29

FUNDACIÓTERRA 2008

Cooperatives eòliques

Particulars, agricultors i petites empreses nordeuropees disposen d’un aerogenerador mitjà o esreparteixen la producció d’un grup de turbines mantingudes en règim de cooperativa. Un cas clar és elde Dinamarca, el país amb més tradició d’aprofitament de l’eòlica, però n’hi ha d’altres. El modeldanès ha estat afavorit per programes governamentals que han animat a la creació de cooperativeseòliques com una opció estratègica beneficiosa per als interessos culturals i del territori del país. El 5 %de la població danesa, uns 100.000 habitatges, tenen participació en una cooperativa eòlica gràcies aaquesta estratègia, basada en un marc legal en el qual hi ha exempcions fiscals per a la part d’electricitateòlica que compensa l’energia consumida a l’habitatge. Entre totes les experiències, destaca la dedavant la costa de Copenhaguen, el parc eòlic de Middelgrunden, regentada per una cooperativa, queparticipa en un 50% de la producció del parc i formada per 8.600 membres entre individus i empreses,associacions, fundacions i altres institucions. Avui en dia, és la cooperativa eòlica més gran del món.La cooperativa es va fundar a fi de produir electricitat a través de l’establiment i control de turbineseòliques a la costa de Middelgrunden. Té un paper molt important com a catalitzador de projectessimilars a petita escala a Dinamarca i com a referència per a la promoció de les energies renovables,especialment per als visitants de Copenhaguen.

Un altre model comunitari és el dels grups d’agricultors que, units, han instal·lat turbines eòliquesi realitzat les gestions i instal·lacions per a connectar-se a la xarxa ells mateixos. Als Països Baixos, lacooperativa Kennemerwind disposa de deu turbines (nou de les quals pertanyen a un parc eòlic), elcapital del qual prové dels seus 650 membres, que han aportat des de només 50 euros a més de 10.000.Per a ells la inversió és com un préstec reemborsable en quinze anys, ja que s’obtenen dividends pervalor d’un 7 % cada any, tot i que la principal motivació és la voluntat de produir la pròpia energia demanera neta. Des de l’any 1989 al 2002 la cooperativa va produir més de 15 milions de kWh, i actualmentprodueix entre 1,5 i 2 milions de kWh anuals, suficient per abastir uns 600 habitatges holandesos. Hiha hagut altres experiències d’aprofitament eòlic comunitari a Canadà i als Estats Units.

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

instal·lada al món, amb 15,145 megawatts, els quals permeten cobrir el 10 %de les necessitats d’electricitat de l’estat. Països com França, Itàlia, Portugal iel Regne Unit tenen una potència instal·lada eòlica cada un d’uns 2000 W.

30



Europa (bàsicament Alemanya i Espanya) i els EstatsUnits suposen el 78 % de la potència mundial instal·lada,però hi ha setanta nacions més amb instal·lacionseòliques. Actualment, la Xina és el país que experimen-ta un creixement més gran en aquest sentit. Ja superaels 6.000 MW, i es preveu que podria assolir els 50.000MW l’any 2015.

El ràpid creixement de l’energia i la indústria del’energia eòlica arriba a provocar una escassetat deturbines i components que es converteix en l’aturadorde l’expansió de la tecnologia i comporta un augmentdels costos. Tot i així, continua essent competitiva, jaque en els últims quinze anys els costos de generaciós’han reduït a la meitat i l’eficiència i seguretat deproducció han millorat. I ho serà encara més conformees posi preu a les emissions de carboni de la crema decombustibles fòssils a les plantes tèrmiques o de gas. Elcost de l’electricitat eòlica serà més i més competitiu. A

França, s’estima que l’any 2010 les tarifes de producció eòlica no seranpas més cares que el kWh generat amb centrals de cicle combinat. Tambécontribueixen a aquest fet els avenços com la grandària superior delsaparells –que permet reduir-ne el nombre de necessaris en un mateixindret–, l’experiència i les noves tecnologies aplicades a l’eòlica.

El mercat global de l’eòlica el 2007 va moure 25.000 milions d’eurospel que fa als equips de generació, i 200.000 llocs de treball, que conti-nuaran augmentant. La Unió Europea s’ha compromès a generar el 20%de la seva energia primària amb fonts renovables per a l’any 2020, i aixòvol dir que les renovables hauran de passar d’abastir el 15 % del’electricitat consumida al 35 % en 12 anys, i es creu que en bona partaquest creixement serà eòlic. El potencial dels EUA i la Xina continuaessent enorme i totes les previsions de creixement s’han complert osuperat. En definitiva, cada quilowatt generat amb el vent és un quilowattnuclear o tèrmic que podem eradicar i, per tant, un estalvi important enemissions d’efecte hivernacle i risc radioactiu. Lògicament, l’energiaeòlica no és l’única de les energies renovables que cal impulsar, però ésla que ha posat les bases perquè ara puguin anar-hi al darrera les centralselèctriques termosolars que comencen a envolar-se arran de lesengrescadores experiències comercials tant als Estats Units com aEspanya.

Aerogenerador d’eixvertical experimentalde tipus Savonius.

31

FUNDACIÓTERRA 2008

AM

BIEN

TAL

Experimentar amb el vent

El creixement experimentat per l’energia eòlicaaprofitant l’embat del vent ha deixat bocabadat elmón. Per exemple, a mitjan dècada de 1990, elsaerogeneradors tenien potencies nominals de 300 W.Avui es comencen a instal·lar màquines de 3.000 kW.Per altra banda, la seva potència s’ha multiplicat per500 % i s’ha reduït la quantitat de recursos emprats.I tot plegat sense oblidar la millora en la prediccióde la velocitat del vent, que assoleix una fiabilitatdel 85 % setanta-dues hores abans, fet que permetoperar a màxim rendiment les màquines. El vent ésun recurs descentralitzat i gratuït, inesgotable mentreel Sol escalfi de forma desigual les diferents partsdel planeta. Som davant d’una energia que requereixl’atenció dels docents. I creiem que treballar el venti les seves possibilitats energètiques és unaassignatura pendent, especialment al nostre país. En

Ben segur que jugar amb el vent amb unestel, un avió o un molinet de paper ensha deixa’t un bon record, si algun cop hohem fet.Però el vent, a més d’una diversió, és unafont per experimentar amb un recursrenovable que subministra electricitat ienergia mecànica.És important conèixer els fonamentsd’aquest potencial energètic necessari pera un món sostenible.

32



El canvi de marxesd’una bicicletaserveix d’exempleper treballar lamultiplicació d’unginy eòlic.

aquesta monografia hem aportat dades suficients per demostrar l’interèsd’aquesta energia renovable. Tanmateix també és important queexperimentem amb el vent. Per exemple, adonar-nos de la presència oabsència de vent pot ser en si mateix tota una descoberta. Determinar lanostra particular Rosa dels Vents pot ser una activitat ben atractiva,suggerint observacions de la direcció del vent durant vuit observacionsen tres períodes de l’any. També podem valorar com es comporta l’airequan s’escalfa o es refreda. Podem posar un globus que faci de tap d’unaampolla i posar-la al bany maria i observar què passa amb el globus, sis’infla o no. D’aquesta mena d’experiències amb l’aire en podríemsuggerir moltes. Però potser el que ens cal és centrar-nos en com aprofitarla força del vent.

La bicicleta i els aerogeneradors

En un principi podríem fer pensar als alumnes quinessón les principals diferències entre un molí i unaerogenerador. Per això suggerim analitzar el canvi demarxes d’una bicicleta de l’estil que, ben segur, tenenmolts dels alumnes. Pensem, per exemple, en una bici-cleta equipada amb un canvi de marxes que té un platmitjà de vint dents i un pinyó gran de deu dents. Percada volta que donem al pedal, quantes voltes fa la rodadel darrera? I si en té trenta o quaranta? El resultat ésque la velocitat es multiplica per un factor de 2x, 3x o4x. Els molins fariners multiplicaven per quatre lavelocitat de gir de les pales. Els actuals aerogeneradorsmultipliquen per un factor de cinquanta. Es tracta d’unsalt tecnològic sense precedents en tan sols quatre segles.Podem analitzar diferents artilugis que aprofiten la

multiplicació amb sistemes d’engranatges sinèrgics. No és gens senzillde comprendre, però obre una escletxa clau per entendre com s’original’energia a partir de la força d’empènyer. Podem imaginar quantes dentshauria de tenir un canvi de marxes de bicicleta per a desenvolupar unfactor de multiplicació de 50x.

Com fer-se un anemòmetre senzill

La velocitat del vent és molt important a l’hora de generar energiaeòlica. Amb un vent del doble de la velocitat que un altre s’obtenen

33

FUNDACIÓTERRA 2008

Kit eòlic pedagògicper comprendre la

producció energèticad’un molí de vent.

potències vuit vegades més grans. D’aquí ve la importància de mesurarla velocitat del vent. Així que us proposem fabricar un anemòmetre decassoletes de precisió. Si el calibrem bé, podrem mesurar la velocitat delvent amb força exactitud. Tot el que ens cal són tres cassoletes, quepodem fabricar-nos tallant dues pilotetes de ping-pong, un motoretelèctric i un display que podem aprofitar d’un velocímetre dels ques’empren en ciclisme.

Us suggerim l’experiència de muntatge de l’anemòmetre casolà del’article publicat a internet a (http://www.terra.org/diario/art00926.html).

L’energia elèctrica amb un kit eòlic

Al mercat hi ha diferents kits pedagògics ja preparats que ens podempermetre visualitzar la producció d’electricitat. En aquest sentit suggerimun kit del fabricant FADISEL (referència: C-0200 Wind Lab Ju-nior). Aquest kit consta d’un petit aerogenerador equipat ambun generador trifàsic molt sensible i potent, que fabricaelectricitat a baixes velocitats de vent. També disposa d’unmòdul electrònic amb una capseta de música, un led fix i unde parpellejant. Així que només ens cal agafar un ventiladori, per exemple, propiciar diferents velocitats de vent i valo-rar com reacciona el petit aerogenerador. A més, el kit veamb una detallada guia didàctica amb diferents experiments.A partir de les mesures de vent, hi podem veure com reac-ciona la generació elèctrica i amb un tester comprovar laquantitat d’electricitat que arriba al mòdul electrònic. En totcas, és un giny que ens apropa als secrets de l’energia delvent que fa moure els grans aerogeneradors.

Visita d’un parc eòlic

Visitar un parc eòlic és tota una experiència, com ho podria ser visi-tar una central nuclear. Probablement, la central nuclear fins i tot estàpatrocinada per l’operador de la central, però estem promovent una visi-ta d’una indústria caduca, perillosa i que constitueix un dels errorstecnològics més grans que mai hagi comès la humanitat. Per altra banda,un parc eòlic és una instal·lació que aprofita un recurs renovable, innòcua,i que ens endinsa cap un futur cent per cent renovable. Recordem que alnostre país ja s’ha donat la realitat que el conjunt de parcs eòlics hangenerat més energia que totes les centrals nuclears. Això va passar el dia

34



16 de gener de 2008, quan l’energia eòlica va tornar a batre el seu propirècord a les 15:27 h, quan els aerogeneradors en funcionanmentsubministraven una potència de 9.563 MW, el que va representar el 25%de la demanda peninsular del moment (en aquell mateix moment l’energianuclear en subministrava un 16%). Pensem que a casa nostra la potènciaenergètica eòlica ja supera els 3.515 MW i va aportar 26.407 GWh l’any2007, cosa que representa que el vent va subministrar en aquell any el10% de la demanda d’electricitat a l’Estat espanyol (en el mateix període,la producció elèctrica de les centrals nuclears amb una potència de 7.728MW fou de 55.039 GWh, un 17,61 % del total de la producció del siste-ma elèctric nacional). Adonem-nos que l’eficiència de l’energia eòlicaproduint electricitat és fins i tot lleugerament superior a la de les centralsnuclears (només cal que feu una regla de tres) i ens evitem el riscradioactiu d’allargar la vida de les actuals centrals nuclears espanyoles.

A Catalunya, els parcs eòlics preparats per arebre visites escolars són el del Rubió (Anoia-Bages, telèfon 93 804 57 04) i el de Colladetes(el Perellò, telèfon 977-490716 ext. 2). Per tant,suggerim sol·licitar una visita concertada.Aprofitar energies renovables com el vent voldir avançar cap a la sostenibilitat, és a dir, sensemalmetre el benestar de les futures generacions.Quan val un aerogenerador? Quanta energiaprodueix en un any? I quina és la sevarendibilitat? Són algunes de les preguntes queens podem formular abans de la visita. Peròtambé és important preguntar-se pels treballsde manteniment i pels beneficis que aporta a lazona on s’instal·la. També podem animar a

investigar quants parcs eòlics hi ha a la nostra regió, com també lesseves característiques bàsiques i l’opinió de la gent de la rodalia.Finalment, ens poden endinsar en els aspectes de la seva implantació.Per a això suggerim un senzill joc de rol en el qual diferents personatgesopinin després de la visita al parc eòlic. Per exemple, un alcalde, unpromotor energètic, un excursionista, un ecologista, un pagès al qualarrenden el camp per plantar-hi un aerogenerador. Un aspecte clau deljoc, per exemple, és analitzar l’estalvi en emissions que porta generarl’energia amb un parc eòlic o amb una central tèrmica que consumeixigas natural.

Parc eòlic de Rubió.

35

FUNDACIÓTERRA 2008

Abans de plantejar-nos la construcció de qualsevolaparell eòlic ens cal saber la potència que podràdesenvolupar. Es tracta, per tant, de dissenyar lamàquina perquè s’adapti a les nostres necessitatsd’energia i al vent disponible.

El vent és una massa d’aire en moviment, és a dir,és energia cinètica. La fórmula per calcular l’energiacinètica de qualsevol fenomen és :

Ec= 1/2 · m · v2

Aquí m és la massa d’aire (massa de l’aire = massamolecular de l’aire x quantitat de mols) m= P·V·PM/(R·T)= 1 atm · V · 29,08 g/mol/(0,082 atm.·L/ºK/mol·298ºK). El volum seria la superfície efectiva delventilador · velocitat de l'aire = m2 · m/s = m3/s

Com que ja sabem que la Potencia = Energia/Temps. Si substituïm l’Energia per la fórmula del’Energia Cinètica ens queda que:

P = Ec/t o bé P = (1/2 · m · v2)/t → P 1/2 · m/t · v2

La Potència s’expressa en vats i el temps en segons.Si ens centrem en el vent, la relació m/t representa

la massa d’aire que travessa la superfície que volemavaluar per unitat de temps. Aquesta massa per unitatde temps, per a un determinada superfície, ésdeterminada per la fórmula: M/t =ρ · s · v

D’aquí ρρρρρ és la densitat de l’aire (massa per unitatde volum en kg/m), s la superfície considerada (m2) iv la velocitat del vent (m/s).

Substituint aquesta darrera expressió per la fórmulade la potència tindrem que:

P=1/2 · ρ · s · v · v2 → P= 1/2 · ρ · s · v3

Si prenem com a densitat mitjana de l’aire el valorρ= 1,25 kg /m3 obtenim: P = 0,62 · s · v3

Per tant, com es pot veure, l’energia (potència perunitat de temps) que porta el vent depèn de l’àrea i delcub de la velocitat del vent. Això significa que unmateix rotor eòlic del doble d’àrea que un altre obté eldoble de potència (amb el mateix vent, és clar).Tanmateix, amb un vent de doble velocitat que un altrela potència és de vuit vegades més.

Però, finalment, hem de tenir el valor màxim teòricque pot obtenir-se pel vent, que ve determinat pel límitde Betz, el qual demostra que el màxim de tota l’energiadel vent no pot superar el 59 %. Llavors resulta que lamàxima potència aprofitable teòrica és de:

Pmax

= 0,62 · 0,59 · s · v3.

Però no podem assolir rendiments del 100 %, jaque cada aerogenerador està caracteritzat per unrendiment que defineix el coeficient de rendiment(Cr) i, per tant, la nostra fórmula resultant és:

Preal

= 0,37 · s · v3 · Cr

El Cr d’una hélix aerodinàmica és de 0,45, mentre

que el d’un molí tradicional és de 0,3, el d’un molíd’eix vertical tipus Savonius de 0,25 i el d’unapanèmona de 0,1.

Un altra factor clau és l’anomenada velocitatpunta de l’hèlix relativa al vent que s’expressa peru/v, d’on u és la velocitat en m/s de la punta de l’alai v la velocitat del vent. Per tant, amb una punta a lapala de l’aerogenerador de 40 m/s i un vent de 10 m/s el factor de velocitat punta és de 4. Com més granés aquest factor més ràpida és l’hèlix, i viceversa.Aquest factor serveix per a calcular la velocitat derotació d’un hèlix en funció del seu diàmetre i de lavelocitat del vent:

N de revolucions per minut

(rpm) = 19 ·

D és el diàmetre de l’hèlix, i 10 és el resultat dedividir 60 segons per 3,14.

Amb aquestes fórmules podem calcular de manerasenzilla el rendiment de l’aerogenerador que projectem.És clar que tot plegat és molt més complicat a l’hora dela veritat, però aquesta és una bona aproximació.

Imaginem el nostre aerogenerador

Rendiment respecte del límit teòric

Factor de velocitat puntaVU__C

oefi

cien

t del

par

Coe

fici

ent d

e re

ndim

ent C

r

_____v · (u/v)D

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

36



Bibliografia

• ARIZALETA, L., JIMÉNEZ, J.M. Y OTROS. Energía eficiente y renovable. Bilbao: EnteVasco de la Energía 2004.• CASTRO GIL, M. I ALTRES. Energía eólica. Madrid: Progensa 2001.• DE LUCAS, MANUELA I ALTRES. Birds and Wind Farms. Risk assessment and mitigation.Madrid: Editorial Quercus, 2007 (es pot adquirir a través de http://www.biodivers.com/)• ESCUDERO LÓPEZ, J.M. . Manual de energía eólica. Investigación, diseño, promoción,construcción y explotación de distinto de tipo de instalaciones. Madrid: Mundi-Prensa,2008.• EUROPEAN WIND ENERGY ASSOCIATION/GREENPEACE. Viento fuerza 12. Una propuestapara obtener el 12 % de la electricidad mundial con energía eólica en 2020. Madrid:Greenpeace, 2005.• JIMÉNEZ, JOSÉ MANUEL. Ingenios eólicos. Navarra: Editorial Pamiela, 2009 (en premsa).• GIPE, P. Le grand livre de l’éolien. Paris: Observ’ER, 2007.• GIPE, P. Energía eólica práctica. Sevilla: Progensa, 2000.• PUIG, P ET AL. El poder del viento. Barcelona: Ecotopía Ediciones, 1982.• URKIA, IÑAKI Y URKIA SEBASTIÁN. Energía renovable práctica. Navarra: EditorialPamiela, 2003.

Internet

• http://www.eoliccat.net/ (la força del vent a Catalunya)• http://www.energiasostenible.org/ (s’hi troba el butlletí informatiu Vents del món)• http://www.picoturbinesite.com/classroom-ideas.html (kits de miniturbines per aescoles)• http://www.museodelviento.com (web del Museo del Viento de la Muela)• http://www.windpower.org/es/kids/assign/index.htm (idees per a fer activitats al’escola)• http://www.windpower.org/es/tour/wtrb/rotor.htm (visita guiada sobre l’energiaeòlica)• http://www.windpower.org/es/pictures/brush.htm (recull històric de l’energia eòlica)• http://www.thewindpower.net (interessant compilació d’imatges, videos, informes,sobre aerogeneradors, etc.)• http://home.planet.nl/~windsh/offshore.html (informació sobre l’eòlica marina ambdades estadístiques actualitzades)• http://www.windsofchange.dk/ (una pàgina que recull la història dels aerogeneradorsa Dinamarca)• http://libros.redsauce.net/EnergiasAlternativas/eolica/PDFs/EOLO5Historia.pdf(història de l’energia eòlica amb molt detall)• http://www.ewea.org/ (Associació Europea de l’Energia Eòlica)• http://www.windsofchange.dk (dades interessants sobre el tema)• http://www.windpower-monthly.com (butlletí mensual sobre l’actualitat eòlica)• http://www.energies-renouvelables.org (fitxes interessants sobre les renovables)• http://www.energias-renovables.net (revista mensual sobre les renovables)• http://www.planete–eolienne.fr (en aquest web podem descarregar la publicació L3sréponses aux idées fausses de l’éolien)• http://www.wwindea.org (web de la Wrold Wind Energy Association, publica uninforme sobre l’estat d’aquesta energia)

Hi col·laboren

SUPLEMENT DE Octubre 2008 · Les borrasques avan-cen en el sentit de les isòbares de la zona...

Documents

Transcript of SUPLEMENT DE Octubre 2008 · Les borrasques avan-cen en el sentit de les isòbares de la zona...