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E N E R G I A E O L I C A . INTRODUCCION :. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
E N D
La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas.
En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir energía eléctrica mediante aerogeneradores.
En tiempos modernos inicio en 1979 con la producción en serie de las turbinas de viento con los fabricantes kuriant, vestas, nordtank y bonus, rutland.
Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos.
3 m/s = 10Km/h • 4 m/s = 14 Km/h velocidad llamada cut in speed • Y que no supere los 25 m/s = 90Km/s
Lugares Viables Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones nocturnas y estacionales del viento, la variación de la velocidad con la altura sobre el suelo. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre 3m/s y 4m/s y que no supere los 25 m/s
Para el año 2020, la Asociación Europea de Energía Eólica, estima tener más de 20000 MW de potencia eólica. China y la India son 2 países que han decidido dar impulso a esta forma de energía, para lo cual se han asociado con empresas europeas que fabrican equipamiento requerido para la instalación de las plantas. México tiene una central de 1575 KW en la Venta, Oaxaca, con planes de ampliarla a 54 MW. Nicaragua también tiene planes de instalar una central eólica de al menos 30 MW. En el Caribe, la empresa eléctrica de Curazao opera desde marzo de 1994 una centralita de 4MW que fue la primera eoloeléctrica en America Latina y el Caribe.
MODELO AMERICANO • El modelo americano, que tiene múltiples palas. En principio fue diseñado para extraer agua de los pozos.
GENERADOR DE UNA SOLA PALA • Los generadores con una sola pala necesitan un contrapeso en el otro extremo para equilibrar. Además, la velocidad de giro es muy elevada, lo que supone unos esfuerzos demasiado variables para el eje, lo que hace que la vida de la máquina sea más corta.
GENERADOR DE DOS PALAS • Si se disponen de dos palas, aumenta el precio y el peso si lo comparamos con el caso anterior. Si a esto añadimos que precisan de una mayor velocidad de giro para producir la misma energía que el anterior diseño, además de que aumenta el ruido, entendemos porqué es más difícil su penetración en el mercado.
GENERADORES DE TRES PALAS • puede dar una potencia de más de 600 vatios en momentos de fuerte viento, pero con menores velocidades como 30 Km/h (muy corrientes en el campo, durante más de 8 horas) su potencia es de 150 watios. En las condiciones indicadas, un pequeño generador de este tipo produce al día 1,2 KWh.
Este generador de 6 Kg de peso, puede dar alumbrado a una vivienda aislada e incluso se puede conectar algún electrodoméstico. Lo que hay que tener presente, es que se le pueda instalar en un lugar abierto, dónde pueda recibir los vientos sin ningún problema, como complemento, necesitará un conjunto de baterías, para recoger la energía generada y un inversor de corriente, que nos transforme la tensión generada de 12/24 voltios a 220 voltios en alterna
OTROS • A barlovento o a proa: son los más comunes, su principal característica es la de situar el rotor de cara al viento, evitando de esta manera que el cuerpo de la torre se interponga entre el propio rotor y la dirección del viento. • A sotavento o a popa: este tipo de orientación se da en los aerogeneradores de eje vertical. Su principal ventaja es que no necesita mecanismo de orientación de la góndola, presentan como desventaja su escasa eficacia.
MEWT(Mixer/EjectorWind Turbine ) • Esta nueva turbina, en igualdad de condiciones de viento, es capaz de generar un 50% más de potencia, con un diámetro de turbina inferior en un 50% al de las turbinas normales de 3 palas. Esta reducción de diámetro permite a su vez reducir los costes de producción entre un 25 y un 35 %.
La SolarWind Turbinees un generador de electricidad que aprovecha dos fuentes renovables de energía, como es el viento y la luz solar, por medio de una estructura de doble helicoidal recubierta de paneles solares. ofrece 3 tipos de estas turbinas: Para hogares (3 kW), para pequeños negocios (5 kW) y para uso industrial (8 kW).
La proporción energía eólica/energía solar es de 70/30. Las celdas solares están recubiertas con teflón para mejorar el rendimiento en condiciones de movimiento. Trabaja en un rango de vientos que va desde los 4 a las 90 millas por hora. Las celdas solares son enfriadas por la rotación, por lo que aumenta su rendimiento.
MAGLEV • recreación de lo que podrían ser los supergeneradores eólicos del futuro de levitación magnética (maglev). De momento China ha comenzado la construcción de este tipo de generadores, aunque en principio mucho mas pequeños. Este tipo de generadores eólicos de levitación magnética tienen una capacidad entre 400 a 5.000 vatios en la primera mitad del 2008.
Históricamente las primeras aplicaciones de la energía eólica fueron la impulsión de navíos, la molienda de granos y el bombeo de agua, y sólo hasta finales del siglo pasado la generación de energía eléctrica. Actualmente las turbinas eólicas convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie de engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.
A partir de las diversas experiencias internacionales de operación de grandes conjuntos de aerogeneradores modernos, constituyendo centrales Eolo eléctricas, es decir de energía eólica, de 1980 a 1995 se evolucionó de la máquina de 50 Kw a la de 500 Kw, estando actualmente en proceso de introducción las unidades de 750 y 1000 Kw, las que se consideran el tope para este tipo de arquitectura y tecnologías actuales de grandes aerogeneradores.
La tecnología de materiales alrededor de los materiales compuestos, que permitan estructuras más esbeltas y ligeras, más resistentes a la oxidación y la corrosión, y más fuertes a la vez, así como de super magnetos en los generadores, permitirán desarrollar nuevos conceptos más confiables y económicos, desde unidades de decenas de Watts hasta grandes aerogeneradores de potencia, trabajando en régimen de velocidad variable, aprovechando mejor la energía del viento y constituyendo junto con la energía hidroeléctrica, el soporte principal de la generación eléctrica en los sistemas nacionales.
En México, el desarrollo de la tecnología de conversión de energía eólica a electricidad, se inició con un programa de aprovechamiento de la energía eólica en el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) en febrero de 1977,
cuando la Gerencia General de Operación de Comisión Federal de Electricidad, cedió al IIE la Estación Experimental Eolo eléctrica de El Gavillero, en las cercanías de Huichapan, Hidalgo, donde se pretendía energética el ejido ya electrificado y con servicio, a partir de una micro central eólica, integrada por dos aerogeneradores australianos Dunlite de 2 Kw cada uno, un banco de baterías, y un inversor de 6 Kw para alimentar la red de distribución del poblado.
El inversor, construido por personal de CFE, fallaba arriba de los dos Kw de demanda por problemas de calidad de componentes, por lo que físicamente no pudo realizarse el experimento, sin embargo, estando instrumentado el sitio, se tenían los promedios horarios de velocidad del viento y conociéndose las características de respuesta de los aerogeneradores era posible estimar numéricamente la energía que podría suministrarse al ejido. El régimen de vientos del lugar producía exceso de energía en verano y déficit en invierno para el consumo normal del poblado.
La Estación Experimental de El Gavillero se habilitó como centro de prueba de pequeños aerogeneradores y en ella se construyó además un simulador de pozo de agua para la prueba y caracterización de Aero bombas. La Estación estuvo en operación hasta 1996 en que fue desmantelada.
En lo que respecta a capacidad instalada, para finales de 1997 a nivel mundial se tenían instalados alrededor de 7700 MW. En México se cuenta con la central eólica de la Ventosa en Oaxaca, operada por CFE, con una capacidad instalada de 1.5 MW y una capacidad adicional en aerogeneradores y aerobombas, según el Balance nacional de energía de 1997, de alrededor de 2.4 MW.
Existen varias ventajas competitivas de la energía eólica con respecto a otras opciones, como son: • Se reduce la dependencia de combustibles fósiles. • Los niveles de emisiones contaminantes, asociados al consumo de combustibles fósiles se reducen en forma proporcional a la generación con energía eólica. • Las tecnologías de la energía eólica se encuentran desarrolladas para competir con otras fuentes energéticas. • El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas. • Al ser plantas modulares, son convenientes cuando se requiere tiempo de respuesta de crecimiento rápido.
La investigación y desarrollo de nuevos diseños y materiales para aplicaciones en aerogeneradores eólicos, hacen de esta tecnología una de las más dinámicas, por lo cual constantemente están saliendo al mercado nuevos productos más eficientes con mayor capacidad y confiabilidad.
Hasta ahora el método más conocido y usado para generar energía eólica es el molino o turbina de viento, pero un ingeniero del Instituto Tecnológico de Massachusetts ha desarrollado una tecnología totalmente diferente y novedosa para aprovechar la energía del viento.
ShawnFrayne es el responsable de la creación del llamado Windbelt, un dispositivo que aprovecha la fuerza del viento para generar energía basándose en un fenómeno aerodinámico conocido como aeroelasticidad “flutter” o flameo.
Este fenómeno consiste en “una vibración auto inducida que ocurre cuando una superficie sustentadora se dobla bajo una carga aerodinámica”.
Básicamente se trata de la fuerza que producen las vibraciones que genera el viento. Este fenómeno es muy conocido por su capacidad destructiva y fue responsable del colapso del Puente de Tacoma Narrows.
Basándose en este concepto Frayne ha descubierto que, moderado, este fenómeno puede servir para crear dispositivos capaces de captar el viento y convertirlo en energía a un costo menor que las turbinas tradicionales.
Después de diseñar diferentes tipos de dispositivos Frayne dio con el Windbelt, un generador de energía del tamaño de un teléfono móvil.
La idea de ShawnFrayne ha recibido varios premios y el ingeniero ha logrado subvenciones para la creación del grupo HumdingerWingEnergy, dedicado a hacer del prototipo del Windbelt una realidad.
Frayne sostiene que el dispositivo, en la practica, puede resultar útil tanto para grandes zonas urbanas como para zonas rurales, humildes o alejadas, dado que el costo del dispositivo es muy bajo.
Tecnologías CA y CD en aerogeneradores
Aerogenerador Los aerogeneradores son algo inusuales, si se les compara con los otros equipos generadores que suelen encontrarse conectados a la red eléctrica.
Cajas multiplicadoras para aerogeneradores La potencia de la rotación del rotor de la turbina eólica es transferida al generador a través del tren de potencia, es decir, a través del eje principal, la caja multiplicadora y el eje de alta velocidad.
La caja multiplicadora de la turbina eólica no "cambia las velocidades". Normalmente, suele tener una única relación de multiplicación entre la rotación del rotor y el generador.
