- Autor: Paola Itzel Reza Cruces
- Fecha de elaboración: 10/01/2025
- Fecha de publicación: 31/01/2025
- Categoría: Manual
Resumen
La energía eólica es una fuente de energía renovable que puede ser sostenible. Es una alternativa para generar electricidad de forma segura, sin emitir gases de efecto invernadero ni residuos, se obtiene a partir de la fuerza del viento.
Es uno de los recursos energéticos más antiguos explotados por el ser humano y es a día de hoy la energía más madura y eficiente de todas las energías renovables.
Objetivo
Este documento está destinado a proporcionarle información básica acerca de los sistemas de energía eólica.
El presente manual, tiene el objetivo de informar al lector sobre esta tecnología que es muy eficiente para proteger el equilibrio ecológico, así como para darle fuentes adicionales de información.
Este manual ayudará a decidir si la energía eólica es una opción viable para usted. En esta guía:
- Se ofrece información básica sobre cómo funcionan los sistemas de energía eólica.
- Se presentan algunos de los componentes principales de los sistemas de energía eólica.
- Se dan algunos consejos de cómo diseñar y determinar el emplazamiento óptimo para su sistema de energía eólica
¿Cómo se transforma en electricidad?
La energía eólica, que transforma en electricidad la fuerza de un recurso inagotable como el viento, es una apuesta sostenible y de valor para el futuro. El aprovechamiento del viento requiere de la instalación de parques eólicos, ya sea en tierra o en alta mar, con decenas de aerogeneradores.
La radiación solar no incide por igual en toda la superficie de la Tierra: hay zonas que se calientan más que otras y en esas el aire, que pesa menos, tiende a ascender generando áreas de bajas presiones; en cambio, en las más frías el aire desciende y pesa más creando áreas de altas presiones. La diferencia entre presiones hace que el aire se mueva y se origine el viento, un elemento tan poderoso que puede utilizarse para generar energía.
Las turbinas que se encuentran en el mercado son muy confiables, con factores de disponibilidad de más de un 98%, lo cual significa que pueden operar durante más del 98% del año; generalmente, apagándose sólo durante el período de mantenimiento. Además las turbinas sólo requieren mantenimiento cada seis meses.
Aparte de las características del viento, la cantidad de energía que pueda ser transferida depende de la eficiencia del sistema y del diámetro del rotor. Las mejores aeroturbinas que se construyen actualmente tienen un índice global de eficiencia (tomando en cuenta la del rotor y el generador) de casi 35%.
Fuente: Ovacen
Cómo funciona una turbina eólica
Componentes
Existen varios tipos de turbinas y cada una puede tener diferentes componentes, dependiendo de la aplicación; sin embargo, se pueden reconocer algunos comunes
- Rotor: Es el elemento principal de una máquina eólica, siendo su función la transformación de la energía cinética del viento en mecánica utilizable. Existe gran variedad de rotores y su clasificación más usual se realiza en función de la disposición del eje: horizontal o vertical, de los cuales el primero es el más común. Los rotores de eje horizontal tienen aspas que giran en un plano vertical como las hélices de un avión. Para sistemas de generación eléctrica, el rotor consiste generalmente en dos o tres aspas y está hecho de fibra de vidrio con poliéster o epoxy; además el cubo que conecta las aspas al eje. Los rotores de sistemas para aplicaciones mecánicas suelen tener más aspas (10 a 20), y giran a velocidades más bajas. El rotor de una turbina eólica puede variar en tamaño, lo cual afecta la cantidad de energía correspondiente que se puede generar.
- Tren de potencia o conversión mecánica: El tren de potencia está constituido por el eje de velocidad baja, la caja de cambios de velocidad, el eje de velocidad alta y las balineras o cojinetes que soportan los ejes. Se aplica en sistemas grandes eléctricos para adaptar la velocidad del eje a la del generador. Algunas turbinas no contienen la caja de cambios.
- Sistema eléctrico: En sistemas de generación eléctrica, éste se refiere al generador, el cual está acoplado al eje para transformar la energía mecánica en eléctrica. Además, consiste en las interfaces para la conexión a las aplicaciones o a la red eléctrica.
- Chasis: Contiene los elementos claves de la turbina, como la caja de cambios y el generador. En turbinas grandes, el chasis puede tener el tamaño de un microbús y el personal de mantenimiento entra a él desde la torre. Usualmente, es una pieza metálica forjada sobre la cual se montan las diferentes partes del tren de conversión modularmente, al mismo tiempo que lo protege del ambiente y sirve de aislante al ruido mecánico de la caja de cambios y del generador.
- Sistema de orientación: Las máquinas de eje horizontal tienen este componente, el cual detecta la orientación del viento y coloca el rotor en su misma dirección para aprovecharlo al máximo. El sistema de orientación está compuesto por el cojinete, los motores eléctricos, los sensores y un freno mecánico.
- Torre: Las máquinas eólicas deben estar situadas sobre una estructura de soporte capaz de aguantar el empuje del viento que transmiten el sistema de captación y las eventuales vibraciones. Su altura debe ser suficiente para evitar que las turbulencias, debidas al suelo, afecten a la máquina y para superar los obstáculos cercanos. Por ejemplo, una turbina de 750 kW tiene una altura típica de 63 metros. El uso de torres más altas significa un costo mayor al inicio, pero éste disminuye el período de la recuperación de la inversión, debido a que la velocidad del viento aumenta con la altura y logra generar más energía.
- Sistema de seguridad: Este pone la turbina en una situación estable y segura, en caso de que ocurran anomalías tales como pérdida de carga, velocidad de rotación o temperatura del generador a caja de cambios demasiado altas.
Fuente: Bun-ca
Fuentes de una turbina eólica
¿Cómo influye la energía eólica en el medio ambiente?
Es una de las principales alternativas a los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) por los beneficios que aporta al medio ambiente y a la sociedad. Para empezar, es limpia. Es decir, no contamina (no libera emisiones de gases de efecto invernadero ni residuos). Pero además, es inagotable, porque se renueva tanto como sople el viento; otorga independencia energética, al reducir la dependencia de las importaciones del exterior; y contribuye al desarrollo sostenible.
Beneficios de la energía eólica
- Es más sostenible: El viento es un recurso inagotable. A diferencia de otras fuentes para generar energía, es un recurso que no se agota ni contamina durante su explotación.
- Preserva el medioambiente: la eólica protege los recursos naturales al no utilizar agua para su funcionamiento, y los parques no dañan la tierra donde se instalan. Por lo tanto, pueden convivir en el territorio con otras actividades, como la agricultura o la ganadería.
- Reducción de emisiones: la energía eólica no produce emisiones de gases de efecto invernadero durante su operación, ayudando a combatir el cambio climático. En promedio, reduce la emisión de 32 millones de toneladas de C02 al año.
- Desarrollo económico: la instalación y mantenimiento de parques eólicos genera empleo y puede revitalizar economías locales. En Europa, la eólica ha generado ¡más de 300.000 puestos de trabajo!, en España, ha generado casi 40.000 puestos entre empleo directo e indirecto.
- Diversificación energética: Incrementar la proporción de energía eólica en la matriz energética reduce la dependencia de fuentes contaminantes y de mercados volátiles externos. La eólica satisface el 17% de la demanda energética en Europa, y ha sido la primera fuente de generación eléctrica en España el último año, superando el 24% de cobertura de la demanda.
Fuente: Los informativos
Ventajas de la energía eólica
Parques eólicos
Es un conjunto de aerogeneradores ubicados en una misma área que convierten la energía del viento en electricidad.
Los parques eólicos se instalan normalmente en lugares donde se puedan aprovechar los vientos terrestres o marinos (gracias a las características eólicas de la zona y la adecuación del emplazamiento) sin interferir con el entorno o perjudicar el hábitat natural de las especies. Por ese motivo, cuando se elige dónde se colocan se tienen en cuenta las siguientes cuestiones:
- El posible impacto en el medioambiente.
- La intensidad y la frecuencia de los vientos.
- La orografía, así como la accesibilidad al lugar.
- La viabilidad legal y territorial.
Costos
El costo de un proyecto eólico eléctrico y aislado puede variar considerablemente dependiendo de varios factores, entre los cuales se destacan la capacidad eléctrica a instalar en kW, la inclusión de baterías, el uso de un inversor y aspectos relacionados con la instalación, como la distancia del centro de venta y el acceso al proyecto.
El costo de una pequeña turbina eólica oscila entre US$ 1.500 y $3.000 por kilovatio (kW). A esto hay que agregarle los costos de los otros componentes, como la torre, las baterías, el inversor, los materiales eléctricos y la instalación en el sitio. El costo de la turbina representa del 25 al 50% del valor total del sistema, dependiendo de su capacidad eléctrica y de la inclusión de otros componentes. Un sistema completo típico cuesta entre US$ 2.000 y 4.000 por kW. La vida útil de un sistema eólico completo se estima entre 15 y 20 años, con un mantenimiento adecuado.
La inversión en operación y mantenimiento es necesaria para conservar el sistema en buenas condiciones; representando de un 3% a un 5% del costo total a lo largo de toda su vida útil. Los costos por reemplazo se refieren más que todo al cambio de las baterías, las cuales, generalmente, tienen una vida útil de entre tres y cinco años.
La energía eólica, muchas veces, es la opción más barata para sitios remotos no conectados a la red eléctrica, en comparación con otras opciones como plantas de diesel, sistemas fotovoltaicos o extensión de la red. Sistemas híbridos, en que se combina la energía eólica con otra fuente de generación como, por ejemplo, sistemas fotovoltaicos o generadores diesel, pueden proveer la opción técnica y económicamente más eficiente, porque explotan las ventajas de la disponibilidad del recurso energético con la curva de demanda.
Fuente: Bunca
Costos de la energía eólica
Proveedores
- Nordex Group: La empresa es uno de los mayores fabricantes de aerogeneradores del mundo y se centra en aerogeneradores clase 4 – 5 MW+. Cuenta con una fábrica local de palas en Tamaulipas y una planta de producción de torres de hormigón en Nuevo León, donde produce componentes de alta calidad de forma altamente competitiva y rentable para el mercado local. Además, el Grupo también promueve proyectos en el país. Link
- Acciona: representa un perfil genuino en el sector eólico al diseñar soluciones sostenibles en toda la cadena de valor, desde la evaluación del recurso, el desarrollo de instalaciones, el análisis financiero y la construcción, hasta la operación y mantenimiento de parques eólicos y la comercialización de energía y la gestión de operaciones relacionadas con el trading de CO2. Link
- Asociación Mexicana de Energía Eólica (AMDEE): La asociación representa a desarrolladores, fabricantes y proveedores de servicios relacionados con proyectos eólicos, ante las autoridades de los tres niveles de gobierno, sectores económicos y la sociedad en general. Link
Conclusión
La energía eólica definitivamente, es una de las principales fuentes de energía limpia.
Buena parte de la energía que requieren los seres humanos se adquiere de los recursos naturales como carbón, petróleo y gas natural. La demanda de energía, se incrementa constantemente y esto hace que se reduzcan dichos recursos naturales debido a su oferta limitada. El uso en las mismas proporciones de los recursos naturales significará su desaparición total en el futuro. Por esta situación es muy importante el aumento del uso de los recursos de energía sin límite y renovables.
La energía eólica, es muy eficiente para proteger el equilibrio ecológico.
Referencias
- Bunca: https://bun-ca.org/wp-content/uploads/2020/11/EOLICA.pdf
- Iberdrola:https://www.iberdrola.com/sostenibilidad/energia-eolica#:~:text=La%20energ%C3%ADa%20e%C3%B3lica%2C%20que%20transforma,mar%2C%20con%20decenas%20de%20aerogeneradores
- Kimerius: https://www.kimerius.com
- Sujio: https://sujio.mx/blog/energia-eolica-para-un-mundo-renovable
- Repsol:https://www.repsol.com/es/energia-futuro/futuro-planeta/parques-eolicos/index.cshtml