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Energía Eólica
por Cristina Doctor de la Fuente
Todo ser humano usa, transforma y transmite energía. Al caminar, saludar, platicar, reír, correr, realizar movimiento, despedimos energía, inclusive hay ocasiones en que transmitimos energía al contacto con otra persona o cualquier objeto, y esto se debe a la gran cantidad energética que contiene nuestro cuerpo.
Desde tiempos remotos la energía ha sido una demanda constante de la humanidad, de cualquier actividad, transporte e industria. Por ejemplo, el hombre de las cavernas comenzó la ruta de la civilización al utilizar la energía del fuego para dar calor y luz, y con la energía de su cuerpo a través del arco y el garrote, para sobrevivir y alimentarse. En los siglos siguientes, la conquista de la Luna ha sido posible gracias a la obtención de la energía química para los cohetes.
La energía se presenta en varias formas: energía cinética, luminosa, calorífica y eléctrica, entre otras. También existe la energía nuclear, que es considerada el auge de la civilización, pero debemos tener en cuenta que si no es bien utilizada puede causar la ruina de la humanidad.
Por tal motivo, si nosotros, nuestros hijos y nuestros nietos queremos gozar de un mundo sin contaminación, es necesario que conozcamos nuestro entorno y las nuevas formas de generar energía limpia. Con este propósito, debemos transformar la industria energética en un negocio sustentable. Además, es importante que el. estado proporcione mecanismos que consoliden el uso de tecnologías de energía renovable. Y no hay mejor modo de comenzar que investigando las diferentes formas de producir energía.
Estudios recientes han puesto de manifiesto que se han desarrollado nuevas fuentes renovables para suministrar energía al mundo, con la esperanza de que duren más tiempo que los combustibles fósiles y causen menos daño al medio ambiente. Estas nuevas tecnologías aún no se aplican masivamente como para contribuir de forma importante a las necesidades energéticas, y por ello, a corto plazo, hay que encontrar soluciones a la demanda.
Básicamente pueden aplicarse tres principios clave para el ahorro y la reducción del consumo de energía: la primera es la fabricación y desarrollo de máquinas y herramientas que consuman menos energía; la segunda es la utilización de tecnologías adaptadas a las condiciones culturales y medioambientales de cada lugar, y por último, el análisis de las necesidades energéticas de una comunidad a corto y largo plazo.
Por otro lado, el reto energético del futuro manifiesta dos grandes incógnitas:
1. ¿Cómo llegar a suministrar la energía necesaria a los países en desarrollo para soportar su crecimiento económico y,
2. Cómo mantener el nivel de vida de los países industrializados sin que ello suponga un continuo aumento de la energía consumida y sin ocasionar daños irreparables al planeta?.
La forma de producción de energía es a partir del empleo de fuentes muy diversas como el carbón, la madera, el estiércol, el petróleo, el gas, los residuos agrícolas, el agua, el viento y el sol. En esta ocasión discutiremos una de las formas más limpias de producción de energía: a partir del viento, lo cual se conoce como energía eólica.
Actualmente una opción tangible para la obtención de grandes volúmenes de energía eléctrica es a partir de la utilización del viento. México , por ejemplo se integró al grupo de países que generan electricidad 35000 a partir de la energía del viento.
Esto sucedió en el año de 1994 cuando la Comisión Federal de Electricidad construyó una planta eólica prototipo con capacidad de 1.5 MW (esto equivale a proporcionar electricidad a 150 casas por día en la ciudad de México), en la Venta, Oaxaca, donde hay grandes extensiones de tierras planas, permitiendo la competitividad de la tecnología y el aprovechamiento de la bondad del recurso eólico.
Como característica sobresaliente de esta tecnología podemos mencionar que opera en armonía con el medio ambiente, no afecta la vida vegetal ni el aire ni el clima y no presenta riesgos para la salud del ser humano. La operación de las centrales no requiere de la combustión de sustancias ni genera emisiones de gases tóxicos. Los requerimientos de espacio para la instalación de los equipos eólicos es menor al 5% de la superficie de los predios; es decir, para instalar energía eólica en algún terreno no se requiere de mucho espacio.
Todo esto parece indicar que las condiciones están dadas para continuar con la construcción de proyectos de mayor capacidad; sin embargo, existen otras consideraciones previas que deben ser tomadas en cuenta, como el hecho de que el viento es un recurso intermitente, cuyas variaciones se ven reflejadas en la generación de electricidad. Por ejemplo, se genera electricidad sólo en las horas en que hay viento disponible, a diferencia de la que se genera con plantas hidroeléctricas donde se puede almacenar para generar energía en las horas de demanda.
Por otro lado, la energía eólica empieza a perfilarse como una fuente alterna que ocupará un importante papel en la generación de electricidad, ya que no utiliza combustible (por lo que no emite gases a la atmósfera) y no modifica el uso del suelo; por lo tanto, en las granjas de aerogeneradores pueden continuar sin mayor interferencia las actividades agrícolas y pecuarias.
Como argumento de apoyo para decir que esta tecnología puede ser ya una fuente renovable en nuestro país, es bueno saber que desde hace muchos años, en los estados de Coahuila y Yucatán, de mexico, se usan molinos de viento o papalotes para bombear agua, acoplando directamente una bomba al rotor del molino. La aplicación principal de estos papalotes es bombear agua para utilizarla como abrevadero de los animales en los ranchos, sin necesidad de utilizar energía eléctrica.
El diseño básico de los generadores eólicos actuales difiere de los que han sido utilizados durante siglos. El concepto básico de molino de viento consiste en una serie de aspas que se mueven por la acción del viento girando sobre su propio eje. La moderna tecnología ha mejorado la turbina eólica, desarrollando nuevos rotores de diseño horizontal y con la capacidad de hacer girar el alternador a una velocidad óptima. La conversión de energía mecánica en energía eléctrica se obtiene a través de la utilización de un alternador.
En el mercado actual de la energía, los generadores eólicos compiten con las centrales térmicas de carbón, y si tomamos en cuenta el impacto ambiental y el tiempo de construcción, los generadores eólicos resultan una opción tangible para generar energía eléctrica limpia.
Otra ventaja de los generadores eólicos es que pueden construirse e instalarse individualmente, además de que pueden integrarse fácilmente a la actividad agrícola, algo que no se consigue con las células fotovoltaicas y los paneles solares, debido a que la producción de células fotovoltaicas a gran escala puede originar problemas medioambientales, pues se emplean productos químicos muy tóxicos en su fabricación. Una desventaja de los aerogeneradores es su dependencia del viento, lo que hace necesario encontrar procedimientos para almacenar la electricidad generada de forma eficaz.
Los aerogeneradores modernos están montados sobre torres tubulares de aproximadamente 50 metros a 100 metros de altura, existiendo también aerogeneradores pequeños. Al soplar el viento, hace girar las aspas hasta alcanzar una velocidad de unas 30 rpm (revoluciones por minuto). En ese momento se conecta a la red el sistema eléctrico para comenzar a generar electricidad. La potencia generada es proporcional a la velocidad del viento.
La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen servomecanismos que permiten girar sobre su propio eje las tres aspas variando el paso de ellas; esto es con el fin de obtener la eficiencia óptima a cada velocidad del viento y así generar más energía. Cuando los vientos son demasiado fuertes y sobrepasan la velocidad límite que puede soportar un rotor, las aspas denominadas fijas se giran poniéndose perpendiculares al viento y con la ayuda de un freno de disco bloquean el giro mientras prevalezcan los vientos fuertes.
Los aerogeneradores tienen un factor de disponibilidad muy alto, superior al 95%, es decir, unas 18 horas al año están parados por reparación o mantenimiento. El grupo de mantenimiento atiende todo lo necesario de estas plantas. Lo complicado es cuando el mantenimiento es privado, pues hay que estar dispuestos a subir a las torres de 30 metros para realizar el mantenimiento preventivo correspondiente cuando se requiera.
En la siguiente tabla se muestran los lugares donde se han instalado aerogeneradores. Para entender mejor por qué hay lugares con tanto potencial instalado (California) y otros que uno pensaría que tienen igual o mayor potencial eólico (Colorado) y ni siquiera aparece en la lista, es indispensable analizar los costos e incentivos que cada país o estado ofrece para las fuentes alternas de energía.
Es difícil generalizar gastos para aerogeneradores, su instalación y servicio. El costo de las plantas eólicas en México cuesta menos o igual que las instaladas en E.U. Por un lado, la energía eólica en nuestro país es relativamente cara por los subsidios agregados, pero tenemos la seguridad de que no contamina y se ha vuelto una opción tangible para mejorar nuestro medio ambiente y poder aprovechar los recursos naturales.
Por ejemplo, en California todas las granjas eólicas pertenecen a compañías particulares que venden su producción a las grandes compañías de servicios públicos como la Pacific Gas and Electric Co. Por otro lado, en Dinamarca todo aquel que genera energía con viento la vende a la red nacional al precio que le cuesta producirlo a la gran compañía, teniendo a su vez el derecho a comprar la misma cantidad de energía de la red a la hora que quieran con un incentivo en el pago de impuestos. Esto hace que en el norte de Dinamarca sea muy frecuente que se junten dos o tres fábricas que consumen electricidad y que instalen dos, tres o cien aerogeneradores para unirse a este beneficio. Hay que tomar en cuenta que Dinamarca fue el primer país en poner un impuesto o penalización a la emisión de CO2 a la atmósfera.
Existen dos casos que se perfilan como importantes opciones para el futuro. Están los aerogeneradores instalados mar adentro, y el éxito consiste en instalarlos en aguas poco profundas para abaratar su costo y al mismo tiempo aprovechar la distribución que toma la velocidad del aire en la capa límite sobre el mar, incrementando la potencia generada. El otro caso son los proyectos experimentales de aerogeneradores con una velocidad variable que generan corriente alterna teniendo al pie de la torre un rectificador que la transforma a corriente directa y luego un convertidor la entrega como corriente alterna.
En nuestro país hay muchas zonas con alto potencial energético proveniente del viento. Están el Istmo de Tehuantepec, especialmente en las cercanías de Salina Cruz y Juchitán; Zacatecas en el Cerro de la Bufa y el de la Virgen. ƒstos son los que más destacan por la intensidad del viento y por la extensión en la cual sopla. En Pachuca, San Quintín y Mazatlán el aire se encajona y se requiere de estudios minuciosos para localizar con toda exactitud el lugar ideal para cada torre.
Para la generación industrial de electricidad existen sólo tres proyectos importantes:
1. Un aerogenerador de Mitsubishi de 250 KW (equivalente a la energía que consumen 2,500 focos de 100 W) que instaló la compañía Exportadora de Sal en Guerrero Negro, Baja California Sur.
2. Un proyecto que encabezan el municipio de Zacatecas y el Instituto de Investigaciones Eléctricas, para la instalación de aerogeneradores en las cercanías de la ciudad de Zacatecas.
3. El proyecto de la Venta, Oaxaca, de la Comisión Federal de Electricidad.
El futuro global de la energía puede ser abordado por el lado de la demanda, tomando en cuenta que la gran cantidad de combustibles fósiles que se consume actualmente está causando un daño grave de contaminación al planeta, además de que el incremento constante de la utilización está siendo cuestionado por la opinión pública. La solución más inmediata para el problema energético es considerar a la energía eólica como la mejor alternativa para generar energía limpia.
La finalidad de esto es demostrar en forma práctica las ventajas y desventajas de esta tecnología, para fomentar la utilización de la energía eólica como una opción inteligente en la generación de energía renovable que no contamine. En estc informe, para adelantar el uso en toda latino america sys paises.
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