sexto a los aerogeneradores de eje vertical y aerobombas, y el séptimo a los aerogeneradores de eje horizontal para producción eléctrica.
Los capítulos octavo y noveno se centran fundamentalmente en la producción eléctrica, las diferentes tecnologías y los distintos aspectos de su gestión e integración en la red. El primero de ellos se dedica a la generación eléctrica en aerogeneradores y el segundo, a la configuración de sistemas eólicos y en especial a parques eólicos.
El capítulo décimo se destina a la exposición y desarrollo de la metodología para la realización de los cálculos energéticos en aerogeneradores y el decimoprimero a los cálculos económicos y aspectos medioambientales de la energía eólica.
Finalmente, expresamos nuestro deseo que este texto constituya una ayuda para todas aquellas personas, estudiantes o profesionales del sector de la energía, que deseen introducirse en el campo de las aplicaciones de la energía eólica, en especial en el de la producción eléctrica.
Barcelona, diciembre de 2010
CAPÍTULO 1
Aspectos generales
1.1. Introducción
Actualmente, la energía eólica ha demostrado su viabilidad técnica y económica, siendo una tecnología madura. Varias razones hacen de la eólica una de las energías renovables con gran desarrollo en los últimos años. Entre ellas cabe citar:
La necesidad de fuentes alternativas a los combustibles, para reducir el uso de recursos no renovables por la gran demanda energética debido al aumento de la población y del consumo de energía per cápita. La tabla 1.1 muestra el consumo de energía primaria per cápita para diversas regiones.
Población mundial a finales de la década del 2000: 6.670 millones Nota: 1 tep = tonelada equivalente de petróleoTabla 1.1. Consumo anual per cápita de energía primaria (tep/persona y año).
La diversificación de suministros energéticos y el aumento del grado de autoabastecimiento energético para mayor independencia energética.
La reducción del impacto ambiental por disminución de la emisión de gases (efecto invernadero, acidificación de la atmósfera, destrucción de la capa de ozono, etc.) y la reducción de residuos sólidos y líquidos.
Las principales ventajas de la energía eólica son las siguientes:
No emite gases contaminantes, ni efluentes líquidos, ni residuos sólidos. Tampoco utiliza agua.
Reduce emisiones de CO2. En España, en 2009, la producción eólica fue de 36.188 GWh, lo que se tradujo en un ahorro de emisiones de 16,6 millones de toneladas de CO2, (considerando una emisión específica de CO2 asociada a la producción de electricidad de 460 toneladas de CO2 por GWh eléctrico).
No requiere minería de extracción subterránea o a cielo abierto.
Su uso y los posibles incidentes durante su explotación no implican riesgos ambientales de gran impacto (derrames, explosiones, incendios, etc.).
Ahorra combustibles, diversifica el suministro y reduce la dependencia energética.
Tiene un período de recuperación energética pequeño. Se requiere solo unos pocos meses de funcionamiento para recuperar la energía empleada en la construcción y montaje de un gran aerogenerador eólico.
Los principales problemas asociados a la energía eólica son:
El viento es aleatorio y variable, tanto en velocidad como en dirección, por lo que no todos los lugares son adecuados para la explotación técnica y económicamente viable de la energía eólica.
La producción eólica forma parte de un “mix” de generación, junto con otras fuentes de energía (hidráulica, térmica, nuclear...). Dada su variabilidad deben realizarse previsiones de producción a muy corto plazo (24 y 48 horas) para una adecuada gestión de la cadena de generación, transporte y distribución de electricidad. Su aleatoriedad y variabilidad requiere una mayor presencia de potencia rodante y una gestión específica para su integración en la red.
Su impacto ambiental es muy reducido y solo a escala muy local:
Aumento del nivel de ruido en sus proximidades.
Impacto visual o paisajístico.
Impacto sobre la fauna, en particular sobre las aves.
Ocupación del suelo: los aerogeneradores deben mantener una distancia entre sí que minimice los efectos de interferencia y de estela. Se recomienda una distancia entre torres de 3 a 5 veces el diámetro del rotor en la dirección perpendicular al viento dominante y de 5 a 10 veces en la dirección del viento dominante. Para parques con aerogeneradores entre 1 y 3 MW, la ocupación de terreno es de 3 a 6 ha/MW, aunque menos de un 5% queda afectado por la servidumbre de uso, pudiendo utilizarse el resto para fines agrícolas o agropecuarios.
Interferencias con transmisiones electromagnéticas: el rotor puede producir interferencias con campos electromagnéticos (televisión, radio, etc.).
1.2. Tipos de aerogeneradores eólicos
Su clasificación puede obedecer a distintos criterios:
a) Según la disposición del eje de giro:
Eje horizontal: la casi totalidad de las turbinas eólicas son de este tipo.
Eje vertical: las aplicaciones prácticas son muy escasas.
b) Según el número de palas:
Monopalas y bipalas: existe un número pequeño de estos tipos.
Tripala: la mayoría de turbinas dedicadas a la producción eléctrica.
Multipala: con un número variable de 16 a 24, utilizadas para bombeo de agua.
c) Según la velocidad del rotor de la turbina eólica:
Velocidad constante.
Velocidad variable.
Velocidad semivariable.
Dos velocidades.
d) Según su control y regulación:
Control por pérdida aerodinámica (stall control) o de palas de paso fijo.
Control por pérdida activa aerodinámica (active stall control).
Control por variación del ángulo del paso de pala (pitch control).
e) Según el generador
