Que es la mejor Generacin eolica

ENERGÍA EÓLICA

Julian Morales Gómez (20121007027)

Electrónica de potencia

A través del tiempo y las distintas generaciones de seres humanos, siempre se ha requerido el consumo de energía, que en el último siglo se vio influenciado por el uso excesivo de combustibles fósiles. En contraposición en la última época y con la búsqueda insaciable de nuevas formas de generar esta energía y que no fuese contaminante, o en su defecto con un menor grado de contaminación, se ha tenido que recurrir a experimentar con fuerzas de la naturaleza, tal y como lo es el viento, elemento totalmente renovable, y que se viene usando ya hace un tiempo en elementos o maquinas como lo es el molino. Para su uso es fundamental conocer de qué trata el viento, tal y como lo indica el instituto de meteorología peruano, “el viento es el aire en movimiento tanto horizontal como vertical, causado por las diferencias de temperatura existentes al producirse un desigual calentamiento de las diversas zonas de la tierra y de la atmósfera. Las masas de aire más caliente tienden a ascender, y su lugar es ocupado entonces por las masas de aire circundante, más frío y, por tanto, más denso. Se denomina propiamente "viento" a la corriente de aire que se desplaza en sentido horizontal” [1].

1. TIPOS DE VIENTOS

Como ya se indicó el viento es un fenómeno meteorológico originado por la rotación y traslación de la tierra, que es producido por el calor enviado por el sol, específicamente por los rayos infrarrojos que entran en la atmósfera, circulan por el planeta, se reflejan y vuelven al salir de este, atravesando la atmósfera y calentándola, debido a esto se reconocen distintos tipos de vientos planetarios. Estas masas o corrientes de aire pueden dividirse entre los globales y los locales; los vientos globales son consecuencia directa del calentamiento de la atmosfera y los vientos locales son comunes en zonas donde existan dos medios distintos con gran diferencial de temperatura entre ellos, como lo es una represa, la tierra, las cordilleras y los valles, produciéndose un cambio de presión que llega a provocar los vientos locales [2], pero al margen de esto se describirán los 3 tipos de vientos más específicos que se provocan en el planeta, como lo son:

• Vientos alisios

Estos son los vientos que circulan a través de la línea ecuatorial, que van de oriente a occidente, esto debido a la rotación de la tierra, siendo vientos regulares y constantes, al poseer la misma dirección, también debido a los lugares de circulación de estos vientos, que generalmente son los océanos donde se cargan de humedad y son muy dados a producir lluvias por la línea ecuatorial. [3].

• Vientos contralisios

Los vientos contralisios o del occidente, son vientos que van desde los trópicos con dirección hacia los círculos polares, los cuales son vientos calientes que al tener contacto con los vientos fríos polares producen lluvias abundantes, siendo corrientes de aire regulares e invariables, es decir que tienen la misma trayectoria, tal y como se comportan los vientos alisos. [3].

• Vientos circumpolares

Son vientos fríos que van desde los polos hasta los círculos polares, que, debido a la diferencia de temperatura y presión entre los polos y el ecuador, llegan a generar vientos de altas velocidades, pero que solo se encuentran a grandes alturas. [3].

También existen vientos que a partir de características específicas de la época del año y región en las que se dan, son originados y denominados como los vientos periódicos estacionales, que se provocan en algunos territorios del planeta, conocidos como monzones.

1. Generación eólica  

Para reconocer al viento como una fuente para la generación energética, es preciso saber cuánta energía contiene el viento, la cual es aproximadamente el 2% de la energía que llega del sol y se transforma en energía cinética, conocidas como corrientes de aire atmosféricas, de ahí que el 35% de esta energía se disipa en la capa atmosférica a tan solo un kilómetro por encima del suelo, esto al ser una fuente energética un poco impredecible por su aleatoriedad y dispersión, debido a esta situación solo es posible llegar a utilizar la treceava parte de la energía total del viento. Donde sí se pudiese aprovechar la cantidad total de energía proveniente de estas corrientes de aire, se presume que hubiera sido suficiente para abastecer 10 veces el consumo de energía primaria mundial del año 2002, donde fue de 10.000 MW [4], de ahí su enorme potencial e interés, en la generación energética eólica con respecto a las formas tradicionales de generación.

En la actualidad el objetivo principal o iniciativa, es encontrar nuevos caminos para la generación energética, situándose así como el aprovechamiento de los recursos que brinda el planeta tierra, pero en este caso bajo dos pilares; que fueran rentables económicamente y que fueran amigables con el medio ambiente, para ello se está recurriendo a la energía eólica, a partir que se encuentra disponible en nuestro planeta de manera abundante, y que es el resultado del calentamiento diferencial de la atmosfera por el sol. Sin embargo, cada día es más significativa debido a su conveniencia y atributos, a pesar de que esta se ve muy desperdiciada, y teniendo en cuenta la demanda energética global está en un constante crecimiento, para ello resulta necesario su uso y poder suplir esta demanda.

Para esto es necesario la descripción de este tipo de generación, la cual consiste en una masa de aire en movimiento, que contiene energía cinética que puede ser transformada en energía eléctrica. Esto al incidir el viento sobre las palas de una aeroturbina o aerogenerador, la cuales giraran en torno al eje o rotor, produciendo un trabajo mecánico de rotación que mueve a su vez un generador para producir electricidad. La cantidad de energía que contiene el viento antes de pasar por el rotor en movimiento depende de distintos parámetros, como lo es la rapidez del viento incidente, puesto que esta velocidad en la que el aire pasa por las palas resulta determinante, y que la energía cinética del viento aumenta proporcionalmente al cubo de la velocidad a la que se mueve; la densidad del aire y el área de cada pala que es impulsada por el viento y que incide en el movimiento del rotor. [4].

La energía cinética contenida en el viento es muy grande. Sin embargo, no puede ser extraída en su totalidad por los aerogeneradores. Primero porque esto implicaría captar por completo el viento, de ahí que las palas tengan un ángulo de incidencia sobre este, ya que si fuera así impediría que la corriente de aire pasara de forma continua a través de las palas de la turbina; de hecho, y según el límite de Betz, como máximo, el 59% de la energía cinética del viento llega al rotor. Y segundo, porque también se pierde parte en el proceso de transformación de la energía cinética a la mecánica. En la actualidad un aerogenerador aprovecha cerca del 40% de la energía almacenada en el viento, [5]. El porcentaje de explotación de esta energía dependerá de que material este compuesta la turbina; así como la rugosidad del terreno donde se emplea el aerogenerador, que va desde un bosque que es muy rugoso y puede llegar a provocar turbulencias, hasta una superficie lisa, como lo es el mar, que favorecerá el desplazamiento del aire; con base a esto dependerá la altura que se vaya a disponer el aerogenerador que será inversamente proporcional a la rugosidad del terreno.  [5].

1. AEROGENERADOR

Para lograr la mencionada conversión de la energía cinética contenida en el viento, a energía mecánica, se debe emplear unas máquinas especiales denominadas como aerogeneradores, que son dispositivos que cuentan con una superficie aerodinámica que expuesta directamente al viento generan un trabajo mecánico en un eje [6]. los cuales se componen de:

• La torre: Es un elemento estructural, el cual soporta la góndola y el rotor, así mismo como mantiene elevadas del suelo las palas de la turbina. [7]. Hoy en día suelen ser tubulares de acero para mayor acceso a la góndola, pero en su base son de hormigón. En terrenos rugosos, las torres más altas captarán vientos de mayor velocidad, debido a que evitarán las turbulencias generadas por él terreno.
• Rotor: Esta parte del aerogenerador sirve para transformar la energía cinética del viento en energía mecánica. Los rotores en la actualidad son horizontales y pueden tener articulaciones, por lo que se dividen en dos, las de paso variable o cambio de paso, que permiten girar sobre sí mismas a las palas; o de paso fijo, es decir que no pueden girar las palas y se mantienen estáticas con respecto al rotor. [7]. También se pueden dividir en dos a partir de su velocidad, la cual puede ser de variable o constante.
• Las palas: componente muy similar a las alas de un avión, que en conjunto está formado generalmente por dos o tres palas según diseño y la pieza que las une. Son elementos fabricados en la actualidad en fibra de vidrio, carbono o un mix entre estos dos materiales. Para su tamaño en cuanto mayor sea el área de estas, mayor será la captación de energía cinética por parte del viento, por lo que pueden ir desde un metro hasta los cien metros de largo, pero así mismo puede ser variable en algunos casos en cuanto al ángulo de incidencia sobre el viento. [5].
• Góndola: Es un cubículo que en su interior contiene los diferentes dispositivos que van a transformar la energía mecánica del rotor en energía eléctrica, el cual se puede considerar como la sala de máquinas del aerogenerador. [5]. Además, cuenta con sistemas de control, como lo son los sensores anemómetro o una veleta que entregan información continua sobre el funcionamiento de la maquina; también cuenta con los frenos y los mecanismos de giro de la góndola. [7].
• Multiplicador o caja de cambios: Tal y como su nombre lo indica, este elemento modifica la velocidad de giro que llega del rotor para adaptarla a las necesidades del generador [7], teniendo en cuenta así la frecuencia de generación solicitada por la red, debido a que el movimiento de giro de los aerogeneradores suele ser bastante lento, así mismo para evitar su embalamiento.
• Generador: Componente que transforma la energía mecánica en energía eléctrica, normalmente corriente alterna, donde puede ser síncrono o asíncrono. El generador asíncrono requiere una caja de cambios y donde es necesario que el viento se constante. El generador síncrono, utiliza el concepto de velocidad variable, donde no es necesaria la caja de cambios, pero que puede operar a bajas velocidades de giro del rotor. [7].
• Sistema de control: Controlador electrónico compuesto por un ordenador que registra continuamente las condiciones de funcionamiento del aerogenerador mediante la observación de las señales captadas ya sea por la veleta y el anemómetro, así mismo por múltiples sensores que miden temperaturas, presiones, velocidad y dirección del viento, tensiones e intensidades eléctricas, como vibraciones; señales de la turbina  que pueden ser enviadas de forma remota a un servidor central, para su optima operación. [5]

1. ENERGIA EOLICA EN COLOMBIA

En Colombia actualmente la energía eólica no constituye un gran papel participativo en cuanto a la generación instalada se refiere a pesar del potencial disponible del mismo, puesto que la generación del país se enfoca principalmente en las hidroeléctricas y termoeléctricas, radical falta debido a sus costos y la contaminación fundada en el uso de combustibles fósiles. Teniendo en cuenta que los accidentes geográficos en Colombia, han llevado a que el país oriente su generación en el sector hidráulico con un potencial de 87 GW, y al ser muy rico es en cuanto a recursos naturales, y de manera más específica de aproximadamente de 7 millones de toneladas de carbón, ocasionando mayor desarrollo en los campos hidráulico que aporta aproximadamente el 65% de la capacidad efectiva neta del SIN (sistema interconectado nacional) y el térmico que aporta aproximadamente 30%. Cifra que contrapone la de la potencia eólica instalada en Colombia que es tan solo 19,5 MW, lo que significa un aporte de 0,15% al SIN lo cual puede concluirse como insignificante [9].

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