Aplicaciones de la energia eolica

Introducción

El hombre ha utilizado la fuerza del viento desde hace miles de años, es un fenómeno que ha tomado un papel fundamental en la humanidad, influyendo en el comportamiento del diario vivir. Este fenómeno es producido por la variación de las presiones atmosféricas entre dos masas de aire a distinta temperatura provocando así una corriente de este, la cual puede ser aprovechada para accionar una turbina, convirtiendo de esta manera la energía cinética del viento en energía mecánica, la que a su vez es transformada en energía eléctrica al acoplar un generador.

La energía eólica

Es la energía mecánica que es proporcionada por la energía cinética producida por corrientes de viento. En la historia esta energía primaria fue utilizada por diferentes culturas para distintos propósitos, entre ellos: impulsar navíos, molinos, también para bombear agua de pozos, etc. Ahora le energía eólica se aprovecha para generar electricidad, con el fin de reducir las emisiones contaminantes de otras energías no renovables, y además de avanzar en los estudios y en las tecnologías utilizadas para tener un progreso significativo en el mañana, debido a que los combustibles fósiles utilizados hoy en día, estarán en escasez en próximas décadas.

Respecto al uso de esta Energía existen dos tipos de aplicaciones, las centralizadas, que generan cantidades considerables de energía eléctrica que son vertidas directamente a la red de distribución y por otro lado están las autónomas que se distinguen por el uso directo a energia electrica o termica.

En relación a las aplicaciones centralizadas, existen dos tipos de instalaciones eólicas: los aerogeneradores de gran potencia y los parques eólicos.

Aerogenerador y generación de energía

Un aerogenerador consiste en un generador eléctrico que convierte la energía cinética del viento en energía mecánica. En aspectos generales mediante él circula una corriente de viento, que a través de sus aspas óptimamente diseñadas aprovecha el movimiento generado comportándose como una hélice. Ésta energía mecánica luego es transformada en energía eléctrica mediante un alternador, donde entre otros de sus componentes se encuentra un regulador que permite que la corriente alterna trifásica producida por el aerogenerador se rectifique para obtener corriente continua y de esta forma poder almacenarla en los acumuladores. Además de mantener un control de la energía recibida para que no existan riesgos de sobrecarga de la energía, protegiendo al acumulador y al resto del equipo de la instalación. En el caso de la corriente continua es aplicada más en zonas aisladas donde la corriente es almacenada en baterías, mientras que por otro lado la corriente alterna es utilizada para llevar a cabo la conexión del parque eólico a una red eléctrica.

La velocidad del viento es fundamental para suministrar la energía al aerogenerador, considerando también que la misma velocidad incrementará a medida que la altura de las torres sea mayor sobre el nivel del suelo, generando así un aumento en la potencia extraída. En otras palabras, la potencia eólica que entrega un aerogenerador está determinada por la potencia del viento, por lo tanto si se quiere calcular su potencia eólica se evalúa la energía cinética (Ec) de la masa de aire (m) que atraviesa, por unidad de tiempo, la sección barrida por las palas (A). Esto se explica mediante la siguiente fórmula:

Potencia=trabajo/t=Ec/t=(1/2mV^2)/t

m=ρAd, d=Vt donde V es la velocidad del viento.

Finalmente, Potencia Eólica=1/2 ρAV^3

El tipo de turbina eólica convencional que más se utiliza es la de tres palas de eje horizontal con rotores “upwind”. En el resto del mundo el tamaño de las turbinas eólicas ha aumentado de 2,5 hasta 5 MW por aerogenerador. En cuanto respecta a Chile, las turbinas instaladas cuentan con una potencia unitaria de 0,65 MW en la XI Región (Alto Baguales) y 1,65 MW en la IV Región (Canela). A continuación se muestra el aumento de la potencia y el tamaño de los aerogeneradores respecto al tiempo:

Figura 1: Evolución de la potencia y tamaños de aerogeneradores

3. Parques Eólicos

Un parque eólico está compuesto por un conjunto de aerogeneradores de viento los cuales pueden ser instalados en la tierra o en el mar. Los lugares más aptos para este tipo de instalaciones son en zonas ventiladas como las costas o colinas.

“Más de la cuarta parte de la energía primaria de la región procede ahora de fuentes renovables, más del doble que el promedio global” según diario el mostrador, refiriéndose a Chile como un ejemplo a seguir para los demás países de América latina. Si bien son escasos los estudios sobre la energía renovable y las tecnologías que éstas requieren para su instalación, en Chile se están implementando paulatinamente, debido a que es un país privilegiado para aprovechar esta forma de obtener energía no contaminante.

Al momento de llevar a cabo un proyecto de un parque eólico puede variar de acuerdo al país que se realice. Se debe tener en consideración la inversión en las turbinas, y en menores cantidades de capital en el arriendo del terreno y acondicionamiento de este, además de las conexiones necesarias a la red eléctrica.

En cuanto a Chile, la Región de Coquimbo, desde el año 2007 cuenta con cuatro proyectos de Parques Eólicos, los cuales se han ido desarrollando y expandiendo al paso de los años, los cuales son: Parque Eólico Canela I y II, el Parque Eólico Punta Colorada y el Parque Eólico El Totoral.

El viento promedio se encuentra a una velocidad de 6,3 m/s en dirección predominante hacia el sur, donde el 97% de la energía renovable no convencional es generada en la Región de Coquimbo para todo el país.

Figura 2: Parques Eólicos Canela I y II

Algunas Aplicaciones

Luego de tener claro lo anterior, entendemos entonces que la energía que se obtiene de los aerogeneradores se puede utilizar para producir energía mecánica, electrica o termica. Por tanto, podemos destacar algunos usos y aplicaciones:

Bombas hidráulicas mediante energía eólica: El bombeo mediante el sistema eólico es la forma más sencilla y económica para hacer llegar el agua a las regiones agrarias aisladas de la red eléctrica, empleando la tecnología más apropiada para el desarrollo de la agricultura.

Acondicionamiento y refrigeración de almacenes.

Calentamiento de agua

Secado de cosechas

Alumbrados y usos eléctricos diversos

Acondicionamiento de naves de cría de ganado

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