Energía Eólica

La energía eólica o energía del viento, es aquella que se obtiene a partir de la fuerza del viento y su aprovechamiento para producir energía eléctrica. La energía eólica es un tipo de energía renovable que se capta a través de aerogeneradores, los cuales funcionan por medio de la energía cinética del viento.

Desde un punto de vista técnico, la definición de energía eólica se comprende como el aprovechamiento de la energía cinética que llevan consigo las masas de aire cuando éste alcanza cierta velocidad y que además, puede ser utilizada para producir energía eléctrica. Este tipo de energía se aprovecha para generar electricidad a gran escala en instalaciones conocidas como parques eólicos, los cuales constan de aerogeneradores que pueden estar cimentados en tierra o en el lecho marino.

Un detalle importante acerca de la energía eólica, es su constante crecimiento y utilización en todo el mundo durante los últimos años. Actualmente se sabe que poco más del 5% de la energía eléctrica generada en todo el mundo se obtiene a partir de la energía eólica, donde los países con mayor producción interna de electricidad a partir de parques eólicos son Estados Unidos, Dinamarca, Alemania, China, India, España y Brasil.

El auge de la energía eólica se debe a su mínimo impacto ambiental y gran rendimiento, ya que la energía eólica proviene de una fuente inagotable como lo es el viento, lo que evita la necesidad de utilizar combustibles fósiles para mantener operativas las instalaciones. Con todos estos factores a favor, cada día la energía eólica toma un papel más importante en el panorama mundial de cara a disminuir el impacto ambiental de la producción energética.

Ejemplos de energía eólica

La energía del viento y su aprovechamiento puede comprenderse con más claridad a partir de ejemplos de energía eólica en la vida real. A continuación mostramos algunos:

Los aerogeneradores


También conocidos como generadores eléctricos eólicos, son el ejemplo más claro e importante del aprovechamiento de la energía eólica. Este tipo de equipos constan de una turbina en forma de molino con tres aspas eólicas diseñadas para moverse con la energía cinética de las masas de aire. Este movimiento es el que permite generar la energía eléctrica. Además, existen dos tipos de aerogeneradores; los aerogeneradores de eje horizontal, los cuales son de uso industrial en los parques eólicos, y los aerogeneradores de eje vertical, que son mucho más pequeños y pueden ser utilizados en hogares y pequeños poblados.

Los parques eólicos


Se conocen como parques eólicos, a las centrales construidas para aprovechar la energía eólica a gran escala y generar energía eléctrica que será puesta a disposición del consumo masivo de la población. Los parques eólicos constan de la agrupación de un elevado número de aerogeneradores, los cuales de forma conjunta generan energía eléctrica.

Los molinos de bombeo


Los molinos de bombeo, a pesar de no ser molinos propiamente dichos, son equipos que constan de aspas que aprovechan la energía del viento para moverse y con ello, poner en funcionamiento un sistema de succión que hace posible extraer agua de lechos subterráneos para su aprovechamiento. Este tipo de sistemas se utiliza en zonas rurales y poblados pequeños donde la agricultura y la cría de animales tienen gran importancia.

Los molinos de viento


Los molinos de viento, como indica su nombre, utilizan la energía del viento para dar movimiento a dos rocas de gran tamaño, las cuales se utilizan para moler granos y convertirlos en harina. Este tipo de molinos fue muy utilizado hace varios siglos atrás debido a su gran eficiencia y el hecho de que permitió disminuir el esfuerzo físico que significaba llevar a cabo todo el trabajo de molienda.

Los veleros


Los veleros son embarcaciones que no dependen de un motor para trasladarse, ya que aprovechan la energía del viento por medio de velas para desplazarse y recorrer casi cualquier distancia sin utilizar otro tipo de energía. Este tipo de embarcaciones demuestra la importancia de la energía eólica a lo largo de la historia de la humanidad.

Cómo se produce la energía eólica

La energía eólica se produce como resultado de las corrientes de viento, las cuales se originan como consecuencia de las variaciones de temperatura en el aire. Estas variaciones se producen por el calentamiento dispar de la superficie del planeta tierra, lo cual da como resultado que se origine el viento tal y como lo conocemos.

Para aprovechar la energía eólica se utilizan aerogeneradores situados a una altura suficiente que permita captar un flujo fuerte y constante de viento. De esta manera, los aerogeneradores aprovechan la energía cinética del viento a través de sus aspas y con ello dan funcionamiento a un generador eléctrico que permite obtener energía eléctrica utilizable.

Cómo funciona

El funcionamiento de la energía eólica se basa en principios de físicos bastante simples, por ello, pasamos a explicar cómo funciona la energía del viento.

  • Origen: La energía eólica se origina como producto de las variaciones de temperatura en la superficie de la tierra. El aire más cercano al suelo tiende a tener una temperatura más elevada, mientras que el más alejado posee menor temperatura. El producto de este gradiente de temperatura genera un cambio de presión en la atmósfera que da como resultado las corrientes de viento.
  • Aprovechamiento del viento: Las corrientes de viento y su intensidad dependen de factores como la altitud, las variaciones de temperatura y por supuesto, la geografía del terreno. Por eso, para aprovechar la energía del viento se utilizan equipos especiales (aerogeneradores) que se instalan a una altura tal, que haga posible captar el flujo de viento de la forma más eficiente posible.
  • Transformación en energía eólica en energía eléctrica: El viento, al ser un tipo de materia posee masa, por lo que el flujo de viento es capaz de llevar consigo energía cinética. Es precisamente a esta energía cinética en forma de viento la que utilizan los aerogeneradores para funcionar y convertir esta energía eólica en electricidad. Para ello, la energía cinética genera el movimiento necesario para poner en funcionamiento una turbina eólica que se conecta a un generador eléctrico, el cual gracias a este movimiento es capaz de generar electricidad alterna.

Usos

La energía eólica ha tenido muchos usos a lo largo de la historia, ya que su aprovechamiento no se limita a la producción de electricidad, sino que a lo largo del tiempo, el ser humano ha logrado obtener utilidad del viento para muchos fines. A continuación destacamos algunas de las más importantes:

Windsurfing – deporte extremo.
  1. En la producción de energía eléctrica a gran o pequeña escala. Desde los parques eólicos con un gran número de aerogeneradores verticales, hasta los más pequeños utilizados en granjas, residencias o pequeños poblados, la energía eólica es aprovechada por estos equipos para generar electricidad alterna.
  2. Para molienda de granos y cereales se utilizan molinos de viento, los cuales funcionan de forma mecánica gracias al aprovechamiento de la energía eólica. Estas estructuras fueron muy utilizadas en la antigüedad e incluso en tiempos recientes, en algunas zonas rurales siguen implementándose.
  3. La energía eólica también es usada para climatización de espacios interiores y refrigeración, ya que muchos sistemas funcionan a partir del viento para hacer circular un flujo de aire fresco dentro espacios habitables o donde se necesita bajar la temperatura de maquinarias o equipos electrónicos.
  4. Las embarcaciones de vela usan la energía del viento para desplazarse sin necesidad de motores de combustión.
  5. Permite extraer agua de pozos subterráneos por medio de los molinos de agua, un tipo de sistema que no depende de otras fuentes de energía para funcionar.

Ventajas y desventajas

A continuación se presentan las principales ventajas y desventajas de la energía eólica y su uso en todo el mundo.

Ventajas

  • No genera subproductos contaminantes, ya que el aprovechamiento de la energía eólica no requiere de otros tipos de energía provenientes de fuentes no renovables.
  • Proviene de una fuente de energía gratuita, ya que las corrientes de aire se generan de forma natural en la superficie terrestre de manera constante.
  • Hace posible la producción de energía eléctrica a través de generadores eléctricos eólicos.
  • Los parques eólicos y aerogeneradores en general, son instalaciones que requieren de poco mantenimiento para mantenerse operativos durante largo periodos de tiempo.
  • Los parques eólicos se conforman por un conjunto de estructuras que no son totalmente invasivas con el terreno, por lo que puede coexistir con otro tipo de actividades como el turismo, la agricultura y similares.
  • La energía eólica es un tipo de energía renovable, por lo que su uso y aprovechamiento no requiere de la combustión de combustibles fósiles.
  • Los aerogeneradores pueden instalarse tanto en zonas terrestres como marítimas, lo que brinda un mayor provecho del espacio.
  • La instalación y construcción de los parques eólicos suele ser relativamente rápida.

Desventajas

  • La inversión inicial para los equipos que aprovechan la energía eólica generalmente es elevada.
  • Es intermitente, ya que depende de la velocidad del viento.
  • Abarca grandes extensiones de terreno para hacer posible generar cantidades importantes de energía eléctrica.
  • Tiene un impacto negativo sobre la fauna avícola, ya que muchas especies de aves migratorias se ven alteradas por el cambio de las corrientes de aire que aprovechan los generadores eléctricos eólicos.
  • No todas las regiones pueden aprovechar la energía eólica, ya que las corrientes de aire necesarias para el óptimo funcionamiento de un parque eólico dependen de muchos factores como el clima local, la geografía y la altitud.
  • Debido a que no puede ser almacenada, la energía eólica debe suministrar la energía producida a la red eléctrica de forma inmediata.
  • Genera ruido e impacto visual, ya que los aerogeneradores pueden tener alturas de hasta 80 metros. Además, el flujo de viento que choca contra las aspas de estos equipos genera ruido. Ambos factores pueden causar incomodidad a la población.

Fórmula matemática

En el campo de la ingeniería se calcula la energía eólica por medio de la siguiente fórmula matemática:

\[P=\frac{1}{2}*\rho * S * V^{3}\]

En esta ecuación:

  • P= Potencia del viento (en W/m3).
  • ρ= Densidad del aire (en kg/m3).
  • S= Superficie del viento que incide en las aspas del aerogenerador (en m2).
  • V= Velocidad del viento (en m/s).