Energía Eólica en España: Finales de 2009

España se posicionó como el cuarto país en potencia eólica instalada con 19,15 GW, detrás de EEUU, Alemania y China. Se estima que la energía eólica podría llegar a cubrir el 30% del suministro eléctrico mundial en 2050.

Vientos

Celda de Hadley

Se encuentra entre el ecuador y los 30º de latitud. Los vientos predominantes son del Noreste (en el hemisferio Norte) y se llaman Alisios.

Celda Polar

Ubicada entre los 60º y 90º de latitud. Los vientos también son del Noreste (en el hemisferio Norte).

Celda de Ferrel

Se sitúa entre los 30º y 60º de latitud. Los vientos son del suroeste en el hemisferio Norte y del noroeste en el Sur.

Variación del Viento con la Altura

Donde α es el «Coeficiente de rugosidad» que varía entre 0,1 y 0,4.

Rosa de los Vientos y Distribución de Velocidades

Clasificación de Aerogeneradores

Aerogeneradores de Eje Horizontal

El rotor gira perpendicular a la dirección del viento, con el eje de giro paralelo al suelo.

Ventajas:

• Se pueden ubicar a gran altura y capturar viento a mayor velocidad.
• La superficie interceptada por el rotor es mayor para la misma longitud de pala que los de eje vertical.
• Pueden girar a mayores velocidades.
• Tienen mayor rendimiento.

Aerogeneradores de Eje Vertical

El eje de giro es perpendicular al suelo. No necesitan orientarse porque interceptan el viento en cualquier posición. El mantenimiento es más sencillo porque se ubican cerca del suelo.

Existen dos configuraciones principales:

• Aerogeneradores Darrieus: Tienen forma de C con palas unidas por los extremos. No comienzan a girar desde parado.
• Máquinas Savonius: Están formadas por dos semicilindros de igual diámetro enfrentados, con su eje paralelo al eje vertical de giro.

Tanto los Darrieus como los Savonius tienen un mantenimiento más fácil por estar cerca del suelo, pero la velocidad del aire cerca del suelo es menor.

Estructura de un Aerogenerador

• Torre: Elemento de sujeción.
• Cimentación: Sujeta al suelo toda la estructura.
• Góndola: Aloja los sistemas eléctricos y mecánicos.
• Rotor: Intercepta el viento, formado por varias palas y el buje.
• Sistema de Orientación: Sistema hidráulico que mueve la góndola mediante un motor.
• Generador: Encargado de transformar la energía mecánica del rotor en electricidad.
• Transformador: Eleva la tensión del generador (690 ó 1000V) hasta valores de 20 y 30 KV para su evacuación en media tensión.
• Multiplicadora: Adapta la velocidad de giro del rotor a la elevada velocidad de giro del generador.
• Freno Mecánico: Frena el giro del rotor y lo mantiene parado.

Energía y Potencia de la Masa de Aire que Llega al Rotor

Potencia Real Captada por el Aerogenerador

Donde
es el Coeficiente de Potencia.

Límite de Betz

El límite máximo para
es del 59,26%.

Factor de Carga

Sirve para cuantificar la producción anual de un aerogenerador.

Expresado en %:

Nota: Curva de Potencia

Se pone Velocidad en el eje X y Potencia en el eje Y.

Clasificación de Aerogeneradores en Cuanto a sus Sistemas de Control de Potencia

En cuanto a los sistemas de control de potencia, se establecen dos grandes grupos:

• Aerogeneradores de Paso Fijo

  En ellos, el ángulo que forma la pala con respecto a la dirección del viento incidente es constante, independientemente de la velocidad de éste (y, por lo tanto, de la zona de funcionamiento dentro de la curva de potencia del aerogenerador).

• Aerogeneradores de Paso Variable

  Son máquinas que tienen la capacidad de cambiar la posición de las palas, girándolas a lo largo de su eje longitudinal, modificando así el ángulo de incidencia con respecto al viento, en función de la zona de funcionamiento. Por lo tanto, a cada velocidad del viento el ángulo de calado puede ser diferente, maximizando la eficiencia aerodinámica del rotor. Dentro de éstos, existen máquinas que además pueden cambiar el ángulo de calado (o de «pitch», estos aerogeneradores se denominan en inglés «pitch controlled») de manera independiente para cada pala, lo que proporciona la mayor eficacia en el control aerodinámico.

Clasificación de Aerogeneradores en Cuanto a sus Sistemas de Regulación de Velocidad

En cuanto a los sistemas de regulación de velocidad, se pueden establecer tres grandes grupos:

• Aerogeneradores de Velocidad Fija

  En ellos, el rotor gira a velocidad constante, independientemente de la intensidad con la que sople el viento (lógicamente, por encima de la velocidad mínima para que la máquina pueda funcionar).

• Aerogeneradores de Dos Velocidades

  En estas máquinas, existen dos zonas diferenciadas de funcionamiento, correspondientes a dos rangos de velocidades del viento. En cada una de ellas, el rotor gira a velocidad constante, como si fuera un aerogenerador de la categoría anterior. Existe, por lo tanto, una intensidad del viento de transición, a la que se produce la conmutación entre una velocidad y otra.

• Aerogeneradores de Velocidad Variable

  En estas turbinas, el rotor gira a velocidades diferentes, que son proporcionales a la velocidad del viento.

Puesta en Marcha de un Parque Eólico

• Selección del posible emplazamiento.
• Evaluación del recurso eólico.
• Análisis de la viabilidad económica del proyecto.
• Estudio de los efectos medioambientales.
• Diseño del parque y redacción del proyecto.
• Alquiler o adquisición de los terrenos.
• Tramitación del punto de conexión y evacuación.
• Tramitación de los permisos administrativos.
• Apertura de vías de acceso.
• Tramitación de los contratos de venta de la electricidad.
• Traslado y montaje de los equipos.
• Puesta en marcha y prueba de éstos.

Distancia entre Aerogeneradores

: entre 5 y 9 diámetros de rotor en la dirección del viento dominante, y de 3 a 5 diámetros en la dirección perpendicular.