LOS PARQUES EÓLICOS: COMPONENTES Y PROCESOS

La energía eólica tiene origen en el movimiento de las masas de aire, es decir, en el viento. Éste es una fuente de energía inagotable y disponible a nivel mundial y que, al igual que la mayoría de las fuentes de energía renovables, proviene del sol, ya que, son las diferencias de temperatura entre las distintas zonas geográficas de la Tierra y sus consecuentes diferenciales de presión, las causas que generan la circulación de aire.

De este modo, el fenómeno del viento está presente en todos los rincones de nuestro planeta, pero la mayor o menor potencialidad del mismo es lo que hace más o menos interesantes ciertos lugares para la obtención de energía con fuente eólica. En general, en las áreas costeras, las llanuras interiores abiertas, los valles transversales y las zonas montañosas es donde existe mayor potencial de viento.

Deforma abreviada podemos afirmar que un parque eólico de generación eléctrica consiste en una serie de instalaciones que transforman la energía cinética del flujo del viento en energía eléctrica. Y, debido a las peculiares características de los vientos, de comportamiento irregular en su intensidad y dirección, el aprovechamiento de esta energía exige una tecnología compleja, con mecanismos de regulación y orientación. En ello consisten los equipos más relevantes de un parque eólico, esto es, los aerogeneradores.

AEROGENERADORES

Un sistema conversor de energía eólica transforma la energía cinética del viento en un movimiento rotatorio que se utiliza según la aplicación del sistema eólico. Es decir, si se trata de un sistema de bombeo de agua el equipo empleado se denominará aerobomba, si se acciona un dispositivo mecánico se denominará aeromotory si se trata de un generador eléctrico, como es el caso que nos aplica, se denominará aerogenerador.

Los aerogeneradores, o aeroturbinas, se clasifican en dos grandes bloques, según sean de eje horizontal o vertical. Y dentro del primer grupo se distinguen los de ejes paralelos a la dirección del viento de los perpendiculares. Los molinos convencionales, ya narrados por Don Miguel de Cervantes en su obra maestra, se clasifican dentro de los de eje horizontal y paralelos al viento. Ésta es la tipología que se considera en el presente estudio, aunque con la incorporación de grandes avances científicos y tecnológicos. Son las máquinas eólicas del siglo XXI que constituyen los modernos parques eólico- eléctricos.

Un aerogenerador consta de los siguientes componentes:

1. Rotor: incluye las palas y el buje.

Cuando el viento incide sobre las palas, éste provoca su movimiento rotacional, que se transfiere al buje. Éste, a su vez, está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador, transmitiéndole la potencia del movimiento.

2. Góndola: estructura que contiene en su interior el eje de baja velocidad mencionado, el multiplicador, el eje de alta velocidad, el generador de corriente, la unidad de refrigeración, el controlador electrónico, el freno, el anemómetro y la veleta.

El movimiento del eje de baja velocidad es amplificado mediante la caja de engranajes, o multiplicador, que aumenta la velocidad de rotación del rotor unas 50 veces, para que la velocidad de rotación que recibe el generador, a través del correspondiente eje, sea de unas 1.500 r. p. m.

En el generador se convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Su potencia varía en función de las características técnicas del aerogenerador en cuestión.

Los demás componentes de la góndola son complementarios, pero imprescindibles. Así, la unidad de refrigeración contiene un ventilador utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua. El controlador electrónico es un ordenador que continuamente monitoriza las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación. En caso de cualquier disfunción (por ejemplo, un sobrecalentamiento en el multiplicador o en el generador) detiene automáticamente el aerogenerador y envía una señal al ordenador del operario encargado de su mantenimiento.

Por su parte, el anemómetro y la veleta son instrumentos de medición del viento, necesarios para la monitorización y orientación que lleva a cabo el controlador del aerogenerador. De este modo, el controlador electrónico conecta el aerogenerador cuando el viento alcanza aproximadamente 5 mis, y lo parará cuando esta velocidad exceda los 25 m/s, con el fin de proteger a la turbina y sus alrededores. Las señales de la veleta son utilizadas por el controlador electrónico para girar el aerogenerador en contra del viento, utilizando el mecanismo de orientación.

El eje de alta velocidad está equipado de un freno de disco mecánico de emergencia, utilizado en caso de fallo del freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

3. Torre: soporta la góndola y el rotor, y se sustenta en el terreno a través de una zapata de cimentación. La altura de la torre está relacionada con la cantidad de energía generada por el aerogenerador.

Posteriormente un transformador aumentará la tensión eléctrica para ser transportada a la red eléctrica.

CENTRALES EOLO-ELÉCTRICAS

La aplicación más importante de la energía eólica es la generación de electricidad mediante el empleo de las aeroturbinas que acaban de ser analizadas.

Un proyecto eólico puede estar constituido de uno o dos aerogeneradores, si se trata de pequeños sistemas, o de varias decenas de ellos, para sistemas de gran potencia. Los primeros suelen corresponder a centrales de generación aislada, con aprovechamiento directo de la electricidad o bien con almacenamiento de energía en baterías, pero utilizando generalmente aerogeneradores de pequeña potencia. En el segundo caso, que viene siendo más habitual, el aprovechamiento del recurso eólico se realiza mediante conexión a red eléctrica de las aeroturbinas de gran potencia, constituyendo lo que se denomina parque eólico.

El Plan de Energías Renovables de España, 2005-2010, define los principales parámetros de una instalación "eólica tipo" con aprovechamiento energético. Estos datos se recogen en la tabla que se expone.

Por otro lado, en el diseño de un parque eólico los aerogeneradores deben ser colocados de manera óptima y en función de diversas variables, como la ubicación de infraestructura existente (accesos yredeléctrica), la viabilidad económica, los impactos paisajístico-ambientales (tratados en posteriores epígrafes) y la producción de energía. En efecto, las turbinas han de situarse a cierta distancia las unas de las otras, en términos de aerodinámica, puesto que el paso del viento por las palas de un aerogenerador genera turbulencias en el mismo.

Como norma general, y en la medida que la topografía lo permita, la separación entre aerogeneradores en un parque eólico es de 5 a 9 diámetros de rotor en la dirección de los vientos dominantes, y de 3 a 5 diámetros de rotor en la dirección perpendicular a los vientos dominantes.

Los aerogeneradores más ofertados en el mercado actual constan de tres palas, pudiendo ser también de una o de dos. Esta mayor presencia se explica porque son más equilibrados, al mismo tiempo que generan una menor contaminación acústica. De este modo, la selección técnica de un aerogenerador suele basarse en la relación existente entre la potencia eléctrica que produce y el tamaño de sus componentes, rotor y torre.

El presente documento no pretende abordar la viabilidad en términos de eficiencia energética ni económica, sino realizar un análisis de aquellos factores con capacidad para inducir efectos, positivos o negativos, sobre los elementos del medio, incluyendo los parámetros socioeconómicos.