Energía eólica

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Energía eólica

La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas (El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los vientos en la mitología griega).

En la actualidad, la energía eólica es utilizada principalmente para producir electricidad mediante aerogeneradores, conectados a las grandes redes de distribución de energía eléctrica. Los parques eólicos construidos en tierra suponen una fuente de energía cada vez más barata, competitiva o incluso más barata en muchas regiones que otras fuentes de energía convencionales.[1] [2] Pequeñas instalaciones eólicas pueden, por ejemplo, proporcionar electricidad en regiones remotas y aisladas que no tienen acceso a la red eléctrica, al igual que hace la energía solar fotovoltaica. Las compañías eléctricas distribuidoras adquieren cada vez en mayor medida el exceso de electricidad producido por pequeñas instalaciones eólicas domésticas.[3] El auge de la energía eólica ha provocado también la planificación y construcción de parques eólicos marinos, situados cerca de las costas. La energía del viento es más estable y fuerte en el mar que en tierra, y los parques eólicos marinos tienen un impacto visual menor, pero los costes de construcción y mantenimiento de estos parques son considerablemente mayores.

A finales de 2013, la capacidad mundial instalada de energía eólica fue de 318 gigavatios.[4] En 2011 la eólica generó alrededor del 3 % del consumo de electricidad mundial.[5] Dinamarca genera más de un 25 % de su electricidad mediante energía eólica, y más de 80 países en todo el mundo la utilizan de forma creciente para proporcionar energía eléctrica en sus redes de distribución,[6] aumentando su capacidad anualmente con tasas por encima del 20 %. En España la energía eólica produjo un 21,1 % del consumo eléctrico en 2013, convirtiéndose en la tecnología con mayor contribución a la cobertura de la demanda, por encima incluso de la energía nuclear.[7]

La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar fuentes de energía a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. El impacto ambiental de este tipo de energía es además, generalmente, menos problemático que el de otras fuentes de energía.

La energía del viento es bastante estable y predecible a escala anual, aunque presenta significativas variaciones a escalas de tiempo menores. Al incrementarse la proporción de energía eólica producida en una determinada región o país, se hace imprescindible establecer una serie de mejoras en la red eléctrica local.[8] [9] Diversas técnicas de control energético, como una mayor capacidad de almacenamiento de energía, una distribución geográfica amplia de los aerogeneradores, la disponibilidad de fuentes de energía de respaldo, la posibilidad de exportar o importar energía a regiones vecinas o la reducción de la demanda cuando la producción eólica es menor, puden ayudar a mitigar en gran medida estos problemas.[10] Adicionalmente, la predicción meteorológica permite a los gestores de la red eléctrica estar preparados frente a las previsibles variaciones en la producción eólica que puedan tener lugar a corto plazo.[11] [12]

Cómo se produce y obtiene

La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales al gradiente de presión.

Los vientos se generan a causa del calentamiento no uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2 % de la energía proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas continentales.

Los continentes transfieren una mayor cantidad de energía solar al aire que se encuentra sobre la tierra, haciendo que el aire se caliente y se expanda. Por este motivo se vuelve más liviano y se eleva. El aire más frío y más pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el lugar dejado por el aire caliente.

Parque eólico.

Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s (10 km/h) y los 4 m/s (14,4 km/h), velocidad llamada "cut-in speed", y que no supere los 25 m/s (90 km/h), velocidad llamada "cut-out speed".

La energía del viento se utiliza mediante el uso de máquinas eólicas (o aeromotores) capaces de transformar la energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el sistema de conversión, (que comprende un generador eléctrico con sus sistemas de control y de conexión a la red) es conocido como aerogenerador.

En la actualidad se utiliza, sobre todo, para mover aerogeneradores. En estos la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos.

Un aerogenerador es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano (molinos), bombear agua o generar electricidad. Cuando se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Las máquinas movidas por el viento tienen un origen remoto, funcionando las más antiguas como molinos.

Historia

Molinos del siglo XVI en Consuegra

La energía eólica no es algo nuevo, es una de las energías más antiguas junto a la energía térmica. El viento como fuerza motriz se ha utilizado desde la antigüedad. Así, ha movido a barcos impulsados por velas o ha hecho funcionar la maquinaria de los molinos al mover sus aspas. Sin embargo, tras una época en la que se fue abandonando, a partir de los años ochenta del siglo XX este tipo de energía limpia experimentó un renacimiento.

La energía eólica crece de forma imparable ya en el siglo XXI, en algunos países más que en otros, pero sin duda alguna en España existe un gran crecimiento, siendo uno de los primeros países, por debajo de Alemania a nivel europeo o de Estados Unidos a escala mundial. El auge del aumento de parques eólicos se debe a las condiciones favorables de viento, sobre todo en Andalucía que ocupa un puesto principal, entre los que se puede destacar el Golfo de Cádiz, ya que el recurso de viento es excepcional.

Los primeros molinos

La referencia más antigua que se tiene es un molino de viento que fue usado para hacer funcionar un órgano en el siglo I de la era común.[13] Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Sistán, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares.[14] Aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron usados para moler trigo o extraer agua.

Ilustración de un molino medieval (siglo XIV).

En Europa

Los primeros molinos aparecieron en Europa en el siglo XII en Francia e Inglaterra y fueron extendiéndose por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para extender sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo.

Estos primeros ejemplares tenían una serie de características comunes. De la parte superior del molino sobresalía un eje horizontal. De este eje partían de cuatro a ocho aspas, con una longitud entre 3 y 9 metros. Las vigas de madera se cubrían con telas o planchas de madera. La energía generada por el giro del eje se transmitía, a través de un sistema de engranajes, a la maquinaria del molino emplazada en la base de la estructura.

Los molinos de eje horizontal fueron usados extensamente en Europa Occidental para moler trigo desde la década de 1180 en adelante. Basta recordar los famosos molinos de viento en las andanzas de Don Quijote. Todavía existen molinos de esa clase, por ejemplo, en Holanda.[15]

Molinos de bombeo

En Estados Unidos, el desarrollo de molinos de bombeo, reconocibles por sus múltiples velas metálicas, fue el factor principal que permitió la agricultura y la ganadería en vastas áreas de Norteamérica, de otra manera imposible sin acceso fácil al agua. Estos molinos contribuyeron a la expansión del ferrocarril alrededor del mundo, cubriendo las necesidades de agua de las locomotoras a vapor.[16]

Turbinas eólicas modernas

Las turbinas eólicas modernas fueron desarrolladas a comienzos de la década de los años 80 del siglo XX, si bien continúan evolucionando los diseños.

Utilización de la energía eólica

La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, con capacidades de 20 a 30 kW cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos sitios.

Coste de la energía eólica

La energía eólica alcanzó la paridad de red (el punto en el que el coste de esta energía es igual o inferior al de otras fuentes de energía tradicionales) en algunas áreas de Europa y de Estados Unidos a mediados de la década de 2000. La caída de los costes continúa impulsando a la baja el coste normalizado de esta fuente de energía renovable: se estima que alcanzó la paridad de red de forma general en todo el continente europeo en torno al año 2010, y que alcanzará el mismo punto en todo Estados Unidos en 2016, debido a una reducción adicional de sus costes del 12%.[1]

Coste estimado por MWh de la energía eólica en Dinamarca.
El National Renewable Energy Laboratory estima que el coste normalizado de la energía eólica en Estados Unidos disminuirá un 25% entre 2012 y 2030.[17]
Un convoy que transporta palas para aerogeneradores atraviesa la localidad de Edenfield, en Reino Unido (2008). Piezas incluso mayores que la de la imagen son fabricadas por separado y posteriormente ensambladas in situ en la propia base del aerogenerador para facilitar su transporte.

La instalación de energía eólica requiere de una considerable inversión inicial, pero posteriormente no presenta gastos de combustible.[18] El precio de la energía eólica es por ello mucho más estable que los precios de otras fuentes de energía fósil, mucho más volátiles.[19] El coste marginal de la energía eólica, una vez que la planta ha sido construida y está en marcha, es generalmente inferior a 1 céntimo de dólar por kW·h.[20] Incluso, este coste se ha visto reducido con la mejora tecnológica de las turbinas más recientes. Existen en el mercado palas para aerogeneradores cada vez más largas y ligeras, a la vez que se realizan constantemente mejoras en el funcionamiento de la maquinaria de los propios aerogeneradores, incrementando la eficiencia de los mismos. Igualmente, los costes de inversión inicial y de mantenimiento de los parques eólicos han descendido.[21]

En 2004, el coste de la energía eólica era una quinta parte del que presentaba en los años 1980, y los expertos consideran que la tendencia a la baja continuará en el futuro próximo, con la introducción en el mercado de nuevos aerogeneradores "multi-megavatio" cada vez más grandes y producidos en masa, capaces de producir hasta 7,5 megavatios de potencia por cada unidad.[22] En 2012, los costes de capital de la energía eólica eran sustancialmente inferiores a los de 2008–2010, aunque todavía estaban por encima de los niveles de 2002, cuando alcanzaron un mínimo histórico.[23] La bajada del resto de costes ha contribuido a alcanzar precios cada vez más competitivos. Un informe de 2011 de la Asociación Americana de la Energía Eólica (American Wind Energy Association) afirmaba:

"Los costes de la energía eólica han caído durante los dos últimos años, situándose recientemente en el rango del 5-6 céntimos por kWh... unos dos céntimos más barato que la electricidad obtenida en plantas de carbón. (...) 5600 MW de nueva capacidad instalada están actualmente en construcción e los Estados Unidos, más del doble que lo instalado hasta 2010. El 35% de toda la nueva capacidad de generación construida en Estados Unidos desde 2005 proviene de la energía eólica, más que la suma de nueva capacidad proveniente de plantas de gas y carbón, ya que los proveedores de energía son atraídos cada vez más a la energía eólica como un recurso fiable frente a los movimientos impredecibles en los precios de otras fuentes de energía."[24]

Otro informe de la Asociación Británica de la Energía Eólica (British Wind Energy Association) estima un coste de generación medio para la eólica terrestre de 5-6 céntimos de dólar por kW·h (2005).[25] El coste por unidad de energía producida se estimaba en 2006 como comparable al coste de la energía producida en nuevas plantas de generación en Estados Unidos procedente del carbón y gas natural: el coste de la eólica se cifraba en $55,80 por MW·h, el del carbón en $53,10 MW·h y el del gas natural en $52,50.[26] Otro informe gubernamental obtuvo resultados similares en comparación con el gas natural, en 2011 en Reino Unido.[27] En agosto de 2011 licitaciones en Brasil y Uruguay para compra a 20 años presentaron costos inferiores a los $65 por MWh.

En febrero de 2013 Bloomberg New Energy Finance informó que el coste de la generación de energía procedente de nuevos parques eólicos en Australia es menor que el procedente de nuevas plantas de gas o carbón. Al incluir en los cálculos el esquema de precios actual para los combustibles fósiles, sus estimaciones indicaban unos costes (en dólares australianos) de $80/MWh para nuevos parques eólicos, $143/MWh para nuevas plantas de carbón y $116/MWh para nuevas plantas de gas. Este modelo muestra además que "incluso sin una tasa sobre las emisiones de carbono (la manera más eficiente de reducir emisiones a gran escala) la energía eólica es un 14% más barata que las nuevas plantas de carbón, y un 18% más que las nuevas plantas de gas."[28]

La industria eólica en Estados Unidos es actualmente capaz de producir mayor potencia a un coste menor gracias al uso de aerogeneradores cada vez más altos y con palas de mayor longitud, capturando de esta manera vientos mayores a alturas más elevadas. Esto ha abierto nuevas oportunidades, y en estados como Indiana, Míchigan y Ohio, el coste de la eólica procedente de aerogeneradores de entre 90 y 120 metros de altura puede competir con fuentes de energía convencional como el carbón. Los precios han caído hasta incluso 4 céntimos por kWh en algunos casos, y las compañías distribuidoras están incrementando la cantidad de energía eólica en su mix energético, al darse cuenta progresivamente de su competitividad.[29]

El coste de la unidad de energía producida en instalaciones eólicas se deduce de un cálculo bastante complejo. Para su evaluación se deben tener en cuenta diversos factores, entre los cuales cabe destacar:

  • El coste inicial o inversión inicial, el costo del aerogenerador incide en aproximadamente el 60 a 70 %. El costo medio de una central eólica es, hoy, de unos 1.200 euros por kW de potencia instalada y variable según la tecnología y la marca que se vayan a instalar ("direct drive", "síncronas", "asíncronas", "generadores de imanes permanentes")
  • Debe considerarse la vida útil de la instalación (aproximadamente 20 años) y la amortización de este costo;
  • Los costos financieros;
  • Los costos de operación y mantenimiento (variables entre el 1 y el 3 % de la inversión);
  • La energía global producida en un período de un año, es decir el denominado factor de planta de la instalación. Esta se define en función de las características del aerogenerador y de las características del viento en el lugar donde se ha emplazado. Este cálculo es bastante sencillo puesto que se usan las "curvas de potencia" certificadas por cada fabricante y que suelen garantizarse a entre 95-98 % según cada fabricante. Para algunas de las máquinas que llevan ya funcionando más de 20 años se ha llegado a alcanzar el 99 % de la curva de potencia.

Producción por países

Capacidad eólica mundial total instalada 1996-2012 [MW]. Fuente: GWEC

Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 318 137 MW a finales de 2013, de los que Europa cuenta con el 35 % (2013). Estados Unidos y China, juntos, representan casi el 50 % de la capacidad eólica global. Los primeros cinco países (EE.UU., China, Alemania, España e India) representaron 72,9 % de la capacidad eólica mundial en 2009, ligeramente mayor que 72,4 % de 2008. La Asociación Mundial de Energía Eólica (World Wind Energy Association) anticipa que una capacidad de 200.000 MW será superada en el 2010.[30]

Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarca han realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica. Dinamarca es, en términos relativos, la más destacada en cuanto a fabricación y utilización de turbinas eólicas, con el compromiso realizado en los años 1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de energía del país mediante el viento. Actualmente genera más del 20 % de su electricidad mediante aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país, y es el quinto en producción total de energía eólica, a pesar de ser el país número 56 en cuanto a consumo eléctrico.[31]

La siguiente tabla muestra la capacidad total de energía eólica instalada al final de cada año (en megavatios) en todo el mundo, detallado por países. Datos publicados por el Global Wind Energy Council (GWEC).[32]

Potencia eólica total instalada (MW)[33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45]
# País 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 % crecimiento
último año
% crecimiento
5 últimos años
- Bandera de Unión Europea Unión Europea 48 122 56 614 65 255 74 919 84 278 93 957 106 454 117 289 12,5 13,3
1 Bandera de la República Popular China China 2599 5912 12 210 25 104 44 733 62 733 75 564 91 424 20,0 66,5
2 Bandera de los Estados Unidos Estados Unidos 11 603 16 819 25 170 35 159 40 200 46 919 60 007 61 091 27,9 29,0
3 Bandera de Alemania Alemania 20 622 22 247 23 903 25 777 27 214 29 060 31 332 34 250 7,8 7,0
4 Bandera de España España 11 630 15 145 16 740 19 149 20 676 21 674 22 796 22 959 5,1 8,5
5 Bandera de India India 6270 7850 9587 10 925 13 064 16 084 18 421 20 150 14,5 18,6
6 Bandera del Reino Unido Reino Unido 1963 2389 3288 4070 5203 6540 8445 10 531 29,1 28,7
7 Bandera de Italia Italia 2123 2726 3537 4850 5797 6747 8144 8552 20,7 24,4
8 Bandera de Francia Francia 1589 2477 3426 4410 5660 6800 7196 8254 5,8 23,8
9 Bandera de Canadá Canadá 1460 1846 2369 3319 4008 5265 6200 7803 17,8 27,4
10 Bandera de Dinamarca Dinamarca 3140 3129 3164 3465 3752 3871 4162 4772 7,5 5,8
11 Bandera de Portugal Portugal 1716 2130 2862 3535 3702 4083 4525 4724 10,8 16,3
12 Bandera de Suecia Suecia 571 831 1067 1560 2163 2970 3745 4470 26,1 35,1
13 Bandera de Brasil Brasil 237 247 339 606 932 1509 2508 3456 66,2 59,0
14 Bandera de Polonia Polonia 153 276 472 725 1107 1616 2497 3390 54,5 55,3
15 Bandera de Australia Australia[46] 651 824 1306 1712 1991 2176 2584 3239 18,8 25,7
16 Bandera de Turquía Turquía 65 207 433 801 1329 1799 2312 2959 28,5 62,0
17 Bandera de los Países Bajos Países Bajos 1571 1759 2237 2223 2237 2328 2391 2693 2,7 6,3
18 Bandera de Japón Japón 1309 1528 1880 2056 2304 2501 2614 2661 4,5 11,3
19 Bandera de Rumania Rumanía 2 7 10 14,1 462 982 1905 2600 94,0 206,9
20 Bandera de Irlanda Irlanda 746 805 1245 1260 1379 1614 1738 2037 7,7 16,6
21 Bandera de México México 84 85 85 520 733 873 1370 1992 56,9 74,4
22 Bandera de Grecia Grecia 758 873 990 1087 1208 1629 1749 1865 7,3 14,9
23 Bandera de Austria Austria 965 982 995 995 1011 1084 1378 1684 27,1 7,0
24 Flag of Belgium (civil).svg Bélgica 194 287 384 563 911 1078 - - - -
25 Bandera de Noruega Noruega[47] [48] 325 333 428 431 441 512 704 - - -
26 Bandera de Nueva Zelanda Nueva Zelanda 171 322 325 497 530 623 623 623 0,0 14,1
27 Bandera de Taiwán Taiwán 188 280 358 436 519 564 564 614 0,0 15,0
28 Flag of Bulgaria.svg Bulgaria 36 70 120 177 500 612 - - - -
29 Bandera de Corea del Sur Corea del Sur 176 192 278 348 379 407 483 561 18,7 20,3
30 Bandera de Egipto Egipto 230 310 390 430 550 550 550 550 0,0 12,2
31 Bandera de Chile Chile - - - 20 168 172 205 335 19,2 -
32 Bandera de Hungría Hungría 61 65 127 201 329 - - - - -
33 Bandera de Marruecos Marruecos 64 125 125 253 286 291 291 291 0,0 18,4
34 Bandera de Tailandia Tailandia - - - - - - 112 223 - -
35 Bandera de Argentina Argentina - - - - - 113 167 218 47,8 -
36 Bandera de Costa Rica Costa Rica - - 74 123 119 132 147 218 11,4 -
37 Bandera de la República Checa República Checa 57 116 150 192 215 - - - - -
38 Bandera de Finlandia Finlandia 86 110 143 147 197 197 - - - -
39 Bandera de Estonia Estonia 31.8 59 78 142 149 184 - - - -
40 Flag of Ethiopia.svg Etiopía - - - - - 23 81 171 0,0 -
41 Bandera de Lituania Lituania 56 50 54 91 154 - - - - -
42 Bandera de Croacia Croacia n/a n/a 69,4 104 152 187,4 207,1 - - -
43 Bandera de Nicaragua Nicaragua - - - - - 62 102 146 64,5 -
44 Bandera de Pakistán Pakistán - - - - - 6 56 106 833,3 -
45 Bandera de Túnez Túnez - - - - - 54 104 104 - 92,6
46 Bandera de Honduras Honduras - - - - - - 102 102 - -
47 Bandera de Irán Irán 47 67 82 91 91 91 91 91 0,0 6,3
48 Bandera de Ucrania Ucrania 86 89 90 94 87 - - - - -
49 Bandera de Sri Lanka Sri Lanka - - - - - - 63 63 - -
50 Bandera de Uruguay Uruguay - - - - - 43 56 59 - -
51 Flag of Mongolia.svg Mongolia - - - - - - - 50 - -
52 Bandera de Venezuela Venezuela - - - - - - 30 - - -
53 Bandera de Cabo Verde Cabo Verde - - - - - 24 24 24 0,0 -
Caribe - - - - - - 191 191 0,0 -
Islas del Pacífico - - - - - 12 12 12 0,0 -
Resto de Europa - - - - - 3815 4956 5737 29,0 -
Resto de Latinoamérica y Caribe - - - - - 54 54 - 0,0 -
Resto de África y Oriente Medio - - - - - - 1165 1255 0,0 -
Resto de Asia - - - - - 71 87 - 0,0 -
Total mundial (MW) 74 151 93 927 121 188 157 899 197 637 238 035 282 482 318 137 18,7 24,6

Energía eólica en España

Parque Eólico "El Páramo", Alfoz de Quintanadueñas, España.
Parque eólico, con la ciudad de Lanjarón, Granada, España, al fondo.

A 31 de diciembre de 2008, España tenía instalada una capacidad de energía eólica de 16.018 MW (16,7 % de la capacidad del sistema eléctrico nacional), cubriendo durante ese año 2008 el 11 % de la demanda eléctrica. Se situaba así en tercer lugar en el mundo en cuanto a potencia instalada, detrás de Alemania y EEUU. En 2005, el Gobierno de España aprobó una nueva ley nacional con el objetivo de llegar a los 20.000 MW de potencia instalada en 2012. Durante el periodo 2006-07 la energía eólica produjo 27.026 GWh (10 % producción eléctrica total).[49]

En la madrugada del 19 de abril de 2012, la energía eólica alcanzó el 61,06 % de la electricidad producida en España, con una potencia instantánea de 14.889 MW respecto a los 24.384 MW demandados por la red eléctrica.[50] Esta es una potencia superior a la producida por las seis centrales nucleares que hay en España que suman 8 reactores y que juntas generan 7.742,32 MW. Desde hace unos años en España es mayor la capacidad teórica de generar energía eólica que nuclear y es el segundo productor mundial de energía eólica, después de Alemania. España y Alemania también llegaron a producir en 2005 más electricidad desde los parques eólicos que desde las centrales hidroeléctricas.

Está previsto para los próximos años un desarrollo de la energía eólica marina en España. Los Ministerios de Industria, Comercio y Turismo y Medio Ambiente ya están trabajando en la regulación e importantes empresas del sector han manifestado su interés en invertir.[51] [52] [53]

Asimismo, está creciendo bastante el sector de la minieólica.[54] Existe una normativa de fabricación de pequeños aerogeneradores, del Comité Electrotécnico Internacional CEI (Norma IEC-61400-2 Ed2) la cual define un aerogenerador de pequeña potencia como aquel cuya área barrida por su rotor es menor de 200 m². La potencia que corresponde a dicha área dependerá de la calidad del diseño del aerogenerador, existiendo de hasta 65 kW como máximo.[55]

Energía eólica en el Reino Unido

El Reino Unido cerró 2008 con 4.015 MW eólicos instalados con una presencia testimonial en su producción eléctrica, sin embargo es uno de los países del mundo que más capacidad eólica tiene planificada. El Reino Unido ya ha otorgado concesiones para alcanzar los 32.000 MW eólicos marinos en sus costas:

  • Dogger Bank; 9.000 MW; Mar del Norte; Forewind * (SSE Renewables, RWE Npower Renewables, StatoilHydro & Statkraft)
  • Norfolk Bank; 7.200 MW; Mar del Norte; *Iberdrola Renovables (ScottishPower) & Vattenfall
  • Mar de Irlanda; 4.100 MW; Mar de Irlanda; Céntrica
  • Hornsea; 4.000 MW; Mar del Norte; * Mainstream Renewables, Siemens & Hochtief Construction
  • Ría del Forth; 3.400 MW; Escocia; SeaGreen * (SSE Renewables y Fluor)
  • Canal de Bristol; 1.500 MW; Costa Suroeste; RWE Npower Renewables
  • Ría de Moray; 1.300 MW; Escocia; * EDP Renovables & SeaEnergy
  • Isla de Wight (Oeste); 900 MW; Sur; Enerco New Energy
  • Hastings; 600 MW; Sur; E.On Climate & Renewables

Según la administración británica “la industria eólica marina es una de las claves de la ruta del Reino Unido hacia una economía baja en emisiones de CO2 y debería suponer un valor de unos 75.000 millones de libras (84.000 millones de euros) y sostener unos 70.000 empleos hasta 2020”.[56]

Energía eólica en Suecia

Suecia cerró 2009 con 1.021 MW eólicos instalados y tiene planes para alcanzar los 14.000 MW, de los cuales entre 2.500 y 3.000 MW serán marinos, para el año 2020.[57]

Energía eólica en Latinoamérica

El desarrollo de la energía eólica en los países de Latinoamérica está en sus comienzos, y la capacidad conjunta instalada en ellos, hasta finales de 2013, llega a los 4709 MW.[45] El desglose de potencia instalada por países es el siguiente:[45]

(*) Incluye: Aruba, Bonaire, Curazao, Cuba, Dominica, República Dominicana, Guadalupe, Jamaica, Martinica.
(**) Incluye: Colombia, Ecuador, Perú, Venezuela.

Energía eólica en África

A finales de 2013, la potencia instalada acumulada por países del continente es la siguiente:[45]

Inconvenientes de la energía eólica

Aspectos técnicos

Parque eólico en Dinamarca.

Debido a la falta de seguridad en la existencia de viento, la energía eólica no puede ser utilizada como única fuente de energía eléctrica.

Por lo tanto, para salvar los "valles" en la producción de energía eólica es indispensable un respaldo de las energías convencionales (centrales de carbón o de ciclo combinado, por ejemplo, y más recientemente de carbón limpio o hidroeléctricas que cuenten con embalse de regulación). Sin embargo, cuando respaldan la eólica, las centrales de carbón no pueden funcionar a su rendimiento óptimo, que se sitúa cerca del 90 % de su potencia. Tienen que quedarse muy por debajo de este porcentaje, para poder subir sustancialmente su producción en el momento en que afloje el viento. Por tanto, en el modo "respaldo", las centrales térmicas consumen más combustible por kWh producido. También, al subir y bajar su producción cada vez que cambia la velocidad del viento, se desgasta más la maquinaría. Este problema del respaldo en España se va a tratar de solucionar mediante una interconexión con Francia que permita emplear el sistema europeo como colchón de la variabilidad eólica.[cita requerida]

Además, la variabilidad en la producción de energía eólica tiene 2 importantes consecuencias:

  • Para distribuir la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar situados además en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensión que sean capaces de conducir el máximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación.
  • Es necesario cubrir las bajadas de tensión eólicas "instantáneamente" (aumentando la producción de las centrales térmicas, o hidráulicas), pues sino se hace así se producirían apagones generalizados. Este problema podría solucionarse mediante dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica. La energía eléctrica producida puede ser almacenada, y de hecho es almacenada en los embalses existentes e interligados al sistema.

Además, otros problemas son:

  • Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos aunque es bastante más fácil asegurarse de que la red a la que se va a conectar sea fuerte y estable.
  • Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de generación, es la dificultad intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchísimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema.
  • Además de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para poder mover las aspas, existe también una limitación superior: una máquina puede estar generando al máximo de su potencia, pero si el viento aumenta lo justo para sobrepasar las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente de la producción eléctrica, a pesar de haber viento en abundancia, y otro factor más de incertidumbre a la hora de contar con esta energía en la red eléctrica de consumo.

Aunque estos problemas parecen únicos a la energía eólica, son comunes a todas las energías de origen natural:

  • Un panel solar solo producirá energía mientras haya suficiente luz solar.
  • Una central hidráulica de represa solo podrá producir mientras las condiciones hídricas y las precipitaciones permitan la liberación de agua.
  • Una central maremotriz solo podrá producir mientras la actividad acuática lo permita.

Aspectos medioambientales

Molinos en La Mancha, España, famosos desde la publicación de la novela Don Quijote de la Mancha en 1605, son un patrimonio nacional.
  • Generalmente, aunque no siempre, se combina con centrales térmicas, lo que lleva a que existan quienes critican que realmente no se ahorren demasiadas emisiones de dióxido de carbono. No obstante, hay que tener en cuenta que ninguna forma de producción de energía tiene el potencial de cubrir toda la demanda y la producción energética basada en renovables es menos contaminante, por lo que su aportación a la red eléctrica es netamente positiva desde el punto de vista del ahorro de emisiones.
  • Existen parques eólicos en España en espacios protegidos como ZEPA (Zona de Especial Protección para las Aves) y LIC (Lugar de Importancia Comunitaria) de la Red Natura 2000, lo que es una contradicción. Si bien la posible inserción de alguno de estos parques eólicos en las zonas protegidas ZEPAS y LIC tienen un impacto reducido debido al aprovechamiento natural de los recursos, cuando la expansión humana invade estas zonas, alterándolas sin que con ello se produzca ningún bien.
  • Al comienzo de su instalación, los lugares seleccionados para ello coincidieron con las rutas de las aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos de ladera, lo que hace que entren en conflicto los aerogeneradores con aves y murciélagos. Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en comparación con otras causas como por ejemplo los atropellos (ver gráfico). Aunque algunos expertos independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente los estudios de impacto ambiental necesarios para el reconocimiento del plan del parque eólico tienen en consideración la situación ornitológica de la zona. Además, dado que los aerogeneradores actuales son de baja velocidad de rotación, el problema de choque con las aves se está reduciendo significativamente.
  • El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando el sol está por detrás de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente denominó este fenómeno: “efecto discoteca”. Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto nivel de estrés, con efectos de consideración para la salud. No obstante, la mejora del diseño de los aerogeneradores ha permitido ir reduciendo el ruido que producen.
  • La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna.

Ventajas de la energía eólica

  • Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
  • Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
  • No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
  • Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
  • Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
  • Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
  • Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses
  • Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
  • Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la energía solar fotovoltaica, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.
  • La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30 % debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación.
  • Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.

Microgeneración de energía eólica

Una turbina helicoidal de eje vertical (llamada Quietrevolution QR5)en Bristol, Reino Unido. Con un diámetro de 3 m y 5 m de altura, permite generar una potencia de 6,5 kW que se vierte a la red eléctrica.

La microgeneración de energía eólica consiste en pequeños sistemas de generación hasta 50 kW de potencia.[59] En comunidades remotas y aislada, que tradicionalmente han utilizado generadores diésel, su uso supone una alternativa. También es empleada cada vez con más frecuencia por hogares que instalan estos sistemas para reducir o eliminar su dependencia de la red eléctrica por razones económicas, así como para reducir su impacto medioambiental y su huella de carbono. Este tipo de pequeñas turbinas se han venido usando desde hace varias décadas en áreas remotas junto a sistemas de almacenamiento mediante baterías.[60]

Las pequeñas turbinas aerogeneradoras conectadas a la red eléctrica pueden utilizar también lo que se conoce como almacenamiento en la propia red, reemplazando la energía comprada de la red por energía producida localmente, cuando esto es posible. La energía sobrante producidad por los microgeneradores domésticos puede, en algunos países, ser vertida a la red para su venta a la compañía eléctrica, generando de esta manera un pequeño beneficio al propietario de la instalación que compense la inversión de su instalación.[61] [62]

Los sistemas desconectados de la red pueden adaptarse a la intermitencia del viento, utilizar baterías, sistemas fotovoltaicos o generadores diésel que suplementen la energía producida por la turbina. Otros equipos, como pueden ser parquímetros, señales de tráfico iluminadas, alumbrado público, o sistemas de telecomunicaciones pueden ser también alimentados mediante un pequeño aerogenerador, generalmente junto a un sistema fotovoltaico que cargue unas pequeñas baterías, eliminando la necesidad de la conexión a la red.[63]

La minieólica podría generar electricidad más barata que la de la red en algunas zonas rurales de Reino Unido, según un estudio de la organización Carbon Trust, publicado en 2010.[64] Según ese informe, los mini aerogeneradores podrían llegar a generar 1,5 Teravatios-hora (TWh) de electricidad al año en Reino Unido, un 0,4 % del consumo total del país, evitando la emisión de 0,6 millones de toneladas de CO2. Esta conclusión se basa en el supuesto de que el 10 % de las viviendas instalara miniturbinas eólicas a precios competitivos con aquellos de la red eléctrica, en torno a 12 peniques (0,19 dólares) por kW·h.[65] Otro informe preparado en 2006 por el Energy Saving Trust, organización dependiente del Gobierno de Reino Unido, dictaminó que la microgeneración (de diferente tipo, eólica, solar, etc) podría proporcionar hasta el 30 % o el 40 % de las necesidades de electricidad en torno al 2050.[66]

La generación distribuida procedente de energías renovables se ha incrementado en los últimos años, como consecuencia de la mayor concienciación acerca de la influencia del ser humano en el cambio climático. Los equipos electrónicos requeridos para permitir la conexión de sistemas de generación renovable a la red eléctrica pueden además incluir otros sistemas de estabilidad de la red, para asegurar y garantizar la calidad del suministro eléctrico.[67]

Véase también

Parques eólicos y energía eólica por países

Referencias

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