Energía Eólica.

a) Potencial.

La energía eólica es la que se obtiene por medio del viento, es decir mediante la utilización de la energía cinética generada por efecto de las corrientes. Históricamente las primeras aplicaciones de la energía eólica fueron la impulsión de navíos, la molienda de granos y el

Fig. 5.11. El desarrollo tecnológico logrado por el CINVESTAV-IPN

Fig. 5. 12. Sistema solar hidrógeno-celda de combustible desarrollado por el Dr. Solorza.

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bombeo de agua, y sólo hasta finales del siglo pasado la generación de energía eléctrica. ¿Cómo generar electricidad con el viento? México es un país con potencial de energías alternas al petróleo, pero lamentablemente en un modelo económico neoliberal, el desarrollo tecnológico no tiene apoyos, pues las grandes empresas que tienen las patentes de esas tecnologías obligan a países como el nuestro a comprar y no a desarrollar tecnología. En el año 2006 se celebró precisamente en Guanajuato capital por parte del Instituto de Investigaciones Eléctricas, el foro nacional sobre aprovechamiento de energía eólica. Es una de las primeras actividades para promover inquietudes entre empresarios, investigadores, universidades y público en general, sobre la necesidad de iniciar proyectos de desarrollo tecnológico para generar electricidad con el viento.

¿Cuándo tendremos en Jalisco una central

eoeléctrica? No deben pasar muchos años

para instalarla en cerros como el del Cuatro en Guadalajara. Allí están las mejores rachas horizontales de viento. Tenemos en el estado otros sitios con potencial de rachas, pero las partes altas de la sierra son las mejores. Este tipo

Palacios quien trabajó por 10 años en la CFE (Comisión Federal de Electricidad) en la Gerencia de Planeación de Sistemas Eléctricos, comenta que además de la geotermia, la única fuente de energía alterna susceptible de desarrollarse, en zonas de corrientes de viento, a precios competitivos en gran escala es la energía eólica.

En Jalisco podríamos, como ya lo hacen en Oaxaca, experimentar con las rachas. Allí tienen una central eólica en La Venta que fue la primera planta eólica integrada a la red en México y en América Latina, con una capacidad instalada de 1.575 MW. Otra es la central eólica de Guerrero Negro, en Baja California Sur. No estamos hablando de algo nuevo estrictamente, pues de hecho muchos agricultores cuentan con molinos de viento, pero en ningún caso tienen generadores eficientes para llevar electricidad a las casas. De hecho, no hay en Jalisco una central experimental.

Fig. 5.13 Funcionamiento típico de un Sistema Fotovoltaico

Fig.5.14. Esquema de una central eólica

de central convierte la energía del viento en energía eléctrica, mediante una aeroturbina que hace girar un generador. La energía eólica está basada en aprovechar un flujo dinámico de duración cambiante y con desplazamiento horizontal. La cantidad de energía obtenida es proporcional al cubo de la velocidad del viento, lo que muestra la importancia de este factor (Fig.5.14). Los aerogeneradores aprovechan la velocidad de los vientos comprendidos entre 5 y 20 metros por segundo. Con velocidades inferiores a 5 metros por segundo, el aerogenerador no funciona y por encima del límite superior debe pararse, para evitar daños a los equipos. El Dr.

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¿De qué tamaño es el potencial en Jalisco? ¿Cómo concretar este sueño? Se debe crear una Red de Innovación en energías alternas, la cual busque reunir a todos los agentes claves: empresarios, gobierno, investigadores, y estudiantes. Por cierto, la Carrera que deberíamos abrir en el estado de Jalisco y que no existe actualmente, es INGENIERÍA ENERGÉTICA. Una nueva opción para que los estudiantes pudieran aplicar sus conocimientos y crear empresas que comercialicen tecnología propia o del mercado internacional. Otro factor clave será un Comité Estatal de Energía.

En la actualidad más con fines didácticos que de rentabilidad económica, debemos contar con un sitio que cree una VISIÓN en los niños y en los jóvenes.

En el 2006 el Dr. Palacios impartió una conferencia en el Congreso del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) en Cuernavaca y charló con los directivos del IEEE (Instituto de Investigaciones Eléctricas) donde trabaja uno de los más importantes grupos de investigación en energías alternas, pues en el 2007 con el nombramiento del Ing. Julián Adame Miranda como Director General del IIE y con quien el Dr. Palacios colaboró por años en LAPEM-CFE, se abre una posibilidad de proyectos de innovación y experimentación.

¡El primer problema para instalar un generador, es que no contamos con mediciones de las rachas de viento! El viento

se considera como una masa de aire en movimiento que surge como consecuencia del desigual calentamiento de la superficie terrestre. Por esta razón el aire de la atmósfera se desplaza de un lugar a otro originando el viento. Es decir, requerimos una red de anemómetros para tener mediciones confiables a lo largo del año. (Fig.5.15)

Las causas principales del origen del viento son: la radiación solar que recibimos, la rotación de la tierra y las perturbaciones atmosféricas. Durante el día, en nuestro valle, el aire se calienta (por la radiación pero también por la actividad de empresas y sociedad) y se va hacia las alturas. Estudios recientes han determinado que en las ciudades grandes y medias, se genera un efecto denominado islas de calor que ocurren cuando grandes porciones de terreno están cubiertas de concreto (avenidas, casas, fabricas, etc.), originando

una gran absorción de la radiación solar durante el día, calor que al ser cedido a la atmósfera durante la noche, produce brisa. Durante la noche el aire frío, más pesado y proveniente de las sierras, baja hacia nuestro valle. De igual forma hay un movimiento de masas de aire (viento) a la orilla de los lagos, ya que el terreno (ya sea el agua o la tierra) absorben en diferente medida la energía calorífica del sol durante el día, y cuando éste se oculta, o sea en la noche, el agua o tierra ceden a la atmósfera calor, pero no lo hacen en igual medida, haciendo un constante ir y venir de masas de aire caliente y frío.

Por otro lado, los valles y las zonas entre dos montañas, aumentan considerablemente la acción del viento, que varia notablemente con la altura. Este fenómeno se da en las barrancas entre los cerros, aunque es moderado, pues el viento de un valle se origina en las laderas

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de cerros y montañas que dan hacia el sur (o hacia el norte en el hemisferio sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellas están calientes, la densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta la cima siguiendo la superficie de la ladera. Durante la noche la dirección del aire se invierte, convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si el fondo del valle está inclinado, el aire puede ascender y descender por el valle; este efecto es conocido como viento de cañón, y que usan los deportistas que se lanzan con planeadores.

La intensidad del viento depende también de la altura del terreno, cuanto mas se sube, mayor es la velocidad del viento. La intensidad del viento depende también de las características orográficas del terreno, es decir, la rugosidad del terreno, por eso es que en llanura o en el mar, el viento sopla con mayor intensidad que en la ciudad o sus alrededores.

Para clasificar el tipo viento de acuerdo a su velocidad, Sir Francis Beaufort, almirante inglés, en 1805 propuso una escala anemométrica que va del cero -que es calma-, al doce que es huracán. Recientemente gracias a los anemómetros modernos que pueden medir velocidades de viento superiores a 200 Km/h, se le han adicionado cinco números más a la escala. Pronto deberemos medir con anemómetros las rachas de viento y animar a empresarios a que instalen generadores eólicos.

b) Aplicaciones.

Las turbinas eólicas convierten la energía

cinética (de movimiento) del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie de engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico. Existen varias ventajas competitivas de la energía eólica con respecto a otras opciones, como son:

• Se reduce la dependencia de combustibles fósiles. • Los niveles de emisiones

contaminantes, asociados al consumo de combustibles fósiles se reducen en forma proporcional a la generación con energía eólica.

• Las tecnologías de la energía eólica se encuentran desarrolladas para competir con otras fuentes energéticas.

• El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas.

• Al ser plantas modulares, son convenientes cuando se requiere tiempo de respuesta de crecimiento rápido.

Un sistema conversor de energía eólica se compone de tres partes principales: (i) el rotor, que convierte la energía cinética del viento en un movimiento rotatorio en la flecha principal del sistema; (ii) un sistema de transmisión, que acopla esta potencia mecánica de rotación de acuerdo con el tipo de aplicación para cada caso, es

decir, si se trata de bombeo de agua el sistema se denomina aerobomba, si acciona un dispositivo mecánico se denomina aeromotor y si se trata de un generador eléctrico se denomina aerogenerador. (fig. 5.16)

c) Tipos de diseños

En la actualidad existe toda una enorme variedad de modelos de aerogeneradores, diferentes entre sí tanto por la potencia proporcionada, como por el número de palas o incluso por la manera de producir energía eléctrica (aisladamente o en conexión directa con la red de distribución convencional). Pueden clasificarse, pues, atendiendo a distintos criterios (Fig.5.17):

5.4. Alimentación en la casa