Actualmente todos los países del mundo se encuentran en un período de crisis energética, dada la fuerte dependencia hacia los combustibles fósiles, los cuales generan un alto grado de contaminación que afectan al aire, las aguas, el suelo, la vida animal y vegetal, por lo cual se hace urgente la intervención de gobiernos, universidades y la iniciativa privada hacia el desarrollo de energías alternativas, con el fin de poder aprovechar los recursos naturales, para así disminuir el uso del petróleo, gas y el carbón como fuentes principales de energía. Si agregamos a esta crisis energética un mal común llamado “cambio climático”, el cual se entiende por un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos comparables. Se tienen datos que la atmósfera exterior intercepta aproximadamente la mitad de una billonésima parte de la energía generada por el sol; es decir, aproximadamente 1.5 trillones de KiloWatios hora al año. Sin embargo, debido a la reflexión, dispersión y absorción producida por los gases de la atmósfera, sólo un 47% de esta energía, o aproximadamente 0.7 trillones de kilowatios hora alcanzan la superficie de la tierra. Esta energía es la que pone en marcha la “maquinaria” de la Tierra. Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, genera los vientos, mueve el ciclo del agua, hace crecer las plantas, proporciona alimento a los animales, e incluso (en un largo período de tiempo) produce los combustibles fósiles. Un dato importante que se debe tener en cuenta es que más de 15.000.000 millones de KV/H de electricidad se generan anualmente en todo el mundo. De esto, cerca del 65% es producido quemando combustibles fósiles y el resto se obtiene de otras fuentes, incluyendo nuclear, hidroelectricidad, geotérmica, biomasa, solar y el viento. Aproximadamente entre el 1 y el 2 por ciento la energía que proviene del sol es convertida en viento y solamente cerca del 0.3% de esta energía es producida convirtiendo la energía cinética del viento en energía eléctrica. El viento se genera por las diferencias térmicas, generadas por calentamiento no uniforme en el suelo, originando diferencias de presión entre puntos de la superficie terrestre, la que a su vez está en rotación sobre un eje. Estas diferencias de presión provocan aceleraciones del movimiento del aire inicialmente desde la zona de mayor presión a la de menor, siendo el viento una consecuencia de estas aceleraciones. La energía que proporciona el viento puede ser transformada a energía mecánica y posteriormente a energía eléctrica, esto se logra con el diseño y construcción de nuevos aerogeneradores, los cuales nos proporcionan energía limpia y que no contamina, la energía eolica es una energía renovable, eso quiere decir que nunca se acaba.
Pequeños aerogeneradores mixtos
verticales. Una solución local
Una solución local a la crisis energética son los aerogeneradores verticales mixtos, como el Darrieus-Savonious. Los aerogeneradores de eje vertical tienen la ventaja de adaptarse a cualquier dirección del viento, se les conoce como Panemonos (todos los vientos), esto se debe a que el diseño que tiene los hace funcionar por una diferencia de coeficiente de arrastre entre las dos partes de sus hélices. Esta diferencia de resistencia al viento hace que el rotor sea propenso a girar sobre su eje. A excepción del rotor Darrieus, los aerogeneradores de eje vertical operan con vientos de baja velocidad donde difícilmente superan las 200 RPM. Se emplean para generar potencias que van de los 200 watts a los 4 megawatts. En estricto rigor, no necesitan de una torre, lo cual permite un fácil mantenimiento. Generalmente se caracterizan por tener altos torques de partida. Patentado por G. J. M. Darrieus en 1931, este modelo es el más popular de los aerogeneradores de eje vertical. Nace por la necesidad de evitar la construcción de hélices sofisticadas como las que se utilizan en los aerogeneradores de eje horizontal, consta de unas finas palas o alerones cuya aerodinámica similar a la de un ala de avión, al poseer una forma parecida a una cuerda para saltar llamada Catenaria o de tipo troposkien, hace que los alerones del Darrieus experimenten una fuerte fuerza centrifuga. Al trabajar en pura tensión hace que los alerones sean simples y económicos. Su eficiencia es cercana a la de los de eje horizontal, posicionándolo en uno de los de mayor eficiencia de eje vertical. Pero el problema que presenta es la dificultad para arrancar por sí mismo, teniendo que recurrir a un sistema de arranque secundario aunque una vez en funcionamiento alcanza velocidades de rotación muy elevadas y es capaz de mantenerse debido a la aerodinámica de sus palas. El modelo de rotor Savonius es muy simple. Consiste en un cilindro hueco partido por la mitad, en el cual sus dos mitades han sido desplazadas para convertirlas en una S, las partes cóncavas de la S captan el viento, mientras que los reversos presentan una menor resistencia al viento, por lo que girarán en el sentido que menos resistencia ofrezcan. Para evitar la sobre presión en el interior de las zonas cóncavas que se origina al no poder salir el aire, perjudicando el rendimiento; el sistema se mejora separando am-bas palas y dejando un hueco entre ambas para que exista un flujo de aire (ver Figura 1). Debido a la gran resistencia al aire que ofrece este tipo de rotor, solamente puede ser utilizado a bajas velocidades. Es por tanto útil para aplicaciones de tipo mecánico. Si se acopla un rotor Savonius a un rotor Da-rrieus como sistema de arranque con la finalidad de vencer la inercia de partida, se obtiene una turbina como la que se muestra en la Figura 2, de esta manera el Darrieus obtiene la velocidad de operación para empezar a otorgar potencia. Este tipo de turbina, formado por dos rotores que compensan sus deficiencias, es simple, robusto y barato respecto a los otros tipos utilizados en generación eólica y puede construirse de manera casera. Finalmente se ha logrado una turbina que hará girar un generador con imanes permanentes de Neodimio, los cuales crean un campo magnético más intenso que el de sus predecesores. Estos imanes son los que permiten la construcción de generadores eléctricos impulsados por el viento llamados generadores eólicos o aerogeneradores.
Ventajas de la energía eólica
1. Energía limpia e inagotable: Una turbina de viento de un megavatio (1 MW) que funciona durante un año puede reemplazar la emisión de más de 1.500 toneladas de dióxido de carbono, 6.5 toneladas de dióxido de sulfuro, 3.2 toneladas de óxidos del nitrógeno, y 60 libras de mercurio.
2. Desarrollo económico local.
3. Tecnología modular y escalable.
4. Estabilidad del costo de la energía.
5. Reducción en la dependencia de combustibles importados.
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