La energía eléctrica es indispensable en la vida diaria de las personas, una gran parte de la población tiene acceso a ella y cada día la demanda de la misma se incrementa. La forma más común para transformarla es con la conversión de residuos fósiles, la cual genera mucha contaminación.
En mi trabajo de investigación explicaré cómo podemos transformar energía eólica en eléctrica, la cual es una alternativa menos contaminante.
En el desarrollo de este trabajo se explicará qué es, cómo se transforma en eléctrica, los beneficios y complicaciones, cómo se utiliza actualmente en el país y en el resto del mundo y algunos datos importantes sobre el conocimiento general de las personas sobre este tema.
En México hay muchas formas de crear energía eléctrica. Sin embargo, la mayoría de ellas contaminan el medio ambiente, son un riesgo para la salud y la gente no lo sabe.
Energía Eléctrica
Se trata de un tipo de energía creada como consecuencia de la diferencia de potencial existente entre dos puntos dentro de un sistema, ya sea un cuerpo pequeño o un tendido eléctrico de muchos kilómetros. Existe energía eléctrica en movimiento que la denominaremos corriente eléctrica y energía eléctrica sin movimiento o energía estática.
La energía eléctrica en movimiento o corriente eléctrica es usada para todo tipo de usos en nuestros días puesto que ésta se puede transformar en otro tipo de energías, como energía calorífica o térmica, energía lumínica o luz o energía mecánica.
Energía Eólica.
Corresponde con aquella energía creada a partir de las corrientes de viento existentes en la atmósfera, es decir, es la energía cinética que presentan las corrientes de aire obtenida a partir de aparatos especiales para este fin como son los aerogeneradores para obtener otro tipo de energía, generalmente corriente eléctrica o energía eléctrica.
Esa energía eléctrica obtenida de la naturaleza que resulta renovable y verde, se está convirtiendo cada vez en más competitiva y barata lo que está ayudando a que se implante cada vez más.
¿Cómo transformar energía eólica en energía eléctrica?
A través de un aerogenerador que transforma la energía cinética de las corrientes de aire en energía eléctrica. El proceso de extracción se realiza principalmente gracias al rotor, que transforma la energía cinética en energía mecánica, y al generador, que transforma dicha energía mecánica en eléctrica. Hablamos de una energía renovable, eficiente, madura y segura clave para la transición energética y la descarbonización de la economía.
Para aprovechar la energía cinética del viento y convertirla en energía eléctrica, es necesario, tal y como ya hemos comentado, el uso de un aerogenerador. El óptimo aprovechamiento de estos gigantes —suelen tener entre 80 y 120 metros de altura— depende de la fuerza del viento. Por ello, los parques eólicos, que agrupan un gran número de aerogeneradores y hacen posible la obtención de esta energía en grandes cantidades, deben implantarse en lugares donde la presencia del viento sea predominante. Los aerogeneradores han de orientarse en la dirección del viento —esto sucede gracias a una veleta que se encuentra en la góndola—. A partir de ahí, la fuerza de las corrientes de aire pondrá en funcionamiento las tres principales partes del aerogenerador:
Cada uno de los aerogeneradores que componen un parque eólico están unidos entre sí por cables subterráneos que llevan la energía eléctrica a una subestación transformadora. De ahí es transportada a los hogares, las fábricas o las escuelas, entre otros, a través de las redes de distribución de las distintas compañías eléctricas.
Tipos de energía eólica
En la actualidad, existen dos tipos de energía eólica en función del lugar donde se instalan los aerogeneradores:
Costo de un parque eólico
La estimación en costo de un sistema eólico es de unos 1,000 a 3,000 dólares por kilowatt. La energía eólica tiene una mejor relación costo / beneficio entre más grande sea el tamaño del rotor. Aunque las turbinas pequeñas tengan un costo inicial menor, son proporcionalmente más caras.[1]
El coste para un aerogenerador de escala industrial es de alrededor de $ 1.3 millones a $ 2.2 millones por MW de capacidad instalada. La mayoría de las turbinas instaladas a escala comercial hoy en día son de 2 MW. El coste total para la instalación de una turbina eólica a escala comercial puede variar dependiendo del número de turbinas a instalar:
Está demostrado que la energía eólica es una de las más eficientes, de hecho suele estar por encima de la energía solar. Sin embargo, es cierto que la instalación de paneles solares es mucho más habitual que la instalación de aerogeneradores.
Las principales causas de esto son: el precio tan elevado de la tecnología y la inversión inicial. Frente a esto, las nuevas normativas favorecen la instalación de las energías renovables creando cada vez más conciencia sobre la importancia de llevar un estilo de vida respetuoso con el medio ambiente.
Al hablar de una instalación doméstica básica, la inversión total de apostar por la energía eólica, puede estar entre los $40,000 MXN y los $80,000 MXN. Las instalaciones residenciales más complejas pueden alcanzar precios de entre $100,000 MXN y más de $120,000 MXN.[2]
Energía eólica en México
De acuerdo con la Secretaría de Energía (SENER), la capacidad instalada, es decir, la máxima potencia de las centrales eólicas en México registradas en el 2021 fue de 8,861.575 Megawatts (MW).
En México sólo se cuenta con nueve estados productores de energía eólica, siendo Oaxaca el principal generador, en el año 2021 registró 2,749 MW, que equivale a 10% de la producción total del país. En menor medida, los estados de Tamaulipas, Jalisco, Nuevo León, Chiapas, Baja California, San Luis Potosí, Sonora y Quintana Roo también cuentan con centrales eólicas.
A nivel mundial, México no figura dentro de los principales países que utilizan el viento para fines energéticos. De acuerdo con el informe del Global Wind Energy Council, China es el principal generador, en 2020 contaba con una capacidad instalada de 4278,324 Megawatts (MW), seguido de Estados Unidos, Alemania e India, cuya capacidad instalada es de 122,275 MW, 55,122 MW, y 38,625 MW, respectivamente. La capacidad instalada de México es de 6,789 MW.
Durante los próximos 24 años se espera en México una inversión de 2 mil millones de dólares anuales para la producción de energía eólica, con esta cifra se prevé que el viento será la principal fuente de energía renovable en nuestro país en el año 2033. El crecimiento de energía eólica en México se frenará a partir del 2022. México llegará a una capacidad instalada de 7mil 800 megawatts eólicos al cierre del 2021, lo que implicará un incremento anual de 9%, con un aumento máximo de 700 megawatts que entrarán en operación a lo largo del año.[3]
En producción independiente, proyectos como Oaxaca I-IV y Sureste II muestran que la tecnología eólica es una solución eficaz para proveer de energía a los Suministradores de Servicios Básicos mediante procesos de subastas de largo plazo, a un precio competitivo.
La apuesta por la energía eólica de más de 200 empresas de múltiples sectores, incluyendo gran industria, son un claro ejemplo de que esta tecnología deberá continuar siendo una solución competitiva para los Usuarios Calificados en el nuevo esquema. El hecho de que empresas como Grupo Peñoles, Cemex, Bimbo o Walmart, entre muchas otras, opten por esta tecnología para reducir sus costos hoy, y darle mayor certidumbre a los de mañana, es otra muestra del valor que el recurso eólico en México aporta a la economía nacional.
Por ello, con el fin de aprovechar el potencial eólico más eficiente con el que cuenta el país y contribuir a la sustentabilidad y diversificación de la matriz de generación, la nueva arquitectura del sector eléctrico debe de llevar a cabo una serie de acciones clave:
La energía eólica en el mundo
La energía eólica instalada en el mundo creció en 2021 hasta situarse en 837 GW, según datos del Global Wind Energy Council (GWEC), y ayudando al mundo a evitar más de 1.200 millones de toneladas de CO2 al año. 2021 ha sido, hasta el momento, el segundo mejor año de la historia para la industria eólica mundial con 93,6 GW de nueva capacidad instalada, por detrás del crecimiento récord de 2020, que fue un 1,8 % superior. China, Estados Unidos, Alemania, India y España son los primeros productores mundiales.
WWEA: World Wind Energy Association (Asociación mundial de energía eólica)
La Asociación Mundial de Energía Eólica (WWEA) es una asociación internacional sin fines de lucro que representa y une el sector de la energía eólica en todo el mundo, con miembros en 100 países, entre ellos las asociaciones nacionales y regionales de energía eólica y otros miembros como fabricantes, proveedores, desarrolladores de parques eólicos, organizaciones no gubernamentales, organismos públicos, científicos e institutos de investigación, así como individuos. La organización trabaja para la promoción y el despliegue a nivel mundial de la tecnología de la energía eólica como una piedra angular de un futuro sistema energético totalmente basados en energías renovables.
Membresía
Existen distintos tipos de membresía:
La WWEA cuenta con 600 miembros en 100 países y en todos los continentes[7]
[1] https://www.iies.es/single-post/qu%C3%A9-es-la-energ%C3%ADa-e%C3%B3lica-c%C3%B3mo-se-transforma-en-electricidad-y-cu%C3%A1les-son-sus-ventajas
[2] https://www.cronoshare.com.mx/cuanto cuesta/instalar-aerogenerador
[3] https://www.oise.mx/eolica
[4] https://amdee.org/Publicaciones/AMDEE-PwC-El-potencial-eolico-mexicano.pdf
[5] https://aeeolica.org/sobre-la-eolica/la-eolica-en-el-mundo/
[6] https://aeeolica.org/sobre-la-eolica/la-eolica-en-el-mundo/
[7] https://es.wikipedia.org/wiki/Asociaci%C3%B3n_Mundial_de_Energ%C3%ADa_E%C3%B3lica
Dar a conocer una forma de generar energía eléctrica que no contamine el medio ambiente.
Presentar a la mayor cantidad de personas de mi escuela y comunidad los beneficios de utilizar una energía limpia.
Si logramos dar a conocer una forma de generar energía eléctrica que no contamine entonces podríamos concientizar a las personas de utilizar energías limpias para cuidar el medio ambiente.
Para realizar este estudio se realizaron diferentes activades, como investigación en una biblioteca, fuentes electrónicas, encuestas a personas y una entrevista a un experto, todo esto permitió tener el conocimiento pleno de la transformación de la energía eólica en eléctrica, desde los conceptos, hasta el uso actual en nuestro país.
Libro consultado:
Autor: M. Castro Gil, A. Colmenar Santos y C. Sánchez Naranjo
El uso de la energía eólica es uno de los métodos de aprovechamiento de energías renovables más antiguos, en su empleo industrial como bombeo de agua y molino de grano. Hoy en día, estamos ya en la era de su aprovechamiento comercial como producto de energía eléctrica.
En la actualidad se fabrican aerogeneradores comerciales en diversos países industrializados (principalmente en Europa y Estados Unidos), cómo potencias que van desde pocos kilovatios hasta varios cientos, llegándose incluso a alcanzar varios megavatios en determinados prototipos.
El viento se produce debido a la variación de presión atmosférica que de forma continua existe en el planeta. Por ello, el aire no puede estar nunca en reposo y se desplaza sin cesar, originando de esta manera una corriente o flujo denominado viento.
El viento se define en su función de velocidad y de su dirección. En general, sopla de las zonas de alta presión a las de baja presión, como resultado de la expansión y convección del aire al absorber la tierra la radiación solar, modificándose su dirección en función de la rotación del planeta (hacia la derecha en el hemisferio norte y hacia la izquierda en el sur), de la radiación solar y del efecto centrífugo de la Tierra.
La atmósfera se divide verticalmente en varias capas horizontales, según una división basada principalmente en la temperatura. El fenómeno más interesante para su aprovechamiento energético, el viento en la superficie, se produce en la capa más baja de la atmósfera, la troposfera, que tiene un espesor de unos 8 km en los polos y unos 16 en el Ecuador. Desde el punto de vista de la energía eólica, interesa únicamente el viento que se produce en unos pocos centenares de metros en la parte más baja de la troposfera.
La denominación de los diferentes tipos de aerogeneradores depende de ma geometría de los mismos, así como de la forma en que el viento incide sobre las palas o hélices.
En general, los aerogeneradores se pueden dividir en varios tipos: de eje horizontal, de eje vertical y concentradores. La clasificación se hace con base a los aspectos geométricos del diseño.
-Aerogeneradores de eje horizontal: en ellos la fuerza predominante es lateral
-Aerogeneradores de eje vertical: la ventaja fundamental de estos aerogeneradores es que captan viento en cualquiera de las direcciones, por lo que no necesitan control de orientación al mismo.
-Concentradores: permiten el uso de turbinas que interceptan el paso del viento, el cual se concentra por medio de deflectores u otros sistemas mecánicos fuera de la zona del rotor.
El impacto medioambiental de la energía eólica está centrado en 3 apartados, los cuales tendrán mayor o menor importancia dependiendo de la localización de cada instalación:
-Flora y fauna
-Visual
-Ruido
Para la flora, será por la instalación de molinos, movimiento de tierras, accesos, cimentaciones, caminos, cursos de agua, etcétera.
Sobre la avifauna, existen casos puntuales de colisiones de aves con molinos, que debido a causas exógenas hacen que el índice de mortandad supere el provocado por otro tipo de obstáculos, como son los cables de alta tensión, antenas, etc.
Respecto al impacto visual, cualquier estructura recortada vertical con partes móviles destaca en el paisaje y atrae la atención del observador.
Sobre el impacto del ruido que hacen los aerogeneradores durante su funcionamiento puede dividirse en dos tipos, en función de la naturaleza de su fuente: ruido mecánico procedente del generador y ruido aerodinámico producido por el movimiento de las palas.
Libro consultado:
César Ángeles-Camacho, Oscar Jaramillo Salgado
Generadores eoloeléctricos modernos
El primer uso de un molino de viento para generar electricidad fue un sistema construido en Cleveland, Ohio, en 1888 por Charles F. Brush. La máquina de Brush era un molino de poste con 144 aspas fabricadas de cedro y un rotor de 17 metros de diámetro, con una gran colaboración con bisagra para orientar el rotor fuera de la dirección del viento.
El molino de viento de Brush fue el primero en incorporar una caja de velocidades.
Granjas eólicas
Hay varias cosas a considerar al elegir la ubicación exacta y el diseño de un parque eólico. La naturaleza misma suele ser un excelente guía para encontrar un sitio adecuado para la instalación de turbinas Eólicas. Si hay árboles y arbustos en la zona, es posible obtener una buena pista sobre la dirección predominante del viento. Si observamos a lo largo de un litoral, veremos que siglos de erosión han trabajado en una dirección particular. Si ya existen aerogeneradores en la zona, sus resultados de producción son una excelente guía para conocer las condiciones de viento locales. En países como Dinamarca o Alemania, donde a menudo se encuentra un gran número de aerogeneradores dispersos en el campo, los fabricantes puedes ofrecer resultados garantizados de producción sobre la base de cálculos eólicos realizados en el sitio.
Una vez que las pruebas han demostrado que el recurso eólico en la región es suficiente para considerar la construcción de una granja eólica o un parque eólico, es necesario marcar la ruta a seguir para completar el proyecto desde su concepción hasta la puesta en marcha del parque eólico.
Energía eólica en zonas urbanas
Los grandes aerogeneradores se han convertido en elementos cada vez más familiares en los paisajes rurales, alejados de las zonas urbanas.
Las condiciones de generaciones de energia eólica en entornos urbanos son más complejas que en zonas abiertas o en las cimas de las montañas, ya que la velocidad del viento es menor y su flujo más turbulento. Así, la eficacia de las turbinas depende de factores como la localización geográfica del edificio, las construcciones que los rodean o la forma de su tejado. Para la explotación de energía eólica en zonas urbanas existe principalmente 3 tipos de instalaciones.
Economía de la energía eólica
Del costo de inversión de una central eoloeléctrica, cerca del 75% corresponde al de los aerogeneradores (máquina eólica y torre), el 14% al sistema eléctrico, a la obra civil correspondiente 6% y al resto a licitaciones y permisos (1%), desarrollo en ingeniería (1%), gestión (1%) e imponderables (2%).
Impacto ambiental
El uso de la energía eólica reduce la emisión de gases de efecto invernadero y (CO2). Las centrales eólicas consumen muy pequeñas cantidades de agua y no emiten óxidos de nitrógeno (NOx), ozono, partículas u otros tipos de sustancias dañinas al medio ambiente.
El uso de suelo de una central es aproximadamente 1%, por lo que las actividades agropecuarias pueden seguir su curso.
Energía eólica en México
El recurso eólico de México aún no ha sido cuantificado con precisión; sin embargo, con base en mediciones de superficie y algunos mapas eólicos, se sabe que el recuerso eólico del país es abundante y que puede superar al de varios países que hoy en día son líderes en generación eoloeléctrica.
En México, desde hace varios años se han realizado estudios de prospección del recurso eólico, detectando zonas con un buen potencial eólico.
Libro consultado:
Chris Woodford
BLUME
Energía eléctrica
¿Qué tiene en común todos los combustibles, desde fósiles y la energía solar hasta la nuclear y la bioenergía? Que pueden convertirse en electricidad. La electricidad es el tipo de energía más útil para nosotros. Podemos desplazarla fácilmente de un lugar a otro a través de los cables de alta tensión y convertirla en casi cualquier tipo de energía, entre ellas la luz, el movimiento, el sonido y el calor.
Las torres de alta tensión de la red eléctrica
Los cables transportan energía eléctrica desde una central donde se produce hasta las casas, oficinas y fábricas dónde se utiliza. En las zonas rurales, los cables pasan por unos mástiles altos llamados torres de alta tensión. En cada trozo de cable por donde por el cual pasa la electricidad, se pierde un poco de energía. Transportar electricidad a muy altos voltajes ayuda a reducir la cantidad de energía perdida.
Viento
El Sol es el motor que hace funcionar nuestro sistema meteorológico. Calienta la Tierra de forma desigual, causando vientos violentos que forman las olas de los océanos y rige la circulación del agua entre la superficie terrestre y la atmósfera. Los seres humanos han aprovechado este tipo de energía desde que los molinos de viento y las ruedas hidráulicas se utilizaron por primera vez en la antigüedad. A medida que se agotan las reservas de combustibles fósiles, las energías eólicas e hidráulicas vuelven a cobrar importancia y al ser fuentes de energía renovables, nunca se agotarán.
Energía Eólica
San Gorgiono Pass en California, Estados Unidos, es la ubicación ideal para esta granja de 3,500 turbinas. Es un canal amplio y vacío entre dos cordilleras, por el cual aúllan fuertes vientos durante la mayor parte del año.
Generador de viento
Unas máquinas llamadas turbinas captan la energía cinética del agua y el viento en movimiento y la convierten en electricidad. Una turbina eléctrica normal produce 2 megavatios de potencia, lo suficiente para abastecer a 1,000 hogares.
La Energía en el Mundo
El mundo es un lugar ávido de energía. Sin embargo, las reservas de petróleo, gas y carbón no están distribuidas uniformemente, lo cual significa que algunos países producen más de lo que necesitan, mientras que otros necesitan más de lo que pueden producir.
-Latinoamérica produce un 42% más de la que utiliza.
-Las fábricas eólicas pueden ocupar amplias zonas del paisaje, así que las turbinas construidas en el mar son cada vez más populares. Una de las fábricas eólicas en alta más importante, ubicada a 17 km de la costa de Dinamarca en el mar del Norte, cuenta con 80 molinos de viento. Cada molino produce 2 megavatios de potencia, lo suficiente para abastecer 2,000 hogares.
-La energía eólica es la que crece a mayor velocidad en el mundo.
-Una de cada 4 personas en el mundo no tienen acceso a la electricidad.
Evidencia de visita a la Biblioteca Vasconcelos:
Visité el museo Tezozómoc del Instituto Politécnico Nacional, el cual tiene muchas actividades de ciencia y matemáticas, me divertí mucho con todas las actividades interactivas que tenía. En mi visita vi un brazo robótico que tenía distintas actividades, una de ellas era tomar cosas y acomodarlas y al final ponía música y hacía bailar a un robot pequeño; también observé muchos objetos que utiliza la CFE (Comisión Federal de Electricidad), eran diferentes turbinas, motores, etcétera. En la sección de matemáticas vi el funcionamiento de la campana de Gauss, mecanismos para formar figuras con jabón, bloques de madera para hacer figuras y secciones que explicaban fórmulas matemáticas, en otra sala del museo se explicaban los sismos y había simulaciones que movían piezas dependiendo si el sismo estaba en el eje x, eje y o eje z. Por último, visité la sección de energía en dónde había maquetas que mostraban cómo se puede transformar la energía eólica en energía eléctrica por medio de aerogeneradores, al prender los aerogeneradores con el aire, esto tenían conexiones y un trasformador que permitía que la energía eléctrica llegará a la casita y ésta tuviera luz y las herramientas y la cerca eléctrica funcionarán, entre más aire se generaba en los aerogeneradores más intensa era la electricidad, cuando era menos intenso el aire la electricidad bajaba su intensidad.
Se realizó una encuesta de 10 preguntas a 10 personas de la comunidad para conocer si la gente en general sabe el concepto de energía eólica y su uso y como en su vida diaria utilizan la energía eléctrica. A continuación, se muestran los resultados de esta encuesta:
En esta pregunta podemos observar que la mayoría es empleada y sólo pocas personas se dedican al hogar o a otra actividad.
En las respuestas de esta pregunta podemos observar que muchas personas no estarían interesadas en probar nuevas fuentes de energía si es más cara a pesar de que pueda ser una que ayude a tener menos contaminación y tener más beneficios ambientales.
Con este trabajo obtuve información valiosa para evidenciar tanto en mi comunidad como en mi familia que es mejor utilizar la energía eólica para la generación de energía eléctrica.
Con este trabajo obtuve información valiosa para evidenciar tanto en mi comunidad como en mi familia que es mejor utilizar la energía eólica para la generación de energía eléctrica.
Aprendí que en México la CFE expone que es más caro usar energía eólica que el uso de fósiles para para generar energía eléctrica, aunque la contaminación al medio ambiente es significativamente menor. Una turbina eléctrica normal produce 2 megavatios de potencia, lo suficiente para abastecer a 1,000 hogares.
http://www.cva.itesm.mx/biblioteca/pagina_con_formato_version_oct/apa.htm
