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ENERGÍA EÓLICA TEORÍA Y CONCEPTOS CAPEV 15 - 2013 Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado Investigador Titular A INSTITUTO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE LA UNAM.

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1 ENERGÍA EÓLICA TEORÍA Y CONCEPTOS CAPEV Dr. Oscar Alfredo Jaramillo Salgado Investigador Titular A INSTITUTO DE ENERGÍAS RENOVABLES DE LA UNAM 23 de septiembre de 2013 Temixco, Morelos, MÉXICO

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3 Aspectos e impactos medioambientales Interacción con la avifauna Impacto visual Ruido acústico Ruido eléctrico (interferencia electromagnética) Impacto ambiental del uso de suelo Otras consideraciones Contenido de la presentación

4 Aspectos e impactos medioambientales Existe un amplio consenso sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones eólicas y los ecosistemas naturales. En comparación con las fuentes de energía convencionales, los impactos ambientales de la energía eólica son locales y, por lo tanto, se pueden monitorear y mitigar con relativa facilidad. Las turbinas eólicas no emiten sustancias tóxicas o gases, por lo que no causan contaminación del aire, del agua y del suelo, y no contribuyen al efecto invernadero y al calentamiento global. Aún así, existen ciertos impactos derivados del aprovechamiento de la energía eólica que no deben obviarse en el diseño de un proyecto eólico. Aspectos Ambientales Los potenciales impactos negativos de la energía eólica pueden dividirse en las siguientes categorías: Interacción de la fauna y avifauna con las turbinas de viento Ruido acústico de las turbinas eólicas Impacto visual de turbinas de viento Efectos de interferencia electromagnética de turbinas de viento Impacto del uso de tierra por el sistema de energía de viento Otras consideraciones

5 Aspectos e impactos medioambientales

6 La construcción hace que la fauna (mamíferos superiores principalmente), durante la fase de construcción, se desplace temporalmente pero se ha comprobado que, finalizada la obra, vuelve al área del parque eólico a pesar del ruido y de las labores de mantenimiento en la instalación. Esto incluye a las aves locales, no así a las migratorias que, en caso de transitar, son previsiblemente más afectadas por el riesgo de colisión contra las aspas, torres y tendidos eléctricos; si bien, esto depende de su tamaño, tipo de visión y agilidad de vuelo. Los datos disponibles indican que, aún en zonas de paso de grandes bandadas de aves migratorias, los impactos observados son pequeños y los riesgos para aves locales o animales voladores nativos son casi nulos. Interacción de la fauna y avifauna con las turbinas de viento

7 Aspectos e impactos medioambientales Interacción con la avifauna Las aves y los murciélagos puede colisionar con turbinas de viento, como lo hacen con cualquier estructuras en su ruta. A finales de 1980 el impacto ecológico de las turbinas de viento sobre población avifauna se ha convertido en una cuestión de preocupación. Estudios realizados en el área Altamont pass, ubicado a 90 km al este de San Francisco, California, indicaron altos niveles de mortalidad de las aves debido a la colisión con turbinas de viento. Las especies en juego eran halcones cola roja y águilas calvas, que están presentes todo el año en esta área. Informes de esta mortalidad de avifauna en Altamont pass ha planteado serias preocupaciones a los ecologistas y los desarrolladores de granja de viento, en los años subsiguientes. Las experiencias pasadas de Altamont fueron exagerados y extrapoladas. Como resultado, fueron custodiadas incluso las propuestas de proyectos de energía eólica en otros sitios, temiendo que la evolución de la futura propuesta también pudiera tener efectos similares en el ecosistema. Varios estudios sobre el efecto de turbinas de viento sobre población de avifauna se han realizado en los últimos años, entre los que destacan los realizados por the National Renewable Energy Laboratory-USA. Por ahora, se ha establecido que este es un problema de sitio específico y no se pueden extrapolar los datos relacionados a un diseño de sitio, la especie, la turbina y la granja particular para caracterizar la interacción de aves con la turbina de viento en otros lugares. Estudios detallados han establecido que sólo unos pocos sitios con potencial viento alrededor del mundo tienen este riesgo a la población de avifauna.

8 Aspectos e impactos medioambientales Resultados de estudios previos se pueden utilizar para desarrollar un índice de riesgo de colisión de aves con turbinas de viento. El índice de riesgo de colisión para un determinada especie de aves está dada por donde U es la media del uso por una especie ajustar el sesgo de la visibilidad, Pf es la fracción de las observaciones totales en el que la actividad de un individuo está volando, y PT es la fracción de todas las observaciones de altura de vuelo procedente en virtud de la banda de altura barrida por las turbinas. Por ejemplo, supongamos que las observaciones promedio de una determinada especie, en un estudio es 0,20. Sea el factor de ajuste de visibilidad de sesgo 0,25, lo que significa que una cuarta parte de las aves realmente presentes en el estudio se observa durante la investigación. Por lo tanto el uso estimado del sitio por los pájaros, ajustado para factor de visibilidad es 0.20/0.25 = 0,8. Si la especie se encuentra volando en el área durante el 70 por ciento del tiempo en que el 28 por ciento lo hace a la altura del barrido del rotor de la turbina, el índice de riesgo está dada por Debe garantizarse que el índice de riesgo es bajo el límite permitido por la legislación ambiental, enmarcada por los organismos reguladores.

9 Aspectos e impactos medioambientales El riesgo para la avifauna en un sitio determinado puede reducirse hasta cierto punto por el diseño óptimo de la granja eólica y la configuración de turbinas individuales. Si se identifica la ruta de migración de las aves y las correspondientes condiciones climáticas, las turbinas pueden establecerse fuera de tal manera que existen los espacios para que puedan pasar las aves. En zonas de migración, las turbinas pueden ser espaciadas ampliamente dejando claro la ruta para la migración y, por lo tanto, el riesgo de colisión de aves puede minimizarse. La agudeza visual de las aves es un factor crítico que influyen en la interacción de los aerogeneradores. Una amplia investigación ha sido realizada por el Dr. Hugh McIsaac quien encontró que las aves rapaces pueden ver las palas de turbina con una anchura media de 0,6 m, incluso desde una distancia de 1 km. Sin embargo, como las palas al iniciar la rotación, la visibilidad se reduce como resultado de desenfoque.

10 Aspectos e impactos medioambientales El contraste es otro factor que influye en la visibilidad. A fin de hacer los componentes móviles claramente visible, el contraste entre los módulos y el fondo debe ser alto. Por lo tanto para hacer las palas de turbina más visibles, se pueden pintar las palas de la turbina en un patrón con mucho contrastante. El ruido también puede utilizarse como una herramienta eficaz para hacer que la turbina más detectable para la aves, especialmente durante las horas de la noche. Las turbinas modernas son menos ruidosos y el nivel de ruido inherente de estas turbinas no mantiene lejos de las aves. Incluso se hizo esfuerzos para conectar dispositivos independientes en el rotor que pueden generar ruido en los niveles que provocan sobresalto de las aves y llamar así su atención

11 Aspectos e impactos medioambientales

12 Al examinar las cuestiones de mortandad de avifauna por turbinas de viento, es lógico considerar los efectos de otras tecnologías de generación sobre el medio ambiente. Por ejemplo, las emisiones de efecto invernadero, la lluvia ácida y la contaminación resultante de las plantas de carbón que presentan más grandes efectos sobre el medio ambiente y el ecosistema, que las turbinas de viento. Cambios en el patrón de clima debido al calentamiento global amenazan muchas especies sensibles. Aunque es relativamente pequeño número de aves que mueren debido a la colisión con turbinas de viento, las comunidades ecológicas alrededor de todo el mundo están haciendo todo lo posible para resolver este problema de mortalidad de la avifauna. Por ejemplo, la Asociación estadounidense de energía de viento (AWEA), en coordinación con las organizaciones de investigación y los grupos industriales, ha establecido una fuerza de tarea ambiental para hacer frente a este problema. Del mismo modo, en Reino Unido, la unidad de soporte de tecnología de energía (ETSU Energy Technology Support Unit) bajo el departamento de comercio e industria ha iniciado actividades para reducir las muertes de avifauna debido a proyectos de energía del viento.

13 Aspectos e impactos medioambientales El desarrollo de la energía de viento puede afectar negativamente a las aves en las siguientes modalidades: Mortalidad por electrocución y colisión Cambio de hábitos de alimentarios y modificación de hábitos de migración Reducción de hábitat disponible (durante los primeros años) Se debe también señalar que, al mismo tiempo el desarrollo de la energía de viento de aves tiene los siguientes efectos benéficos sobre las aves: Protección de tierra para evitar la pérdida de hábitat Protección contra caza furtiva Protección contra depredadores

14 Aspectos e impactos medioambientales Varios estudios recientes se han dirigido específicamente al asunto de medidas para la minimización del impacto de sistemas eólicos en la avifauna. El trabajo más detallado tiene lugar en California y ha sido apoyado por la Comisión de Energía de California y la Asociación Americana de Energía Eólica. En estos estudios se sugiere que: - Evitar los corredores de migración. Los corredores de migración y áreas de altas concentraciones de aves generalmente deben evitarse para las instalaciones eólicas a menos que haya suficiente evidencia de patrones de vuelo locales que indiquen que el riesgo de mortalidad de aves es bajo. - Menos turbinas, turbinas más grandes. Para una capacidad de energía deseada, turbinas más grandes pueden ser beneficiosas por encima de muchas turbinas pequeñas lo que reduce el número de estructuras en la granja eólica - Evitar los micro-hábitat. Los micro-hábitats o las zonas de vuelo deben ser evitadas cuando se instalan turbinas eólicas. - Diseños de torre alternos. Se deben modificar los arreglos de torres existentes para reducir las oportunidades de que las aves se posen a descansar sobre estos.

15 Aspectos e impactos medioambientales -Reubicar los nidos. Los nidos (sobre todo de aves de rapiña) encontrados en estructuras deben ser movidos a un hábitat mas idóneo fuera de las instalaciones eólicas. -Manejo de aves de presa. Donde es apropiado, el manejo de la avifauna de presa debe ser controlado mediante sistemas disuasivos como ruido o adornos vivos para ahuyentar a la presas de las granjas eólicas existentes -Líneas eléctricas ocultas. Las líneas eléctricas deben ser subterráneas cuando es posible. Los sistemas nuevos de distribución eléctrica deben ser diseñados para prevenir electrocuciones de aves -Estudios específicos de la mitigación del sitio. La causa y efecto de las interacciones con aves con las instalaciones eólicas deben ser examinadas para determinar la manera en la cual las colisiones ocurren y deben ser identificada y empleada un plan de mitigación -Conservación de hábitat alternativos. Las condiciones del hábitat que benefician a las especies afectadas deben ser mantenidas para protegerlas de otros usos de la tierra mas dañinos.

16 Aspectos e impactos medioambientales Cuentas de del uso del paso de los pájaros. Bajo este estudio, un observador documenta el comportamiento y el número de aves usando el área del emplazamiento eólico. Esto se lleva acabo bajo una larga campaña usando métodos estándar, tal que los resultados pueden ser comparados con la cuenta de utilización de otros estudios de aves. Los comportamientos que deben notarse son: vuelo, descanso en estructuras, elevación de vuelo, patrones de caza de aves de rapiña y comportamiento de aves depredadas, alimentación, y acciones cercanas (50 m o menos) a las estructuras eólicas. La tasa de utilización es definida como el número de aves usando el área durante un tiempo dado. Este esta basado en el conteo de utilización de aves. Entonces:

17 Aspectos e impactos medioambientales La mortalidad de aves es definida como el número de muertes observadas, por unidad de área. Por lo tanto: El riesgo de aves es una medida de la probabilidad que un pájaro que usa el área en cuestión perderá la vida. El riesgo de aves se puede utilizar para comparar las diferencias de riesgo para muchas variables diferentes: es decir, distancias entre instalaciones, especie de aves que se observaron; altura y área de barrido del rotor, tipos de estructura de la turbina. Se puede utilizar para comparar los riesgos entre áreas de recursos de viento y con otros tipos de servicios tales como carreteras, líneas eléctricas y TV y torres de transmisión de radio.

18 Aspectos e impactos medioambientales Las horas de barrido del rotor se define como: Este parámetro combina el tamaño del área del rotor con el tiempo que este opera. El segundo parámetro, rotor swept hour risk (RSHR) permite una comparación de los riesgos asociados con diferentes áreas de barrido del rotor, o tamaño de turbinas, en relación al tiempo que estos operan. Este es definido por: En resumen, se debe señalar que incluso, si la investigación inicial indica que un proyecto de energía del viento es poco probable que afecte seriamente a las poblaciones de aves, se podría necesitar estudios adicionales para comprobar esta conclusión. Estos podrían incluir el control de poblaciones de aves antes de comenzar el proyecto, observando, a continuación, simultáneamente tanto en una zona de control y en el sitio de viento durante la construcción y la operación inicial. En ciertos casos, el control operativo podría tener que continuar durante años.

19 Aspectos e impactos medioambientales Emisión de ruido Como cualquier otro sistema mecánico rotativos, las turbinas de viento también crean algún ruido durante su operación. El ruido era un grave problema con los diseños de turbina en los años 80. Durante ese tiempo, impactos ambientales por ruido no eran motivo de preocupación como lo son hoy. Algunas de las turbinas construidas durante este período fueron muy ruidosas y podrían molestar a las personas incluso a distancias lejanas. En los últimos años, la emisión de ruido de turbinas de viento ha atraído en más de una forma la atención de los grupos ambientalistas, autoridades de reglamentación y la industria eólica. Seguido de un número de modificación de diseño en los años anteriores y como resultado, la turbina eólica moderna es más silenciosa. Cualquier sonido no deseado puede ser considerado como ruido. Los ruidos generados por una turbina de viento pueden ser de banda amplia, tonal, baja frecuencia o impulsivo. Ruidos tonales tienen frecuencias discretas, mientras que los ruidos de banda ancha tienen frecuencia continua por encima de un nivel de 100 Hz. La turbina también puede producir ruidos con baja frecuencia que van desde Hz junto con los debido a impulsos acústicos momentáneos. La magnitud del ruido puede ser expresada en términos de nivel de presión de sonido o nivel de potencia acústica.

20 Aspectos e impactos medioambientales Hay cuatro tipos de ruido que puede ser generados por la operación de la turbina de viento: tonal, banda ancha, de baja frecuencia y impulsivo. Ruido tonal es definido como ruido en frecuencias discretas. Es causada por los componentes de la turbina de viento como el roce de engranajes, inestabilidades no lineales de la capa límite interactuando con una superficie de la pala del rotor, por vórtice en la punta de la pala, o flujo inestable pasando por agujeros o hendiduras Banda ancha. Este es el ruido que se caracteriza por una distribución continua de presión de sonido con frecuencias superiores a 100 Hz. A menudo es causado por la interacción de los álabes de la turbina de viento con turbulencia atmosférica, y también es descrito como una característica de un 'silbido. Baja frecuencia. Esto describe el ruido con frecuencias en el rango de 20 a 100 Hz, principalmente asociado con turbinas sotavento. Es causada cuando la pala de la turbina encuentra deficiencias de flujo localizadas debido al flujo alrededor de una torre, estelas de otros rotores o las mismas palas del rotor, etc. Impulsivo. Este ruido se caracterizan por impulsos acústicos cortos o sonidos que varían en amplitud con el tiempo. Pueden ser causadas por la interacción del viento perturbado con las palas de la turbina y fluye alrededor de la torre de un aerogenerador a sotavento.

21 Aspectos e impactos medioambientales Dos tipos de sonidos se generan en la turbina de viento uno a partir de la mecánica y otro el ruido aerodinámico. El ruido mecánico es aportado por el movimiento relativo de componentes como la caja de engranes, generador, motores de seguimiento, ventiladores, bombas hidráulicas y otros accesorios.

22 Aspectos e impactos medioambientales

23 El ruido aerodinámico es en su mayoría de tipo de banda ancha con cierta cantidad de baja frecuencia o componentes incluso tonales. El típico ruido aerodinámico de una turbina de MW 2 puede estar en el nivel de 99,2 dB (A). La forma terminal de la punta de la pala, la relación de velocidad de punta, grosor del borde, superficie de la pala y distribución de giro son algunos de los factores que afectan el ruido aerodinámico.

24 Aspectos e impactos medioambientales La intensidad del ruido de la turbina, es un punto de interés en áreas residenciales, oficinas, etc. principalmente depende de la distancia entre el origen y el punto. A medida que aumenta la distancia entre el origen y el receptor, disminuye el nivel de presión. La ruta de propagación es otro factor que decide la intensidad del ruido. Para un terreno plano sin obstrucciones, es lógico asumir una ruta hemisférica para la propagación de ruido. Además, las características del suelo como cobertura vegetal, rugosidad de la superficie y factores climáticos como la temperatura, humedad, viento duración etc. puede afectar también a la propagación de ruido.

25 Aspectos e impactos medioambientales Para una estimación relativamente simple, podemos considerar la ruta de acceso de la propagación de ruido tipo hemisférica. Con esta hipótesis, el nivel de presión acústica LP a distancia R de una turbina de viento, irradiando ruido en una intensidad de LW y está dada por Donde α es el coeficiente de absorción acústica. En caso de sonido de la banda ancha, α puede tomarse como dB (A) / m.

26 Aspectos e impactos medioambientales La contaminación de ruido de turbinas de viento no es un problema grave. En la mayoría de los casos, el ruido de turbinas de viento no supera los límites permisibles. Una turbina grande a 250 metros de distancia produce un ruido equivalente al compresor de un refrigerador doméstico Aparte de la molestia de ruido monótono en pocos casos, no se informan problemas de salud debido al ruido de la turbina de viento. Se realizó un estudio en Europa, incorporando los dieciséis sitios de Dinamarca, Alemania y Países Bajos, y se mostró que sólo el 6,4% de los residentes sintieron que el ruido de las turbinas de viento como molesto.

27 Aspectos e impactos medioambientales Impacto de uso de suelo En proyectos grandes, las acciones que generan mayor número de impactos son las referidas a obras civiles: vías de acceso, cunetas, edificaciones de control y subestación. Todas estas intervenciones causan una alteración del suelo y de la cubierta vegetal y, en ocasiones, pequeñas modificaciones geomorfológicas por desmontes o aplanamientos. No obstante, en la mayoría de los casos, el acceso principal son carreteras ya existentes.

28 Aspectos e impactos medioambientales El uso de los suelos a menudo es tema de discusión con respecto al desarrollo de plantas eólicas, instalaciones que han sido criticadas por usar terrenos extensos. La experiencia de campo en los Estados Unidos indica que la mayoría de los proyectos ocupan menos de ocho hectáreas por megavatio; sin embargo, es importante observar, cuando se habla de las tierras usadas por los parques eólicos, que muy poca de ella realmente se ocupa: la tecnología hace que se preste, perfectamente, para compartirla con otras actividades como el pastoreo y la agricultura. En términos de ocupación real de la tierra, un parque eólico, requiere de un 1 a un 5% del terreno para las turbinas y vías de acceso. El resto del terreno se puede utilizar en otras actividades tradicionales.

29 Aspectos e impactos medioambientales Uso del agua Con respecto al consumo de agua, la energía eólica necesita mucha menos comparada con otras fuentes de generación. Mientras que las plantas térmicas ocupan mucha agua para el ciclo termodinámico, las turbinas eólicas sólo necesitan agua para limpiar las aspas en áreas secas, cuando la lluvia no lo hace. Se estima que la energía eólica consume 0,004 litros por kWh, frente a 1 ó 2 litros/kWh por las plantas térmicas.

30 Aspectos e impactos medioambientales Impacto visual Otra preocupación ambiental del desarrollo de la granja de viento es su impacto sobre la belleza escénica de los paisajes. Las turbinas de viento son estructuras altas instaladas en áreas abiertas, y son visualmente prominentes en el paisaje. Las turbinas pueden dominar la vista a 2 km, o incluso más. Como "la belleza está en los ojos de quien mira", algunos pueden considerar que los aerogeneradores permiten la generación de energía en una manera armoniosa con el entorno. Sin embargo, no debemos olvidar que es posible que algunas personas que podrían considerar a las turbinas como «una caja en un palo largo y algo horrible que da vueltas» y que erigida rompe con la belleza escénica del paisaje. Por lo tanto, las turbinas se deben integrarse naturalmente al paisaje para hacerlas visualmente atractivas y aceptables

31 Aspectos e impactos medioambientales Aparte de las características de la ubicación donde se propone la granja eólica, la visibilidad de la ubicación resulta clave para la ubicación e impacto visual. Por ejemplo, los picos de una montaña puede ser visibles desde una distancia lejana, considerando que las crestas pueden ser menos prominentes es posible por lo tanto utilizar el filo o contorno de la montaña para armonizar con el paisaje.

32 Aspectos e impactos medioambientales Un gran proyecto, compuesto por un número de turbinas encaja cómodamente en el paisaje, si son sub-agrupadas en varias unidades visualmente integrales y dispuestas en una bien definida geométrica o patrón. El número de turbinas, incluido en un clúster puede variar de un caso a otro dependiendo de las características del paisaje, pero normalmente 6 a 10 turbinas pueden hacer una unidad compacta. Es preferible tener espaciado uniforme entre las turbinas en paisajes abiertos para tener una imagen coherente.

33 Aspectos e impactos medioambientales

34 Interferencia Electrómagnética Otro aspecto que ha sido tema de discusión son las aeroturbinas con aspas de acero, ya que han sido señaladas como causa de interferencia electromagnética en ciertos casos, al interrumpir los sistemas de televisión, radio, microondas y de navegación. Debido a esto, los constructores han tenido que demostrar que ellas no causarán interferencias significativas en los nuevos sitios. No se espera que esto sea un serio impedimento para el desarrollo de las aeroturbinas, dado que la mayoría de las aspas en la actualidad, son de fibra de vidrio o de madera laminada, por lo cual producen un efecto mucho menor. Como otros grandes edificios, las turbinas eólicas pueden interferir con la transmisión de las ondas electromagnéticas. Básicamente, todos los tipos de sistemas de navegación o relacionados con la comunicación se ven afectados por esto. Como la interferencia se concentra en un área pequeña, se pueden evitar interferencias con rutas de enlace de radio de navegación o direccional eligiendo un sitio adecuado para la turbina. La situación es diferente con respecto a la recepción del radio público y televisión, como se utilizan prácticamente en todas partes

35 Aspectos e impactos medioambientales La zona de la interferencia puede ser estimada por medio de la siguiente fórmula

36 Aspectos e impactos medioambientales Hay una multitud de formas posibles mediante el cual una turbina de viento puede modular la señal de radio y causar interferencias. Se ha formulado situaciones donde casi cada parámetro de diseño de los sistema de turbinas de viento puede ser crítico para una radiofrecuencia específica. Pueden hacerse las siguientes observaciones generales sobre las variables más importantes de diseño: Tipo de máquina. Formas de onda diferentes se han observado en la interferencia generada por máquinas de eje horizontal y vertical. La mayor parte del trabajo de investigación se ha centrado en los efectos de interferencia de televisión. Dimensiones de la máquina. Las dimisiones globales, particularmente el diámetro del rotor, son importantes para el establecimiento de las bandas de frecuencia de radio donde se produzcan interferencias. Una gran máquina afectará HF, VHF, UHF y bandas de microondas, mientras que una máquina pequeña puede degradar la las transmisiones de UHF y microondas. Velocidad de rotación. La velocidad de rotación de la turbina eólica y el número de palas determinan las frecuencias de modulación de la señal de radio o de telecomunicaciones que pueden interferir. Si uno de estos coincide con un parámetro crítico en el receptor de radio o de telecomunicaciones, se incrementa la interferencia.

37 Aspectos e impactos medioambientales Construcción de la pala. La sección transversal de la pala y el material pueden ser significativos en la IEM. Por ejemplo, se han realizado las siguientes observaciones generales: La geometría de la hoja debe ser simple; lo ideal es una combinación de curvas simples que evite esquinas y bordes. En general, la dispersión por la fibra de vidrio es parcialmente transparente a ondas de radio. La adición de cualquier estructura metálica, como un pararrayos o la utilización de metal con fibra de vidrio pueden reducir drásticamente las ventajas de los materiales aislantes. Para evitar este problema, los componentes metálicos deben evitar bordes y esquinas. Ángulos de las palas y geometrías. La geometría en equipos más grandes, puede interferir con señales de microondas ya que se forman zonas estrechas por el seguimiento u orientación del viento y el ángulo de las palas. Torre no tiene una fuente significativa de IEM.

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39 Efectos de sombra Normalmente, esta sombra no causa ningún problema ya que en cualquier caso, sólo se produce en la vecindad inmediata de la turbina y su movimiento no se puede apreciar por ser muy lento. Cuando el rotor se está moviendo, sin embargo, la situación cambia. Las palas dan cortes al paso de la luz del sol a tres veces la frecuencia de rotación del rotor (en el caso de un rotor de tres palas) producen un efecto de "estroboscopio o de parpadeo desagradable cuando la sombra cae sobre un observador. Si un número turbinas opera simultáneamente proyectar sus sombras en un punto de sombreamiento, este efecto es acumulativo y presenta fluctuaciones en frecuencia. Una sombra que varían con el tiempo como esta, da lugar a parpadeo de la sombra, que es uno de los efectos ambientales de una turbina de viento que se consideran aceptables, pero sólo dentro de ciertos límites.

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41 ¿Qué tan lejos puede salir despedido una pala del rotor? Aparte de la velocidad del rotor en el momento en que se produce la fractura, la posición de rotación de la pala también desempeña un papel. Al aplicar los principios conocidos de balística inmediatamente muestra que una posición de rotor de 45 ° del eje vertical en la dirección de rotación dará lugar a la longitud máxima de la trayectoria.

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43 Análisis de ciclo de vida El Parque eólico podrían mitigar una cantidad impresionante de las emisiones atmosféricas. Sin embargo: (1) ¿No necesitamos energía para la fabricación de la turbina y la construcción de la planta? (2)¿ No damos cuenta de las emisiones en la fabricación y puesta en marcha de las etapas del sistema en el análisis? (3) ¿No consideramos la energía requerida para la eliminación de la planta después de su período de vida? (4) ¿Si tenemos en cuenta estos factores, podemos decir que el proceso de generación de energía del viento es totalmente libre de las emisiones atmosféricas? (5) ¿Cómo podría el sistema recuperar rápidamente toda la energía consumida para su fabricación, instalación, operación y desmantelamiento?

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45 En el NEA, comparamos la energía útil producida por el sistema (E P ) con la energía consumida por ella a lo largo de su ciclo de vida (E CL ). La relación entre la energía desarrollada y consumida por el sistema a menudo se denomina como la relación de compensación de energía (E PR Energy Payback Ratio). Por lo tanto, donde la E A es la producción de energía anual desde el sistema y L es el período de vida. Toda la energía consumida durante las fases de fabricación, la operación y la eliminación de la tecnología debería incluirse en E CL. Otro punto de interés es estimar el tiempo necesario para que el sistema para devolver toda la energía consumida por ella. Esto se llama el período de compensación de energía (EPP Energy Payback Period). Por lo tanto tenemos

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48 Emisión de ciclo de vida La energía de viento no plantean la amenaza de las emisiones atmosféricas durante su fase de generación de energía. Sin embargo, si se consume energía en diversas formas durante la construcción, la puesta en marcha y el desmantelamiento de las fases del proyecto. En el análisis de ciclo de vida de emisión (LSE), damos cuenta las emisiones durante todas estas fases del ciclo de vida de la turbina.

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50 Las emisiones del ciclo de vida de la energía eólica, en comparación con otras fuentes se muestran en las gráficas. Incluso si tenemos en cuenta todas las emisiones posibles a lo largo de su ciclo de vida, la energía eólica es la fuente más limpia de energía disponible hoy en día.

51 Aspectos e impactos medioambientales Ventajas La energía eólica presenta varias ventajas, entre las cuales se pueden destacar las siguientes: Su impacto al medio ambiente es mínimo: no emite sustancias tóxicas o gases, por lo que no causa contaminación del aire, el agua y el suelo, y no contribuye al efecto invernadero y al calentamiento global. La producción de energía por medios eólicos no presenta incidencia alguna sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ninguna contaminación que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierra. La tecnología no usa combustibles y el viento es un recurso del propio país, por lo que es una de las fuentes más baratas: cuando existe potencial comercialmente explotable puede competir en rentabilidad económica con otras fuentes tradicionales como las centrales térmicas de carbón (consideradas el combustible más barato) o, incluso, con la energía nuclear, la cual tiene un impacto ambiental mucho mayor. En comparación con otras tecnologías aplicadas para electrificación rural, la operación de un sistema eólico es muy barata y simple. El sistema no requiere mayor mantenimiento, aparte de una revisión periódica de las baterías, en caso de tenerlas, y una limpieza de las aspas en épocas secas. Proyectos de energía eólica se pueden construir en un plazo relativamente rápido; por ejemplo, un parque eólico de 50 MW se puede instalar en un año; si la etapa de pre-construcción ha sido cuidadosamente planificada y ejecutada.

52 Aspectos e impactos medioambientales Desventajas La variabilidad del viento: para proyectos aislados se requiere de un mecanismo de almacenamiento en batería de la energía generada, para poder disponer de energía cuando no haya suficiente viento. Esto representa un costo adicional al sistema. Para parques eólicos la variabilidad del viento impacta en la calidad de la electricidad que se pueda entregar a la red eléctrica; i.e., la estabilidad del voltaje y la frecuencia. A pesar de los nuevos avances en el diseño de las turbinas eólicas para disminuir el impacto de la variabilidad del viento, ésta representa un riesgo en la inversión al no poder suplir los compromisos; adicionalmente, no se puede disponer de energía siempre que el sistema lo demande. El alto costo inicial: en comparación con fuentes térmicas de generación, un proyecto eólico tiene un alto costo inicial. Si bien, a lo largo de su vida útil puede resultar más económico por sus bajos costos de operación y mantenimiento, la inversión inicial requerida puede ser una barrera para la realización del proyecto, sobre todo en zonas rurales aisladas. Cantidad de viento: es una opción factible y rentable sólo en sitios con suficiente viento, lo cual significa que no se puede aplicar en cualquier lugar. El impacto ambiental y visual: si bien son menores, la energía eólica debe respetar zonas protegidas para la biosfera o descabritemos paleontológicos o antropológicos.

53 Aspectos e impactos medioambientales

54 ENERGÍA EÓLICA TEORÍA Y CONCEPTOS Con especial atención al Profesor Victorio Oxilia Profesor Fernando Ferreira Profesora Lourdes Pillajo y Profesor Gabriel Hernández Muchas gracias a por la invitación a participar en el Curso

55 Aspectos e impactos medioambientales Dr. Oscar Jaramillo INSTITUTO DE ENERGÍAS RENOVABLES Universidad Nacional Autónoma de México SEPTIEMBRE DE 2013 Muchas gracias a todos Ustedes por la atención brinda a este curso

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