Universidad Nacional Autónoma de México Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto: “La Ciudad Universitaria y la Energía”

“La Ciudad Universitaria y la Energía” Aula Virtual. Energía Eólica.

¿ Qué es la Energía Eólica? Figura 1. Aerogeneradores “La Venta”. La energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, aquella que se obtiene de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire y así mismo las vibraciones que el aire produce. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

El viento Figura. 2 Viento. El viento es ante todo aire en movimiento. La radiación solar absorbida irregularmente por la atmósfera, da lugar a masas de aire con diferentes temperaturas y, por tanto, diferentes densidades y presiones. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿ Qué es la Energía Eólica? Figura 3. Rosa de Vientos. Para conocer cuál es la distribución de las velocidades del viento en un lugar determinado durante el año, se efectúan mediciones sistemáticas por medio de veletas y anemómetros. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿ Qué es la Energía Eólica? Figura 4. Rosa de vientos antigua. Una rosa de los vientos o rosa náutica sirve para mostrar la información sobre las distribuciones de velocidades del viento y la frecuencia de variación de las direcciones del viento. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

El viento Figura 5. Comunidad de “La Venta”. La velocidad del viento aumenta con la altura; por tanto la hélice del aparato tendrá que colocarse cuanto más alto mejor, entre 20 y 30 metros. También se procura colocar el aparato lejos de las turbulencias provocadas por obstáculos (árboles, edificios, etc). http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuáles son las aplicaciones prácticas de la energía eólica? Figura 6. Barco impulsado por viento. Históricamente las primeras aplicaciones de la energía eólica fueron la impulsión de navíos, la molienda de granos y el bombeo de agua, y sólo hasta finales del siglo pasado la generación de energía eléctrica. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuáles son las aplicaciones prácticas de la energía eólica? Figura 7. Aerogenerador de la CFE. Actualmente las turbinas eólicas convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a un generador eléctrico. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía mecánica Figura 8. Multípala americano. La energía mecánica contenida en el viento puede ser usada para el bombeo de agua, utilizando la máquina eólica más clásica de las que existen actualmente: el multipala americano. Esta máquina es comercial, muy sencilla y opera a velocidades muy bajas del viento (10 km/h), pero su aplicación está limitada al bombeo de agua. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía mecánica Figura 9. Molino de viento. Generalmente se usa en sistemas de riego sencillos, es decir, se bombea el agua desde un pozo a un depósito elevado cuando hay viento y se riega por gravedad en cualquier momento. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía eléctrica: La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas 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, es conocido como aerogenerador. Figura 10. Generación de energía eléctrica. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía eólica para la producción de hidrogeno: Figura 11. Producción de hidrogeno. La producción de hidrogeno por medio de los excedentes de energía eólica es factible, aunque aun presenta ciertas complicaciones. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía eólica para la producción de hidrogeno: Figura 12. Sistema de producción de hidrogeno. Los aerogeneradores producen energía las 24 horas, pero la demanda de consumo es alta de día y baja por la noche, por lo que se puede aprovechar la producción de energía cuando la demanda es baja para la elaboración de hidrógeno . http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Energía eólica para la producción de hidrogeno: Hasta el momento, las grandes limitaciones de la energía eólica son su variabilidad de acuerdo a las condiciones climáticas y su incapacidad de almacenamiento. Sin embargo, el almacenamiento en forma de hidrógeno de la energía producida por los aerogeneradores permitirá gestionar y almacenar en forma de energía química la energía eléctrica producida por los aerogeneradores. Figura l3. Celda de hidrogeno. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cómo funcionan los dispositivos, aparatos y sistemas que aprovechan la energía eólica? Figura 14. Sistema de un aerogenerador. Una máquina eólica es cualquier dispositivo accionado por el viento. Si se utiliza directamente la energía mecánica, será un aeromotor, y si se acciona un generador eléctrico, se tratará de un aerogenerador. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Tipos de centrales Eólicas. Figura 15. Parque de generación “La Venta”. Básicamente, se pueden identificar dos tipos de central eléctrica eólica: Terrestre Marina http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Central Eólica Terrestre: Figura 16. Central eólica terrestre. La producción de hidrogeno por medio de los excedentes de energía eólica es factible, aunque aun presenta ciertas complicaciones. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Tipos de centrales Marinas Figura 17. Central eólica marina. Las superficies de mares y lagos son obviamente muy lisas, por lo que la rugosidad de la superficie marina es muy baja. La energía eólica marina es una aplicación de la energía eólica con un futuro enormemente prometedor, ya que la producción de energía es mucho mayor. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuál es la situación de la oferta y la demanda de la energía eólica en México y en el mundo? Figura l8. Mapa de tendencia de las velocidades del viento. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Figura 19. Mantenimiento a un aerogenerador. Central Eólica Terrestre: Figura 19. Mantenimiento a un aerogenerador. En América Latina, Costa Rica y Argentina llevan la delantera, con 20 y 9 MW. En el Caribe opera desde marzo de 1994 una central de 4 MW que fue la primera eoloeléctrica en América Latina y el Caribe. En Dinamarca se planea que el 50 por ciento del consumo de electricidad del país provendrá del viento en el 2030. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuál es la situación de la oferta y la demanda de la energía eólica en México y en el mundo? Figura 20. Mapa mundial. En todo el mundo han sido instalados 18,000 MW. En Europa, había más de 13,000 aerogeneradores conectados en enero de 2001. Para el año 2020, estima tener más de 20,000 MW instalados. La India ha llegado a ser una de las naciones con mayor cantidad de energía eólica en el mundo, con una fabricación local considerable. La R.P. de China está actualmente tomando la delantera. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuál es la situación de la oferta y la demanda de la energía eólica en México y en el mundo? Figura 21. Mapa de México. En México se prevé la instalación de 5,000 MW eoloeléctricos al año 2010, instalando a razón de 500 MW por año, implicaría para él 2011 una generación anual de 13,140 GWh de origen eólico, lo que evitaría por año lanzar a la atmósfera 4.6 millones de toneladas de CO2, considerando desplazamiento de gas natural únicamente. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Posibilidades de utilización de la energía eólica en México Las posibilidades de lograr la generación de electricidad al incluir los recursos eólicos son evidentes, ya que una central que opera con el viento no requiere combustibles, sus costos de operación son mínimos, produce energía barata y ambientalmente benigna. La futura instalación de centrales eólicas en México está condicionada a la demostración de su competitividad económica frente a las opciones convencionales de generación y a la demostración de sus bondades operativas. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Posibilidades de utilización de la energía eólica en México La central de La Venta ha permitido mostrar que la parte económica está superada, los costos de inversión y de generación son ya competitivos. Para este proyecto se obtuvieron valores de 40 dólares/MWh, y se prevén costos aún menores para proyectos de mayor capacidad. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Figura 22. Regiones eoloenergéticas de México. Sur del Istmo de Tehuantepec. Península de Baja California. Península de Yucatán. Altiplano norte. Región Central. Las costas del país. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Regiones Eoloenergéticas de México Figura 23. Regiones eoloenergéticas de México. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Central Eólica Terrestre: En América Latina, Costa Rica y Argentina llevan la delantera, con 20 y 9 MW. En el Caribe opera desde marzo de 1994 una central de 4 MW que fue la primera eoloeléctrica en América Latina y el Caribe. En Dinamarca se planea que el 50 por ciento del consumo de electricidad del país provendrá del viento en el 2030. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

¿Cuál es el costo de producción de energía eólica? El costo de generación por Kwh es de alrededor de 4.7 $/Kwh. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

La Energía Eólica en la UNAM Figura 24.. Universidad Nacional Autónoma de México. En la UNAM se esta realizando el siguiente proyecto “Caracterización Eólica de Ciudad Universitaria” dentro del Macroproyecto de Ciudad Universitaria y la Energía.” http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Figura 25. Torre de medición del viento en C.U. La Energía Eólica en la UNAM En este proyecto se midió (como se mide internacionalmente y es apropiado) la intensidad y frecuencia del viento por un periodo de al menos un año. Esto con el fin de poder determinar, conocer, cuantificar y caracterizar de manera rigurosa y científica el existente recurso eólico o potencia del viento disponible en Ciudad Universitaria. Figura 25. Torre de medición del viento en C.U. http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html

Figura 25. Ubicación las dos torres de medición del viento en C.U. La Energía Eólica en la UNAM Figura 25. Ubicación las dos torres de medición del viento en C.U. Los resultados que arroje son realizados porque son la base fundamental para poder determinar si es conveniente instalar un generador eléctrico en Ciudad Universitaria . http://energia.fi-b.unam.mx/av/index.html