Una forma de produir electricitat d'una forma sostenible és aprofitant la força de vent. Els molins de vent són un tipus de generador elèctric que transforma l'energia cinètica de les partícules de vent en electricitat.
Aquest tipus d'energia neta es diu energia eòlica i es considera una font d'energia renovable. Sovint les instal·lacions eòliques es complementen amb plaques fotovoltaiques per compensar una dels desavantatges de l'energia solar: la producció d'energia quan no hi ha radiació solar.
Què és l'energia eòlica?
L'energia eòlica és una font d'energia s'alimenta de la força de vent. Els sistemes eòlics aprofiten l' energia cinètica de vent generat per efecte dels corrents d'aire per transformar-la en electricitat o altres formes útils per a les activitats humanes.
Per què és important l'energia eòlica?
L'energia eòlica és important perquè és energia renovable que representa una alternativa als combustibles fòssils.
Els sistemes eòlics no emeten gasos d'efecte hivernacle, per tant, no contribueixen a el canvi climàtic de la Terra. A més, aquesta font d'energia ofereix moltes altres avantatges: és abundant, renovable i neta. Per aquest motiu, es considera un tipus d'energia verda.
La instal·lació d'aerogeneradors permet reduir la dependència de les centrals tèrmiques de vapor que funcionen amb combustibles fòssils o amb urani (centrals nuclears) que són fonts d'energia no renovable.
Origen de l'energia eòlica, Com es produeix el vent?
L'origen de l'energia eòlica és el vent i el vent el genera la radiació solar, el Sol.
L'energia eòlica depèn de forma indirecta de l'energia solar. Quan el Sol escalfa l'aire canvia de densitat. La diferència de densitat entre diferents masses d'aire provoca un moviment ascendent i descendent d'aquestes masses d'aire. L'aire més dens (fred) pesa més i tendeix a baixar.
Quan l'aire puja, deixa un espai buit que de seguida s'omple amb una altra massa d'aire que té a la banda generant un moviment horitzontal. Aquest moviment es deu a la diferència de pressions, és a dir, quan l'aire puja i deixa un espai buit genera una depressió.
La suma d'aquests moviments verticals i horitzontals generen els corrents d'aire, és a dir, el vent. Aquests corrents d'aire es poden donar de forma local, però de vegades, més global. L'origen del de el vent és la calor que genera el Sol, però el Sol només pot escalfar la meitat de la Terra.
La importància dels oceans en el vent
Entre l'1 i el 2% de l'energia provinent de el Sol es converteix en vent. Durant el dia, les masses d'aire sobre els oceans, els mars i els llacs es mantenen fredes en relació a les àrees veïnes situades sobre les masses continentals.
Com es transforma el vent en energia?
Per poder aprofitar l'energia eòlica d'una forma eficient convé estudiar algunes dades. És important conèixer:
-
Les variacions diürnes i nocturnes i estacionals dels vents
-
La variació de la velocitat de vent respecte de l'altura sobre el sòl
-
L'entitat de les ràfegues en breus espais de temps, i valors màxims ocorreguts en sèries històriques de dades amb una durada mínima de 20 anys.
-
La velocitat màxima de vent. Per poder utilitzar l'energia de vent, cal que aquest tingui una velocitat mínima de 12 km / h, i que no superi els 65 km / h. Els aerogeneradors tenen una capacitat màxima que si se supera s'han de parar per seguretat.
L'energia de vent és utilitzada mitjançant l'ús de màquines eòliques (o aerogeneradors). Aquestes màquines són capaços de transformar l'energia eòlica en energia mecànica de rotació.
L'energia cinètica de vent mou una hèlix i mitjançant un sistema de transmissió mecànica, es fa girar el rotor d'un generador, normalment un alternador, que produeix energia elèctrica.
En aquest últim cas, el sistema de conversió, que comprèn un generador cinètic amb els seus sistemes de control i de connexió a la xarxa elèctrica, és conegut com aerogenerador.
Què són els parcs eòlics?
Els parcs eòlics consisteixen en diversos aerogeneradors implantats al territori connectats a una única línia elèctrica.
La baixa densitat energètica de l'energia eòlica per unitat de superfície, té com a conseqüència la necessitat de procedir a la instal·lació de més màquines per a l'aprofitament dels recursos disponibles.
Com podem aprofitar l'energia de vent?
Històricament l'energia de el vent ha estat aprofitada des de l'antiguitat per moure els vaixells impulsats per veles o fer funcionar la maquinària de molins de vent a l'moure les seves pales.
No obstant això, l'ús més habitual és la generació d'electricitat mitjançant aerogeneradors o turbines eòliques que poden ser d'eix horitzontal o vertical.
Turbines eòliques petites
Aquestes són plantes de mida petita amb una potència nominal entre 20 kW i 200 kW. Aquests generadors eòlics són adequats per a ús domèstic o per integrar el consum elèctric de petites activitats econòmiques.
En general, aquestes plantes consisteixen en aerogeneradors d'eix horitzontal amb un diàmetre de rotor de 3 a 20 metres i una alçada de cub de 10 a 20 metres.
Aerogeneradors d'eix horitzontal
Un aerogenerador d'eix horitzontal de rotació a terra està format per una torre d'acer de torre amb altures entre 60 i 100 metres. A la part superior hi ha una gòndola que conté un generador elèctric impulsat per un rotor amb pales d'entre 20 i 60 metres de llarg.
Aquest generador genera una potència molt variable, que pot anar des d'uns pocs kW fins a 5-6 MW, depenent de el vent de el lloc i la climatologia.
Turbines eòliques a gran altitud
Hi ha una relació entre la intensitat de vent amb l'altura , a major altura la velocitat de vent és més gran.
Existeixen nombrosos projectes per a l'explotació d'energia eòlica a gran altitud. Aquests projectes apunten a una reducció en els costos de producció d'energia en comparació amb els sistemes eòlics tradicionals.
Un molí de vent de gran altitud és un concepte de disseny per a un aerogenerador que s'ubica en l'aire sense una torre. D'aquesta manera, la turbina de vent es beneficia de la velocitat de vent més alta i gairebé constant a gran altitud.