MONOGRAFIA El aire, una nueva fuente de energia

UNIDAD EDUCATIVA GONZALEZ SUAREZ

Josefinos de Murialdo

Proyecto de investigación

Título:                                     El Aire una nueva fuente de energía

Curso                                        3 B.G.U

Paralelo                                   “C”

Alumno:                                  Kevin Iván Díaz Solís

Docente Tutor Del Proyecto: Lic. Cecilia Larrea Mg

TABLA DE CONTENIDOS

. PORTADA_________________________________________________________________i

TABLA DE CONTENIDO ____________________________________________________ii

1. TITULO __________________________________________________________________1

2. OBJETIVOS ______________________________________________________________1

4.1 Generales ________________________________________________________________1

4.2 Específicos _______________________________________________________________1

5. JUSTIFICACION___________________________________________________________1

6. MARCO TEORICO O TEMATICO ___________________________________________2

7. METODOLOGIA _________________________________________________________10

9. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES__________________________________11

10. BIBLIOGRAFIA _________________________________________________________11

Título

El Aire una nueva fuente de energía

Objetivo general

- Buscar zonas donde es factible continuar con la energía eólica en el Ecuador.

Objetivos específicos

- Conocer las ventajas y desventajas de la energía eólica en relación con otras fuentes de energía.

- Determinar la situación del Ecuador con respecto a la energía eólica.

-Responder a preguntas frecuentes en relación con la energía eólica.

Justificación

Los seres humanos, somos Económicamente dependientes del combustibles fósiles , y los combustibles fósiles  no son ni renovable ni inagotable, además de la contaminación ecológica causada por los mismos ,así mismo, nuestra electricidad depende del caudal de agua que tenga nuestros ríos y en temporadas de sequía no es muy eficiente, Un panel solar solo producirá energía mientras haya suficiente luz solar. Una central hidroeléctrica solo podrá producir mientras las condiciones hídricas y las precipitaciones permitan la liberación de agua, a no ser que cuente con una central de bombeo.

 En los páramos de nuestro país tenemos fuertes corrientes de aires. El aire es energía renovable, abundante, limpia y fuerte, solo que no la estamos aprovechando en su máximo potencial. Varios países usan la energía eólica, los parques eólicos, cerca de costas son una fuente de energía más barata y competitiva que las energías convencionales.

No todos los ecuatorianos conocen a profundidad respecto a la energía eólica y, de hecho, muchos desconocen su utilidad en el país y las oportunidades que tiene el mismo al ser un país que, aunque pequeño llego una diversidad geográfica.

Marco teórico

La energía eólica tendrá su lugar en las futuras energías ecológicas. Hoy en día, Además de países europeos, en muchos lugares del Tercer Mundo, esta forma de energía podría ayudar a cubrir las demandas energéticas básicas de muchas personas, eso sí, bajo la condición de que reduzcamos el actual despilfarro de materias primas y energías, y eso a nivel mundial – tanto en los países industrializados como en los que están en vías de desarrollo. Los problemas no son técnicos, sino sociales y políticos (Manuel Franquesa Voneschen, 2009)

Una masa de aire de densidad ρ [kg/m³], que se mueve a una velocidad v [m/s], contiene la siguiente potencia por unidad de superficie perpendicular a la dirección del flujo (potencia específica)

La energía del viento es cinética, es decir, la energía que contiene una masa en movimiento, un río. Cualquier aprovechamiento de esta energía “frenará” el caudal, es decir, provocará una ralentización del mismo. Es como un río, que pierde velocidad cuando una central hidráulica aprovecha una parte de su energía cinética. Este sencillo razonamiento ya demuestra que no será posible extraerle al viento toda su potencia cinética por, ya que dejaría de moverse. Por el otro lado, al extraerle energía, su velocidad a la altura del rotor se reducirá. Entre estos dos extremos tiene que haber una velocidad para máxima extracción de energía. En su extraordinaria obra de 1926, Albert Betz3 publicó la teoría sobre los rotores eólicos, consiguiendo presentar a un público relativamente amplio las bases teóricas de la energía eólica. En este capítulo presentamos lo esencial de la teoría de Betz para un mejor entendimiento del funcionamiento de un aerogenerador. Supongamos un rotor eólico ideal (sin pérdidas), que funciona según el principio del empuje aerodinámico, propulsado por un viento de velocidad constante v [m/s]. La superficie barrida por las palas del rotor (“hélice”) es F [m²]. Ya que el rotor, acoplado a un generador eléctrico o una bomba de agua, le extrae energía al viento, la velocidad de éste detrás del rotor será menor que la del viento corriente arriba.. (Manuel Franquesa Voneschen, 2009)

¿Tiene más ventajas además de las mencionadas?

La energía eólica es una fuente de empleo, y para darse una idea, da empleo a 22.468 personas solo en España. Se trata de puestos de trabajo de calidad y de gran estabilidad. Todo parece indicar que la energía eólica va a seguir siendo la principal apuesta en nueva capacidad de generación eléctrica de aquí al 2020, tanto en Europa como en muchas otras regiones, incluidas EEUU y China. Las tecnologías que queman combustibles fósiles generan gases de efecto invernadero que contaminan, agravan el cambio climático, y afectan a la salud y al medioambiente. La eólica no genera emisiones, ya que su combustible es la fuerza del viento: en 2017, la eólica evitó la emisión de 28 millones de toneladas de CO2 (el equivalente al CO2 absorbido por casi un millón de pinos piñoneros) y evitó importaciones de combustibles fósiles por 1.506 millones de euros. (trt.net.tr, 2015)

Los aerogeneradores no son ruidosos. La evolución de la tecnología eólica ha hecho casi imperceptible su ruido mecánico. El zumbido aerodinámico de las palas cuando pasan por delante de la torre es el principal sonido que producen. Además, unas estrictas directrices determinan el nivel permitido de ruido, hasta el punto de que es posible situarse bajo una turbina y mantener una conversación sin tener que levantar la voz. El nivel de ruido de un aerogenerador a 400 metros es de 37dBA (entre el de un microondas y de una nevera). A esta distancia el zumbido del aerogenerador en funcionamiento no se puede discernir del entorno.

Los parques eólicos son bienvenidos por los agricultores y ganaderos porque sus tierras pueden seguir siendo usadas para cultivar o criar rebaños. Los aerogeneradores no molestan a la ganadería. (www.aeeolica.org, 2010)

¿Cuáles son sus desventajas?

Para distribuir la electricidad producida por cada parque eólico (que suelen estar situados además en parajes naturales apartados) es necesario construir unas líneas de alta tensión que sean capaces de conducir el máximo de electricidad que sea capaz de producir la instalación., Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla provocan la desconexión de la red para evitar ser dañados y consecuentemente nuevas perturbaciones en ella, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación del sistema eléctrico de los aerogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos, aunque es bastante más fácil asegurarse de que la red a la que se va a conectar sea fuerte y estable.

Para construir un parque eólico es necesario disponer de una declaración de impacto ambiental (DIA) positiva. No es posible construir parques eólicos en zonas protegidas ni en aquellas con un DIA negativo. Los estudios de impacto ambiental y los planes de vigilancia ambiental son cada días más rigurosos y exigentes, asegurando de esta forma un reducido impacto sobre aves y mamíferos.

Además de la evidente necesidad de una velocidad mínima en el viento para poder mover las aspas, existe también una limitación superior: una máquina puede estar generando al máximo de su potencia, pero si la velocidad del viento sobrepasa las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectarlo de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que su estructura puede resultar dañada por los esfuerzos que aparecen en el eje. La consecuencia inmediata es un descenso evidente de la producción eléctrica, a pesar de haber viento en abundancia, y supone otro factor más de incertidumbre a la hora de contar con esta energía en la red eléctrica de consumo.

Su tiempo de construcción tarda de 6 a 8 años.

 (Manuel Franquesa Voneschen, 2009)

 La incapacidad para controlar el viento. Al ser una energía menos predecible no puede ser utilizada como única fuente de generación eléctrica. Para salvar los momentos en los que no se dispone de viento suficiente para la producción de energía eólica es indispensable un respaldo de las energías convencionales y el resto de renovables.

Esta situación no es la única desventaja a la que se enfrenta la energía eólica. Hay varios factores de tipo técnico y medioambiental, como los siguientes:

 Dificultad para la planificación. Como hemos indicado, existe una dificultad intrínseca para poder planificar la energía eólica disponible con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoriedad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances meteorológicos para la previsión del viento han mejorado mucho la situación, pero aún sigue siendo un problema.

 Plazo de desarrollo. Desde que un promotor empieza a construir un parque eólico hasta que éste inicia su vertido de energía a la red eléctrica pueden pasar 5 años.

 Variabilidad. Es necesario suplir las bajadas de tensión eólicas de forma instantánea -aumentando la producción de las centrales térmicas-, pues de no hacerse así se podrían producir apagones.

 Almacenamiento imposible. La energía eléctrica producida no es almacenable: es instantáneamente consumida o de lo contrario se pierde.

 Necesidad de infraestructuras. Los parques eólicos suelen situarse en zonas apartadas o en el mar, lejos de los puntos de consumo, y para transportar la energía eléctrica se requieren torres de alta tensión y cables de gran capacidad que pueden salvar importantes distancias y causan impacto en el paisaje. En este proceso, además, suele perderse energía.

 Vulnerabilidad a los huecos de tensión. Uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado ‘hueco de tensión' (reducción brusca de la tensión en una fase de la red eléctrica, seguida de una vuelta a los valores normales, todo ello en milisegundos). Las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan falta de suministro.

 Demasiado viento no ayuda. Si el viento supera las especificaciones del aerogenerador, es obligatorio desconectar ese circuito de la red o cambiar la inclinación de las aspas para que dejen de girar, puesto que con viento de altas velocidades la estructura puede resultar dañado. La producción eléctrica desciende y afecta a la planificación de producción eléctrica prevista.

Impacto medioambiental. Los parques eólicos suelen ocupar grandes espacios y se localizan en parajes naturales transformando el paisaje original. Es necesario realizar estudios de impacto ambiental previos para evitar que perjudiquen a las aves migratorias o al paisaje.

Al margen de estas desventajas de la energía eólica, hay que tener en cuenta que ninguna forma de producción de energía tiene el potencial de cubrir toda la demanda y la producción energética basada en renovables es menos contaminante, por lo que su aportación a la red eléctrica es positiva.  (twenergy., 19)

¿Hay energía Eólica en Ecuador?

Si, En octubre de 2007 se inauguró el parque eólico de las Galápagos, en la isla San Cristóbal, con una potencia eólica instalada de 2,4 MW y una producción anual estimada de 3,2 GWh.
 Hasta el momento es el único parque eólico en funcionamiento en Ecuador. El proyecto eólico fue financiado en un 80% por organismos internacionales, el G8 y el programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (UNDP), y en un 20% por Elecgalapagos y el municipio de San Cristóbal. Actualmente se están desarrollando dos proyectos para instalar otros tantos parques eólicos. En la provincia de Loja, en un emplazamiento con una velocidad promedio del viento de 12 m/s, se está desarrollando el Proyecto Eólico Villonaco, de 15 MW. Este parque entrará en funcionamiento este mismo año. En la provincia de Imbabura existe un proyecto para instalar un parque eólico en la parroquia Salinas, con el respaldo de la Empresa Eléctrica Regional Norte y la empresa operadora electroviento, quienes ya cuentan con los estudios de viabilidad, conexión eléctrica e impacto ambiental definitivo. El proyecto supondrá una inversión de 22 millones de dólares americanos y tendrá una potencia inicial entorno a 10 MW. Este parque eólico empezó a estar en  estado de  funcionamiento para el primer trimestre del 2010, (news.soliclima.com, 2010)

Mas, en Ecuador todavía se encuentran otros lugares con fuertes y constantes vientos que se podrían usar, como Guaranda, donde los vientos son fuertes, entre 19 y 28 Km/h entre abril y diciembre y tranquilos de julio a octubre, con 12 Km /h,  (meteoblue.com, 2014)

¿Se puede construir en casa un Generador Eólico casero?

En teoría sí, pero para los materiales caseros y la fuerza promedio del viento en una casa (menos de 12 Km/h) la energía enerada sería muy baja.

 

 

La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, con capacidades de 20 a 30 kW cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos sitios.

Existe una gran cantidad de aerogeneradores operando, con una capacidad total de 369 597 MW a finales de 2014, de los que Europa cuenta con el 36,3 %. China y Estados Unidos representan juntos casi el 50 % de la capacidad eólica global, mientras que los primeros cinco países (China, EE. UU., Alemania, España e India) representaron el 71,7 % de la capacidad eólica mundial en 2014.³¹​

Alemania, España, Estados Unidos, India y Dinamarca han realizado las mayores inversiones en generación de energía eólica. Dinamarca es, en términos relativos, la más destacada en cuanto a fabricación y utilización de turbinas eólicas, con el compromiso realizado en los años 1970 de llegar a obtener la mitad de la producción de energía del país mediante el viento. En 2014 generó el 39,1 % de su electricidad mediante aerogeneradores, mayor porcentaje que cualquier otro país, y el año anterior la energía eólica se consolidó como la fuente de energía más barata del país.

La siguiente tabla muestra la capacidad total de energía eólica instalada al final de cada año (en megavatios) en todo el mundo, detallado por países. Datos publicados por el Global Wind Energy Council (GWEC)

Potencia eólica total instalada (MW)

PAIS	2006	2016
China	2599	168 690
Estados Unidos	11 603	82 183
España	11 630	58 075
Alemania	20 622	58 075
India	6270	50 019
Reino Unido	1963	28 665
Francia	1589	14 542
Canadá	1460	12 065
Brasil	237	11 898
Italia	2123	10 740
Suecia	571	9257
Turquía	65	6519
Polonia	153	6081
Portugal	1716	5782
Dinamarca	3140	5316
Países bajos	1571	5227
Australia	651	4328
México	84	4327
Japón	1309	3527
Rumania	2	3234
Irlanda	746	2830
Austria	965	2632
Bélgica	194	2386
Grecia	758	2374
Finlandia	86	1539

Una turbina helicoidal de eje vertical (llamada Quietrevolution QR5) en Bristol, Reino Unido. Con un diámetro de 3 m y 5 m de altura, permite generar una potencia de 6,5 kW que se vierte a la red eléctrica.

La micro generación de energía eólica consiste en pequeños sistemas de generación de hasta 50 kW de potencia.⁵⁷​ En comunidades remotas y aislada, que tradicionalmente han utilizado generadores diésel, su uso supone una buena alternativa. También es empleada cada vez con más frecuencia por hogares que instalan estos sistemas para reducir o eliminar su dependencia de la red eléctrica por razones económicas, así como para reducir su impacto medioambiental y su huella de carbono. Este tipo de pequeñas turbinas se han venido usando desde hace varias décadas en áreas remotas junto a sistemas de almacenamiento mediante baterías.⁵⁸​

Las pequeñas turbinas aerogeneradores conectadas a la red eléctrica pueden utilizar también lo que se conoce como almacenamiento en la propia red, reemplazando la energía comprada de la red por energía producida localmente, cuando esto es posible. La energía sobrante producidas por los micro generadores domésticos puede, en algunos países, ser vertida a la red para su venta a la compañía eléctrica, generando de esta manera un pequeño beneficio al propietario de la instalación que amortice la instalación.⁵⁹​⁶⁰​

Los sistemas desconectados de la red pueden adaptarse a la intermitencia del viento, utilizar baterías, sistemas fotovoltaicos o generadores diésel que complementen la energía producida por la turbina. Otros equipos, como pueden ser parquímetros, señales de tráfico iluminadas, alumbrado público, o sistemas de telecomunicaciones pueden ser también alimentados mediante un pequeño aerogenerador, generalmente junto a un sistema fotovoltaico que cargue unas pequeñas baterías, eliminando la necesidad de la conexión a la red.

La mini eólica podría generar electricidad más barata que la de la red en algunas zonas rurales de Reino Unido, según un estudio de la organización Carbón Trust, publicado en 2010.⁶²​ Según ese informe, los mini aerogeneradores podrían llegar a generar 1,5  TWh de electricidad al año en Reino Unido, un 0,4 % del consumo total del país, evitando la emisión de 0,6 millones de toneladas de CO₂. Esta conclusión se basa en el supuesto de que el 10 % de las viviendas instalara mini turbinas eólicas a precios competitivos con aquellos de la red eléctrica, en torno a 12 peniques (unos 0,17 €) por kWh.​ Otro informe preparado en 2006 por Energy Saving Trust, una organización dependiente del Gobierno de Reino Unido, dictaminó que la micro generación (de diferente tipo: eólica, solar, etc.) podría proporcionar hasta el 30 % o 40 % de la demanda de electricidad en torno al año 2050.⁶³​

La generación distribuida procedente de energías renovables se ha incrementado en los últimos años, como consecuencia de la mayor concienciación acerca de la influencia del ser humano en el cambio climático. Los equipos electrónicos requeridos para permitir la conexión de sistemas de generación renovable a la red eléctrica pueden además incluir otros sistemas de estabilidad de la red para asegurar y garantizar la calidad del suministro eléctrico. (twenergy., 19)

Metodología

Para este informe hice una investigación de campo, fui personalmente a la provincia de Bolívar a comprobar la fuerza de los vientos de Guaranda y planeo viajar atreves de los demás lugares a fin de encontrar perfectos sitios para la energía eólica

Para la investigación sobre el funcionamiento de los aerogeneradores, hice una investigación Documental, investigando en sitios confiables que se dedican a hablar sobre la energía eólica y su impacto en diversos países. respecto a cómo ha sido el impacto en otros países que han optado por este sistema de generación de energía.

La metodología, empiezo investigando para responder la pregunta ¿Qué es la energía eólica? ¿existe en Ecuador ?, después de investigarlo, fue buscar lugares donde se ya se ha hecho en el país y e investigar sus respectivas condiciones ambientales. seguidamente se puede tener una idea de lo que se necesita para que un lugar sea apto, y por consiguiente se puede buscar lugares con condiciones similares en Ecuador. El último paso es ir a aquel lugar para comprobar si el lugar puede tener un parque eólico, para narrar un ejemplo, en el caso de bolívar, fui al cantón Guaranda, Para comprobar sus condiciones que resultaron aptas para un parte eólico.

Conclusiones y recomendación

Conclusiones

La energía eólica es por todo lo ya menciono, la mejor energía en la que puede invertir el gobierno su costo, en teoría, dentro de la cantidad de dinero que es capaz de pagar el estado.

Ecuador por su ubicación es un país que perfectamente puede optar por esta energía, al tener las mismas condiciones que sus vecinos, que se encuentran en un puesto alto en la generación de energía eólica.

Esta pura energía en relación con otras es conveniente porque, no consume recursos, es limpia, renovable y barata.

Recomendaciones

 El gobierno debería invertir en la construcción de parques eólicos.

Si van a hacer una investigación respecto a la energía eólica, siempre verifique que sus fuentes tengan una relación confiable, el año en que salió la información, para evitar colocar información errónea. de ser necesario, acuda al lugar del que investiga para comprobarlo

Cuando se escoja un lugar, tenga en cuenta el impacto que podría tener un parque eólico en la flora, fauna y población del lugar.

Bibliografía

Manuel Franquesa Voneschen. (2009). Introducción a la teoría de las turbinas eólicas. 10/11/2018, de http://www.amics21.com Sitio web: http://www.amics21.com/laveritat/introduccion_teoria_turbinas_eolicas.pdf

Anónimo. (2010). Situación de la energía eólica en Ecuador. 10/11/2018, de NewsSolinclima Sitio web: https://news.soliclima.com/noticias/energia-eolica/situacion-de-la-energia-eolica-en-ecuador

Anónimo. (2015). La importancia de la energía eólica. 11/11/2018, de http://www.trt.net.tr Sitio web: http://www.trt.net.tr/espanol/por-un-mundo-mejor/2015/02/13/la-importancia-de-la-energia-eolica-212787

Anónimo. (2014). Clima de Guaranda. 11/11/2018, de www.meteoblue.com Sitio web: https://www.meteoblue.com/es/tiempo/pronostico/modelclimate/guaranda_ecuador_3657571

Anónimo. (2012). DESVENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA. 2018, de twenergy Sitio web: https://twenergy.com/a/desventajas-de-la-energia-eolica-477