El presente informe da a conocer el estado del arte del desarrollo de la energía eólica como medio de generación eléctrica en nuestro país, visto como una real alternativa de diversificación de la matriz energética bajo el concepto de Energía Renovable No Convencional (ERNC).
Para lo cual se entrega un marco teórico sobre el desarrollo de este tipo de energías, descripción del principio de funcionamiento de los aerogeneradores y sus procesos involucrados para entregar la energía eléctrica al sistema, los que han sido acompañados de una acelerada masificación experimentada en la última década en nuestro país.
Aunque generan un gran impacto visual por la magnitud del área que abarca un parque generador de este tipo, constituyen una forma de energía limpia, libre de emisiones y residuos, debiendo proliferar a pasos agigantados en nuestro país en los próximos años de la mano de una legislación favorable y que incentive su desarrollo.
1. INTRODUCCIÓN
Sin duda en los últimos años nuestro país ha experimentado mejoras considerables para de las ERNC en Chile, en especial la energía eólica, lo que se está traduciendo en un creciente interés de inversionistas nacionales e internacionales en el desarrollo de estos proyectos en el país.
Debido a que actualmente el sector eléctrico en Chile depende principalmente de la generación proveniente de la energía térmica e hidroeléctrica, se hace necesario diversificar nuestra matriz energética mediante el desarrollo de otras formas de generación como lo es la energía eólica.
Esto último se debe a que nuestro país cuenta con condiciones ideales para la generación de electricidad a través de este medio, por lo que existen diversos estudios que han llegado a manifestar que si se aprovechara todo el potencial eólico a lo largo del territorio, se podría abastecer la totalidad de la necesidad energética y más.
Aunque según datos del Ministerio de Energía, nuestro país requiere anualmente un 6% más de energía y dentro de unos 40 años los aerogeneradores sólo podrían llegar a cubrir el 5% del recurso energético del país, considerando que hoy alcanzan solo el 1%.
A continuación se muestra como ha sido la evolución tecnológica y de uso de energía eólica desde sus inicios, ya sea en molinos y sistemas de bombeo, hasta ser usados como fuente primaria para producir energía eléctrica, realizando una descripción del proceso general y principio de funcionamiento de los aerogeneradores
También haremos una reseña de los principales proyectos eólicos implementados en nuestro país y el aporte que realizan al sistema energético chileno, así como se dará también, una visión al panorama que se ven enfrentados las nuevas iniciativas de proyectos dentro del mercado eléctrico nacional y la legislación vigente.
Para lo cual se entrega un marco teórico sobre el desarrollo de este tipo de energías, descripción del principio de funcionamiento de los aerogeneradores y sus procesos involucrados para entregar la energía eléctrica al sistema, los que han sido acompañados de una acelerada masificación experimentada en la última década en nuestro país.
Aunque generan un gran impacto visual por la magnitud del área que abarca un parque generador de este tipo, constituyen una forma de energía limpia, libre de emisiones y residuos, debiendo proliferar a pasos agigantados en nuestro país en los próximos años de la mano de una legislación favorable y que incentive su desarrollo.
1. INTRODUCCIÓN
Sin duda en los últimos años nuestro país ha experimentado mejoras considerables para de las ERNC en Chile, en especial la energía eólica, lo que se está traduciendo en un creciente interés de inversionistas nacionales e internacionales en el desarrollo de estos proyectos en el país.
Debido a que actualmente el sector eléctrico en Chile depende principalmente de la generación proveniente de la energía térmica e hidroeléctrica, se hace necesario diversificar nuestra matriz energética mediante el desarrollo de otras formas de generación como lo es la energía eólica.
Esto último se debe a que nuestro país cuenta con condiciones ideales para la generación de electricidad a través de este medio, por lo que existen diversos estudios que han llegado a manifestar que si se aprovechara todo el potencial eólico a lo largo del territorio, se podría abastecer la totalidad de la necesidad energética y más.
Aunque según datos del Ministerio de Energía, nuestro país requiere anualmente un 6% más de energía y dentro de unos 40 años los aerogeneradores sólo podrían llegar a cubrir el 5% del recurso energético del país, considerando que hoy alcanzan solo el 1%.
A continuación se muestra como ha sido la evolución tecnológica y de uso de energía eólica desde sus inicios, ya sea en molinos y sistemas de bombeo, hasta ser usados como fuente primaria para producir energía eléctrica, realizando una descripción del proceso general y principio de funcionamiento de los aerogeneradores
También haremos una reseña de los principales proyectos eólicos implementados en nuestro país y el aporte que realizan al sistema energético chileno, así como se dará también, una visión al panorama que se ven enfrentados las nuevas iniciativas de proyectos dentro del mercado eléctrico nacional y la legislación vigente.
2. ENERGIA EÓLICA Y SU HISTORIA
Como definición general, se puede establecer que la energía eólica es la energía mecánica o eléctrica producida a partir de la fuerza del viento, la cual es captada mediante un mecanismo accionado por la energía cinética de las masas de aire en movimiento. Estos desplazamientos del aire son ocasionados por el desigual calentamiento de la superficie terrestre, por lo que es considerada una forma indirecta de energía solar. Entre el 1 y 2% de la energía proveniente del sol se convierte en viento. La generación de energía eólica está condicionada por la frecuencia y velocidad del viento, por lo que presenta un suministro intermitente que, al igual que la energía solar, requiere combinarlo con otras fuentes de energía o con sistemas de almacenamiento.
El viento como fuerza motriz existe desde la antigüedad y en todos los tiempos ha sido utilizado como tal, pero, fue desde los ochenta del siglo pasado, cuando este tipo de energía limpia sufrió un verdadero impulso, aunque la energía eólica crece de forma imparable a partir del siglo XXI.
Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Sistán, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron usados para moler maíz o extraer agua.
En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y se distribuyeron por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para levantar sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo y en Estados Unidos, el desarrollo de molinos de bombeo de agua, reconocibles por sus múltiples velas metálicas.
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. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos países siendo denominadas Aerogeneradores.
En la siguiente figura se puede observar el estado del arte de la tecnología, donde se presentan las relaciones entre la capacidad (MW) del aerogenerador, diámetro de rotor (aspas o palas) y la altura de torre.
El viento como fuerza motriz existe desde la antigüedad y en todos los tiempos ha sido utilizado como tal, pero, fue desde los ochenta del siglo pasado, cuando este tipo de energía limpia sufrió un verdadero impulso, aunque la energía eólica crece de forma imparable a partir del siglo XXI.
Los primeros molinos de uso práctico fueron construidos en Sistán, Afganistán, en el siglo VII. Estos fueron molinos de eje vertical con hojas rectangulares. Aparatos hechos de 6 a 8 velas de molino cubiertos con telas fueron usados para moler maíz o extraer agua.
En Europa los primeros molinos aparecieron en el siglo XII en Francia e Inglaterra y se distribuyeron por el continente. Eran unas estructuras de madera, conocidas como torres de molino, que se hacían girar a mano alrededor de un poste central para levantar sus aspas al viento. El molino de torre se desarrolló en Francia a lo largo del siglo XIV. Consistía en una torre de piedra coronada por una estructura rotativa de madera que soportaba el eje del molino y la maquinaria superior del mismo y en Estados Unidos, el desarrollo de molinos de bombeo de agua, reconocibles por sus múltiples velas metálicas.
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. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos países siendo denominadas Aerogeneradores.
En la siguiente figura se puede observar el estado del arte de la tecnología, donde se presentan las relaciones entre la capacidad (MW) del aerogenerador, diámetro de rotor (aspas o palas) y la altura de torre.
Fig. 1: Relación tamaño del aerogenerador v/s potencia
3. FUNCIONAMIENTO DE UN AEROGENERADOR
Fig. 2: Componentes de un Aerogenerador
La figura anterior muestra las partes de un aerogenerador y su diagrama de flujo siguiente nos da a conocer su funcionamiento:
Fig. 3: Diagrama de flujo de un Aerogenerador
3.1. Descripción del Proceso
7. REALIDAD ACTUAL DE LA ENERGIA EÓLICA EN CHILE
La energía eólica es una de las fuentes de ERNC que más se ha desarrollado en el país. El atractivo potencial de Chile, sus precios competitivos y aporte a reducir la huella de CO2 han sido claves para su posicionamiento, por lo que las energías renovables no convencionales (ERNC) nos ofrecen una alternativa limpia para generar electricidad y al mismo tiempo, diversificar nuestra matriz eléctrica.
En los últimos años varios investigadores y expertos han coincidido en que Chile tiene un alto potencial para el desarrollo de estas fuentes, consideradas como las alternativas de futuro para reemplazar el uso de fuentes fósiles, de las cuales somos altamente dependientes (importamos sobre un 90%).
Entre todas las opciones de ERNC existentes, una de las que más se ha ido desarrollando por estas tierras es la eólica, que aprovecha las condiciones del viento en sectores estratégicos para suministrar energía eléctrica a hogares e industrias.
· La góndola: Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el generador eléctrico. A la izquierda de la góndola tenemos el rotor del aerogenerador, es decir las palas y el buje.
· Las palas del rotor: Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
· El buje: El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
· El eje de baja velocidad: Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.)
· El multiplicador: es básicamente una caja de engranajes, que tiene a su izquierda el eje de baja velocidad y permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.
· El eje de alta velocidad: Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia.
· El generador eléctrico: Suele ser un generador asincrónico o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 4.500 kW.
· El controlador electrónico: Es un computador que continuamente monitorea las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación.
· La unidad de refrigeración: Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
· La torre: Soporta la góndola y el rotor. Por el interior del cuerpo de la torre bajan los cables que llevan la energía eléctrica desde el generador hasta los transformadores elevadores de voltaje para conectarse a la red eléctrica exterior. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo.
· Las palas del rotor: Capturan el viento y transmiten su potencia hacia el buje. En un aerogenerador moderno de 600 kW cada pala mide alrededor de 20 metros de longitud y su diseño es muy parecido al del ala de un avión.
· El buje: El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.
· El eje de baja velocidad: Conecta el buje del rotor al multiplicador. En un aerogenerador moderno de 600 kW el rotor gira muy lento, a unas 19 a 30 revoluciones por minuto (r.p.m.)
· El multiplicador: es básicamente una caja de engranajes, que tiene a su izquierda el eje de baja velocidad y permite que el eje de alta velocidad que está a su derecha gire 50 veces más rápido que el eje de baja velocidad.
· El eje de alta velocidad: Gira aproximadamente a 1.500 r.p.m. lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia.
· El generador eléctrico: Suele ser un generador asincrónico o de inducción. En los aerogeneradores modernos la potencia máxima suele estar entre 500 y 4.500 kW.
· El controlador electrónico: Es un computador que continuamente monitorea las condiciones del aerogenerador y que controla el mecanismo de orientación.
· La unidad de refrigeración: Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además contiene una unidad refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.
· La torre: Soporta la góndola y el rotor. Por el interior del cuerpo de la torre bajan los cables que llevan la energía eléctrica desde el generador hasta los transformadores elevadores de voltaje para conectarse a la red eléctrica exterior. Generalmente es una ventaja disponer de una torre alta, dado que la velocidad del viento aumenta conforme nos alejamos del nivel del suelo.
Fig. 4: Diagrama de proceso del aporte de la generación eólica dentro del Sistema Eléctrico nacional
4. FACTORES INFLUYENTES EN LA POTENCIA DEL VIENTO
La energía eólica es aprovechada por nosotros básicamente por un sistema de un rotor que gira a medida que pasa viento por este.
La potencia del viento depende principalmente de 3 factores:
1. Área por donde pasa el viento (rotor)
2. Densidad del aire
3. Velocidad del viento
Entonces el flujo másico y potencia debido a la energía cinética viene dado por las siguientes expresiones:
4. FACTORES INFLUYENTES EN LA POTENCIA DEL VIENTO
La energía eólica es aprovechada por nosotros básicamente por un sistema de un rotor que gira a medida que pasa viento por este.
La potencia del viento depende principalmente de 3 factores:
1. Área por donde pasa el viento (rotor)
2. Densidad del aire
3. Velocidad del viento
Entonces el flujo másico y potencia debido a la energía cinética viene dado por las siguientes expresiones:
Dado que la energía del viento depende la velocidad del viento, entonces ¿Cuál sería la energía potencia que entrega el viento?
Para calcular la potencia promedio que es aprovechada por el rotor debemos usar la llamada ley de Betz que es demostrada de la siguiente manera:
Fig. 5: Tubo de corriente en un aerogenerador.
Supongamos que la velocidad a la que entra el viento al tubo de corriente es de valor V1 y a la velocidad que sale es de V2, podemos suponer que la velocidad a la que el viento entra al aerogenerador es de (V1+V2)/2.
El flujo másico que entra al rotor entonces tiene valor de:
Dado que en tubo de corriente se debe conservar la potencia, la potencia que entra a velocidad V1 tiene que ser igual a la suma de la potencia que sale a velocidad V2 y la que se va por el rotor.
Entonces la potencia que se va por el rotor es:
Y remplazando la masa nos queda:
La potencia que lleva el viento antes de llegar al rotor viene dado por:
Ahora si la comparamos la potencia en el rotor con la potencia que lleva el viento nos da la siguiente gráfica:
Fig. 6: Gráfica relación Potencia/velocidad
Cuyo máximo viene dado por 0,59 aproximadamente, es decir la máxima potencia que se puede extraer del viento es de 0,59 veces esta potencia.
5. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS AEROGENERADORES EÓLICOS
Los principales efectos de los aerogeneradores sobre el medio ambiente son los siguientes:
· Efectos meteorológicos sobre el microclima: Se estima que la reducción de la velocidad del viento por los aerogeneradores tiene, aproximadamente, las mismas consecuencias sobre el clima local que un grupo de árboles, no esperándose que se produzcan cambios significativos.
· Efectos sobre la fauna y flora: El efecto más significativo está relacionado con el obstáculo que los rotores representan para el vuelo de las aves. Sin embargo, la experiencia obtenida hasta el momento ha demostrado que la probabilidad de choque es sumamente baja, debido a la rotación lenta de las máquinas y su bajo coeficiente de solidez.
· Ruido: La intensidad del ruido generado por las máquinas eólicas ha sido investigado por la NASA mediante un prototipo de 100 kW. El estudio acústico abarcó un espectro de frecuencias comprendido en el rango de audición entre 15 y 20.000 Hz. El nivel acústico medido cerca de la máquina fue de 64 dB para las frecuencias comprendidas en el rango audible, con un nivel de ruido de fondo de 52 dB, observándose que el ruido de la máquina era inaudible por encima del ruido de fondo a distancias del orden de 200 metros, por lo que sólo podría afectar a la salud ocasionando problemas si se superan los 100 dB.
· Interferencias con ondas de televisión y radiocomunicaciones: Las palas del aerogenerador pueden reflejar las ondas electromagnéticas, pero se estima poco probable que produzcan interferencias en las señales de radio y navegación salvo a distancias pequeñas de la máquina. La señal de televisión puede quedar afectada a distancias de unos centenares de metros e, incluso, hasta 1 ó 2 km.
· Consumo de energía: Una de las ventajas de la energía eólica frente a otras nuevas fuentes de energía, es que el balance energético de los aerogeneradores es claramente positivo, recuperando el coste de la energía empleada en la producción de sus materiales constitutivos y en su construcción en un período del orden de 7 meses de funcionamiento.
· Seguridad y utilización del terreno: El principal problema relacionado con la seguridad radica en la posibilidad de rotura de una pala. Dada la alta velocidad periférica del rotor, se estima que el área de seguridad en torno a un aerogenerador debe comprender un círculo de unos 200 metros con centro en la base de la torre de la máquina. La superficie de terreno ocupada por un aerogenerador de 1 MW es pequeña, (2000 m2); la zona de seguridad abarcaría 120.000 m2.
En un parque eólica es necesario que la distancia entre ellos guarde un mínimo necesario para evitar interferencias aerodinámicas entre máquinas, que es del orden de 7 a 10 veces el diámetro del rotor, lo que implica distancias de aproximadamente 1 km para generadores de 2,5 MW. El terreno entre aerogeneradores podría ser utilizado para otros fines respetando las servidumbres impuestas por las carreteras de acceso a las máquinas y las líneas eléctricas.
· Protección contra el rayo: Como los aerogeneradores sobresalen del entorno que les rodea, constituyen unos conductores privilegiados de transmisión de la electricidad estática de las nubes hacia el suelo, por lo que se le deben tener una buena toma de tierra y colocar pararrayos en los cables eléctricos que unen el aerogenerador a la red de utilización.
· El impacto paisajístico: es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador producen el fenómeno de la sombra titilante (efecto shadow flicker), el que se produce por el paso de la luz solar a través de las aspas del aerogenerador.
6. VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA
· Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
· Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
· No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
· Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
· Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
· Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
· Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses.
· Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
· Posibilidad de construir parques eólicos en el mar (offshore), donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.
Para calcular la potencia promedio que es aprovechada por el rotor debemos usar la llamada ley de Betz que es demostrada de la siguiente manera:
Fig. 5: Tubo de corriente en un aerogenerador.
Supongamos que la velocidad a la que entra el viento al tubo de corriente es de valor V1 y a la velocidad que sale es de V2, podemos suponer que la velocidad a la que el viento entra al aerogenerador es de (V1+V2)/2.
El flujo másico que entra al rotor entonces tiene valor de:
Dado que en tubo de corriente se debe conservar la potencia, la potencia que entra a velocidad V1 tiene que ser igual a la suma de la potencia que sale a velocidad V2 y la que se va por el rotor.
Entonces la potencia que se va por el rotor es:
Y remplazando la masa nos queda:
La potencia que lleva el viento antes de llegar al rotor viene dado por:
Ahora si la comparamos la potencia en el rotor con la potencia que lleva el viento nos da la siguiente gráfica:
Fig. 6: Gráfica relación Potencia/velocidad
Cuyo máximo viene dado por 0,59 aproximadamente, es decir la máxima potencia que se puede extraer del viento es de 0,59 veces esta potencia.
5. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS AEROGENERADORES EÓLICOS
Los principales efectos de los aerogeneradores sobre el medio ambiente son los siguientes:
· Efectos meteorológicos sobre el microclima: Se estima que la reducción de la velocidad del viento por los aerogeneradores tiene, aproximadamente, las mismas consecuencias sobre el clima local que un grupo de árboles, no esperándose que se produzcan cambios significativos.
· Efectos sobre la fauna y flora: El efecto más significativo está relacionado con el obstáculo que los rotores representan para el vuelo de las aves. Sin embargo, la experiencia obtenida hasta el momento ha demostrado que la probabilidad de choque es sumamente baja, debido a la rotación lenta de las máquinas y su bajo coeficiente de solidez.
· Ruido: La intensidad del ruido generado por las máquinas eólicas ha sido investigado por la NASA mediante un prototipo de 100 kW. El estudio acústico abarcó un espectro de frecuencias comprendido en el rango de audición entre 15 y 20.000 Hz. El nivel acústico medido cerca de la máquina fue de 64 dB para las frecuencias comprendidas en el rango audible, con un nivel de ruido de fondo de 52 dB, observándose que el ruido de la máquina era inaudible por encima del ruido de fondo a distancias del orden de 200 metros, por lo que sólo podría afectar a la salud ocasionando problemas si se superan los 100 dB.
· Interferencias con ondas de televisión y radiocomunicaciones: Las palas del aerogenerador pueden reflejar las ondas electromagnéticas, pero se estima poco probable que produzcan interferencias en las señales de radio y navegación salvo a distancias pequeñas de la máquina. La señal de televisión puede quedar afectada a distancias de unos centenares de metros e, incluso, hasta 1 ó 2 km.
· Consumo de energía: Una de las ventajas de la energía eólica frente a otras nuevas fuentes de energía, es que el balance energético de los aerogeneradores es claramente positivo, recuperando el coste de la energía empleada en la producción de sus materiales constitutivos y en su construcción en un período del orden de 7 meses de funcionamiento.
· Seguridad y utilización del terreno: El principal problema relacionado con la seguridad radica en la posibilidad de rotura de una pala. Dada la alta velocidad periférica del rotor, se estima que el área de seguridad en torno a un aerogenerador debe comprender un círculo de unos 200 metros con centro en la base de la torre de la máquina. La superficie de terreno ocupada por un aerogenerador de 1 MW es pequeña, (2000 m2); la zona de seguridad abarcaría 120.000 m2.
En un parque eólica es necesario que la distancia entre ellos guarde un mínimo necesario para evitar interferencias aerodinámicas entre máquinas, que es del orden de 7 a 10 veces el diámetro del rotor, lo que implica distancias de aproximadamente 1 km para generadores de 2,5 MW. El terreno entre aerogeneradores podría ser utilizado para otros fines respetando las servidumbres impuestas por las carreteras de acceso a las máquinas y las líneas eléctricas.
· Protección contra el rayo: Como los aerogeneradores sobresalen del entorno que les rodea, constituyen unos conductores privilegiados de transmisión de la electricidad estática de las nubes hacia el suelo, por lo que se le deben tener una buena toma de tierra y colocar pararrayos en los cables eléctricos que unen el aerogenerador a la red de utilización.
· El impacto paisajístico: es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador producen el fenómeno de la sombra titilante (efecto shadow flicker), el que se produce por el paso de la luz solar a través de las aspas del aerogenerador.
6. VENTAJAS DE LA ENERGÍA EÓLICA
· Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.
· Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.
· No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.
· Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.
· Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.
· Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
· Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses.
· Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas.
· Posibilidad de construir parques eólicos en el mar (offshore), donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.
7. REALIDAD ACTUAL DE LA ENERGIA EÓLICA EN CHILE
La energía eólica es una de las fuentes de ERNC que más se ha desarrollado en el país. El atractivo potencial de Chile, sus precios competitivos y aporte a reducir la huella de CO2 han sido claves para su posicionamiento, por lo que las energías renovables no convencionales (ERNC) nos ofrecen una alternativa limpia para generar electricidad y al mismo tiempo, diversificar nuestra matriz eléctrica.
En los últimos años varios investigadores y expertos han coincidido en que Chile tiene un alto potencial para el desarrollo de estas fuentes, consideradas como las alternativas de futuro para reemplazar el uso de fuentes fósiles, de las cuales somos altamente dependientes (importamos sobre un 90%).
Entre todas las opciones de ERNC existentes, una de las que más se ha ido desarrollando por estas tierras es la eólica, que aprovecha las condiciones del viento en sectores estratégicos para suministrar energía eléctrica a hogares e industrias.
A lo largo de Chile, las zonas identificadas con potencial eólico explotable, con fines de generación eléctrica, son:
· Zona de Calama en la II Región y, eventualmente, otras zonas altiplánicas.
· Sector costero y zonas de cerros de la IV Región y, eventualmente, de las otras regiones del norte del país.
· Puntas que penetran al océano en la costa de la zona norte y central.
· Zonas costeras abiertas al océano y zonas abiertas hacia las pampas patagónicas en las regiones XI y XII.
En 2001, se inauguró el primer parque eólico conectado al Sistema Interconectado de Aysén. La central eólica “Alto Baguales” cuenta con tres aerogeneradores (660 kW c/u) con una capacidad conjunta de 2 MW.
Fig. 7: Canela I fue el primer parque eólico emplazado en el SIC.
Desde noviembre 2007, se encuentra en operación el primer parque eólico emplazado conectado al Sistema Interconectado Central (SIC), Canela I. Construido por Endesa ECO en la IV Región, esta central tiene una capacidad instalada de 18,1 MW con 11 aerogeneradores y una inversión de US$ 17 millones.
A Canela I le siguieron importantes iniciativas como Canela II (2009), que incorporó 69 MW a la primera etapa; Totoral (2010) con una capacidad de 46 MW en 23 aerogeneradores, y Monte Redondo, que concluyó su etapa final este año totalizando 48 MW de capacidad instalada.
Las buenas condiciones de viento en la zona de Coquimbo y la cada vez mayor demanda por proyectos verdes impulsaron una serie de iniciativas eólicas que hoy se encuentran en carpeta. Así aparecieron iniciativas como La Georgina (76 MW), Punta Palmeras (103,5 MW) y la Cachina (66 MW).
Expertos calculan que hasta el momento, entre los parques eólicos proyectados y los que ya operan en la región de Coquimbo, se suma una inversión de US$ 2.280 millones, con un total de 546 aerogeneradores, que en conjunto, ofrecen 1.086 MW, equivalentes a la mitad de la capacidad que entregará Central carbonífera Castilla en la III Región.
7.1. Alternativa minera
Más allá de la energía que proveen, los parques eólicos también permiten reducir la huella de carbono de sus clientes, que van desde los regulados (residenciales) hasta grandes empresas, como las mineras que apoyan el desarrollo de las ERNC con el fin de contar con energía sustentable para la operación de sus faenas, por lo que varias mineras han apostado por este tipo de generación para sus faenas. Una de ellas es Barrick con parque Punta Colorada (IV Región), que contempla la construcción de 18 molinos que aportarán 36 MW al Sistema Interconectado Central (SIC) y específicamente a sus proyectos mineros.
Otra minera que está apostando fuerte por la energía eólica es Codelco, donde no escatimaron en gastos al desarrollar una central eólica con una capacidad instalada de 250 MW y que contará con 125 molinos que alimentarán faenas, como la División Radomiro Tomic.
7.2. El futuro eólico en camino
El positivo desarrollo experimentado por el sector eólico en Chile ha llevado a la implementación de proyectos cada vez más ambiciosos.
Hoy, Chile cuenta 167 MW eólicos en capacidad instalada, mientras que los proyectos en carpeta ascienden a 1.500 MW que deberían desarrollarse en el corto plazo. Actualmente se construyen 23 nuevos parques.
Para el primer trimestre de 2012 se espera que entre en operaciones la primera etapa (120 MW) del parque eólico Talinay, que apuesta a ser el más grande del país y de Sudamérica con una capacidad total instada de 500 MW generados por 243 MW en un terreno de 10.000 hectáreas.
A nivel mundial la energía eólica va por buen camino. Sólo en 2010 esta fuente registró un incremento de 22,5%, equivalente a 35,8 GW. El principal impulsor de este crecimiento ha sido China, que en 2010 instaló 16,6 GW con parques eólicos.
Si bien Chile está lejos de llegar a esa cifra, existe la oportunidad de fomentar esta fuente de forma responsable, sin tener altos impactos ambientales. El mar parecer ser la opción perfecta de expansión.
8. FINANCIAMIENTO Y LEGISLACIÓN DE LOS PROYECTOS EÓLICOS
Actualmente en Chile, los proyectos eólicos chocan con la cruda realidad, la banca le cierra las puertas y no cuentan con incentivos tributarios. Las principales dificultades son: falta de acceso al crédito, escasa posibilidad de que proyectos que no están vinculados a los grandes consorcios se lleven a la práctica, y falta de incentivos tributarios para su desarrollo.
Una realidad desconocida e ingrata es que sólo siete de los 25 proyectos ingresados, es decir, menos del 30 por ciento, al Sistema de Evaluación Ambiental (SEA), en los últimos cuatro años, están en operación, los que pertenecen a grandes empresas como Endesa, Suez Energy y SN Power. ¿Qué ha pasado entonces con los otros proyectos? Las razones son básicamente dos: la dificultad de acceso al crédito y la legislación medioambiental vigente. Lo más difícil de estos proyectos es encontrar quien los financie.
Si todos los parques eólicos aprobados estuvieran funcionando, generarían la no despreciable cantidad de 1.436 MW para los sistemas interconectados de Chile. Sin embargo, una y otra vez se encuentran con las puertas de la banca cerrada. ¿La razón? Al ser una industria que fluctúa mucho, sin poder asegurar una generación constante, los prestamistas no se arriesgan a invertir en ellos, ya que hay muchos proyectos que están realizados por empresas que no tienen capital propio y a estos obstáculos se añaden otros, como proyectos que se encuentran lejos de las líneas de transmisión y son aprobados sin que tengan en cuenta cómo inyectarlo a la red. También, se han presentado muchos proyectos con promedios de velocidades muy bajas, por lo que deben vender la energía a un precio muy alto para solventar el flujo de caja.
El camino a recorrer de una empresa para concretar un proyecto, claramente, no es fácil. Cuando un nuevo generador quiere entrar al sistema, debe financiar la inversión y tener un contrato con un cliente final o con un generador que le asegure comprar parte de su energía a un precio fijo. De esta manera puede acceder al financiamiento bancario y apalancar adecuadamente la inversión.
Cuando un cliente final no está muy convencido por el mayor riesgo que esto implica, y la obra se atrasa o no la realiza, el nuevo operador deberá acceder a un generador integrante. Se complica el panorama entonces, tendiendo que negociar a última hora haciéndolo menos competitivo. En este escenario, el nuevo generador de Energía Renovable No Convencional (ERNC) accede a las grandes generadoras, quienes le ofrecen comprar el proyecto o, en su defecto, la energía al precio más bajo posible, es decir, extraerle todas sus rentas económicas. Los proyectos de ERNC son buenas intenciones y nada más. Por supuesto que existen algunos nuevos entrantes con la habilidad suficiente para sortear estos problemas, pero son los menos.
La legislación medioambiental actual también influye en esta ingrata realidad de la energía eólica en Chile. La ley 19.300 no exige plazos de ejecución ni de operación de los proyectos presentados, y aprobados por el Sistema de Evaluación Ambiental. Fuentes al interior de la cartera medioambiental admitieron que la norma no estimula la puesta en marcha de las iniciativas una vez que tienen luz verde. “Muchas veces los proyectos son aprobados ambientalmente, pero después nada los obliga a construirlos”, aseguran.
CONCLUSIONES
La energía eólica es una de las formas de generación de energía más limpia que existen hasta ahora, considerando que el viento es un fenómeno natural que se presenta en todo el planeta, y nuestro país posee muchas áreas privilegiadas para el desarrollo de este tipo de proyectos de ERNC, contribuyendo a la diversificación de la matriz energética actual y disminuyendo el uso de combustibles fósiles.
Uno de las mayores controversias de los proyectos de parques eólicos es el de tipo paisajístico, debido a que se emplazan en un gran territorio produciendo un gran impacto visual, aunque se destaca la producción de una energía limpia sin emisiones atmosféricas ni residuos y su corto periodo de implementación y montaje.
Desde que entraron en operación los primeros aerogeneradores en nuestro país en el año 2001, han proliferado gran cantidad de nuevos proyectos de parques eólicos para instalarse principalmente en la Zona Norte, pero sólo un pequeño porcentaje de ellos se han podido concretar debido a una falta de financiamiento desde la banca privada, lo que se debe principalmente se consideran como proyectos con un alto riesgo de inversión por el hecho de no ser una generación eléctrica constante, la cual depende mucho de las condiciones climáticas del lugar, y sólo se han podido llevar a cabo, proyectos de grandes multinacionales con un gran poder de inversión.
Razón por la cual, la ley debiese mejorar aún más los incentivos para apoyar la inversión o en su defecto, establecer una política de mejora de la matriz energética donde pueda subvencionar parte de los proyectos, lo cual se traduciría en un rápido crecimiento de este tipo de energía considerando las notables condiciones de nuestro país para este polo de desarrollo.
Una muy buena opción futura, será el desarrollo de nuevos parques eólicos en alta mar, aprovechando lo extenso de nuestro país y sabiendo que en estos lugares, se producen las mayores velocidades de viento, obteniéndose una mayor generación de energía y sin impactos ambientales directos a las personas.
BIBLIOGRAFIA
[1] COMISIÓN Nacional de Energía (CNE). Modelación del recurso solar y eólico en el norte de Chile. Santiago: Comisión Nacional de Energía, 2009.
[2] JARA Tirapegui, Wilfredo. Introducción a las energías renovables no convencionales (ERNC). Santiago: Empresa Nacional de Electricidad S.A., 2006.
[3] JPENADONOSO. En Chile proyectos eólicos chocan con la cruda realidad, la banca le cierra las puertas y no cuentan con incentivos tributarios. [en línea] <http://www.chilerenovables.cl/2010/12/27/en-chile-proyectos-eolicos-chocan-con-la-cruda-realidad-la-banca-le-cierra-las-puertas-y-no-cuentan-con-incentivos-tributarios/> [consulta: 13 de Noviembre 2011].
[4] PALMA Behnke, Rodrigo, JIMENEZ Estévez, Guillermo, ALARCÓN Arias, Ignacio. Las energías renovables no convencionales en el mercado eléctrico chileno. Santiago: Comisión Nacional de Energía, 2009.
[5] WIKIPEDIA. Energía eólica. [en línea]<http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica> [consulta: 20 de octubre 2011].
[6] ZANOTTI, Mauricio. Parques eólicos: Energía del viento en Chile. [en línea]<http://www.guioteca.com/energia-y-sustentabilidad/parques-eolicos-energia-del-viento-en-chile/> [consulta: 30 de octubre 2011].
· Zona de Calama en la II Región y, eventualmente, otras zonas altiplánicas.
· Sector costero y zonas de cerros de la IV Región y, eventualmente, de las otras regiones del norte del país.
· Puntas que penetran al océano en la costa de la zona norte y central.
· Zonas costeras abiertas al océano y zonas abiertas hacia las pampas patagónicas en las regiones XI y XII.
En 2001, se inauguró el primer parque eólico conectado al Sistema Interconectado de Aysén. La central eólica “Alto Baguales” cuenta con tres aerogeneradores (660 kW c/u) con una capacidad conjunta de 2 MW.
Fig. 7: Canela I fue el primer parque eólico emplazado en el SIC.
Desde noviembre 2007, se encuentra en operación el primer parque eólico emplazado conectado al Sistema Interconectado Central (SIC), Canela I. Construido por Endesa ECO en la IV Región, esta central tiene una capacidad instalada de 18,1 MW con 11 aerogeneradores y una inversión de US$ 17 millones.
A Canela I le siguieron importantes iniciativas como Canela II (2009), que incorporó 69 MW a la primera etapa; Totoral (2010) con una capacidad de 46 MW en 23 aerogeneradores, y Monte Redondo, que concluyó su etapa final este año totalizando 48 MW de capacidad instalada.
Las buenas condiciones de viento en la zona de Coquimbo y la cada vez mayor demanda por proyectos verdes impulsaron una serie de iniciativas eólicas que hoy se encuentran en carpeta. Así aparecieron iniciativas como La Georgina (76 MW), Punta Palmeras (103,5 MW) y la Cachina (66 MW).
Expertos calculan que hasta el momento, entre los parques eólicos proyectados y los que ya operan en la región de Coquimbo, se suma una inversión de US$ 2.280 millones, con un total de 546 aerogeneradores, que en conjunto, ofrecen 1.086 MW, equivalentes a la mitad de la capacidad que entregará Central carbonífera Castilla en la III Región.
7.1. Alternativa minera
Más allá de la energía que proveen, los parques eólicos también permiten reducir la huella de carbono de sus clientes, que van desde los regulados (residenciales) hasta grandes empresas, como las mineras que apoyan el desarrollo de las ERNC con el fin de contar con energía sustentable para la operación de sus faenas, por lo que varias mineras han apostado por este tipo de generación para sus faenas. Una de ellas es Barrick con parque Punta Colorada (IV Región), que contempla la construcción de 18 molinos que aportarán 36 MW al Sistema Interconectado Central (SIC) y específicamente a sus proyectos mineros.
Otra minera que está apostando fuerte por la energía eólica es Codelco, donde no escatimaron en gastos al desarrollar una central eólica con una capacidad instalada de 250 MW y que contará con 125 molinos que alimentarán faenas, como la División Radomiro Tomic.
7.2. El futuro eólico en camino
El positivo desarrollo experimentado por el sector eólico en Chile ha llevado a la implementación de proyectos cada vez más ambiciosos.
Hoy, Chile cuenta 167 MW eólicos en capacidad instalada, mientras que los proyectos en carpeta ascienden a 1.500 MW que deberían desarrollarse en el corto plazo. Actualmente se construyen 23 nuevos parques.
Para el primer trimestre de 2012 se espera que entre en operaciones la primera etapa (120 MW) del parque eólico Talinay, que apuesta a ser el más grande del país y de Sudamérica con una capacidad total instada de 500 MW generados por 243 MW en un terreno de 10.000 hectáreas.
A nivel mundial la energía eólica va por buen camino. Sólo en 2010 esta fuente registró un incremento de 22,5%, equivalente a 35,8 GW. El principal impulsor de este crecimiento ha sido China, que en 2010 instaló 16,6 GW con parques eólicos.
Si bien Chile está lejos de llegar a esa cifra, existe la oportunidad de fomentar esta fuente de forma responsable, sin tener altos impactos ambientales. El mar parecer ser la opción perfecta de expansión.
8. FINANCIAMIENTO Y LEGISLACIÓN DE LOS PROYECTOS EÓLICOS
Actualmente en Chile, los proyectos eólicos chocan con la cruda realidad, la banca le cierra las puertas y no cuentan con incentivos tributarios. Las principales dificultades son: falta de acceso al crédito, escasa posibilidad de que proyectos que no están vinculados a los grandes consorcios se lleven a la práctica, y falta de incentivos tributarios para su desarrollo.
Una realidad desconocida e ingrata es que sólo siete de los 25 proyectos ingresados, es decir, menos del 30 por ciento, al Sistema de Evaluación Ambiental (SEA), en los últimos cuatro años, están en operación, los que pertenecen a grandes empresas como Endesa, Suez Energy y SN Power. ¿Qué ha pasado entonces con los otros proyectos? Las razones son básicamente dos: la dificultad de acceso al crédito y la legislación medioambiental vigente. Lo más difícil de estos proyectos es encontrar quien los financie.
Si todos los parques eólicos aprobados estuvieran funcionando, generarían la no despreciable cantidad de 1.436 MW para los sistemas interconectados de Chile. Sin embargo, una y otra vez se encuentran con las puertas de la banca cerrada. ¿La razón? Al ser una industria que fluctúa mucho, sin poder asegurar una generación constante, los prestamistas no se arriesgan a invertir en ellos, ya que hay muchos proyectos que están realizados por empresas que no tienen capital propio y a estos obstáculos se añaden otros, como proyectos que se encuentran lejos de las líneas de transmisión y son aprobados sin que tengan en cuenta cómo inyectarlo a la red. También, se han presentado muchos proyectos con promedios de velocidades muy bajas, por lo que deben vender la energía a un precio muy alto para solventar el flujo de caja.
El camino a recorrer de una empresa para concretar un proyecto, claramente, no es fácil. Cuando un nuevo generador quiere entrar al sistema, debe financiar la inversión y tener un contrato con un cliente final o con un generador que le asegure comprar parte de su energía a un precio fijo. De esta manera puede acceder al financiamiento bancario y apalancar adecuadamente la inversión.
Cuando un cliente final no está muy convencido por el mayor riesgo que esto implica, y la obra se atrasa o no la realiza, el nuevo operador deberá acceder a un generador integrante. Se complica el panorama entonces, tendiendo que negociar a última hora haciéndolo menos competitivo. En este escenario, el nuevo generador de Energía Renovable No Convencional (ERNC) accede a las grandes generadoras, quienes le ofrecen comprar el proyecto o, en su defecto, la energía al precio más bajo posible, es decir, extraerle todas sus rentas económicas. Los proyectos de ERNC son buenas intenciones y nada más. Por supuesto que existen algunos nuevos entrantes con la habilidad suficiente para sortear estos problemas, pero son los menos.
La legislación medioambiental actual también influye en esta ingrata realidad de la energía eólica en Chile. La ley 19.300 no exige plazos de ejecución ni de operación de los proyectos presentados, y aprobados por el Sistema de Evaluación Ambiental. Fuentes al interior de la cartera medioambiental admitieron que la norma no estimula la puesta en marcha de las iniciativas una vez que tienen luz verde. “Muchas veces los proyectos son aprobados ambientalmente, pero después nada los obliga a construirlos”, aseguran.
CONCLUSIONES
La energía eólica es una de las formas de generación de energía más limpia que existen hasta ahora, considerando que el viento es un fenómeno natural que se presenta en todo el planeta, y nuestro país posee muchas áreas privilegiadas para el desarrollo de este tipo de proyectos de ERNC, contribuyendo a la diversificación de la matriz energética actual y disminuyendo el uso de combustibles fósiles.
Uno de las mayores controversias de los proyectos de parques eólicos es el de tipo paisajístico, debido a que se emplazan en un gran territorio produciendo un gran impacto visual, aunque se destaca la producción de una energía limpia sin emisiones atmosféricas ni residuos y su corto periodo de implementación y montaje.
Desde que entraron en operación los primeros aerogeneradores en nuestro país en el año 2001, han proliferado gran cantidad de nuevos proyectos de parques eólicos para instalarse principalmente en la Zona Norte, pero sólo un pequeño porcentaje de ellos se han podido concretar debido a una falta de financiamiento desde la banca privada, lo que se debe principalmente se consideran como proyectos con un alto riesgo de inversión por el hecho de no ser una generación eléctrica constante, la cual depende mucho de las condiciones climáticas del lugar, y sólo se han podido llevar a cabo, proyectos de grandes multinacionales con un gran poder de inversión.
Razón por la cual, la ley debiese mejorar aún más los incentivos para apoyar la inversión o en su defecto, establecer una política de mejora de la matriz energética donde pueda subvencionar parte de los proyectos, lo cual se traduciría en un rápido crecimiento de este tipo de energía considerando las notables condiciones de nuestro país para este polo de desarrollo.
Una muy buena opción futura, será el desarrollo de nuevos parques eólicos en alta mar, aprovechando lo extenso de nuestro país y sabiendo que en estos lugares, se producen las mayores velocidades de viento, obteniéndose una mayor generación de energía y sin impactos ambientales directos a las personas.
BIBLIOGRAFIA
[1] COMISIÓN Nacional de Energía (CNE). Modelación del recurso solar y eólico en el norte de Chile. Santiago: Comisión Nacional de Energía, 2009.
[2] JARA Tirapegui, Wilfredo. Introducción a las energías renovables no convencionales (ERNC). Santiago: Empresa Nacional de Electricidad S.A., 2006.
[3] JPENADONOSO. En Chile proyectos eólicos chocan con la cruda realidad, la banca le cierra las puertas y no cuentan con incentivos tributarios. [en línea] <http://www.chilerenovables.cl/2010/12/27/en-chile-proyectos-eolicos-chocan-con-la-cruda-realidad-la-banca-le-cierra-las-puertas-y-no-cuentan-con-incentivos-tributarios/> [consulta: 13 de Noviembre 2011].
[4] PALMA Behnke, Rodrigo, JIMENEZ Estévez, Guillermo, ALARCÓN Arias, Ignacio. Las energías renovables no convencionales en el mercado eléctrico chileno. Santiago: Comisión Nacional de Energía, 2009.
[5] WIKIPEDIA. Energía eólica. [en línea]<http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica> [consulta: 20 de octubre 2011].
[6] ZANOTTI, Mauricio. Parques eólicos: Energía del viento en Chile. [en línea]<http://www.guioteca.com/energia-y-sustentabilidad/parques-eolicos-energia-del-viento-en-chile/> [consulta: 30 de octubre 2011].
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