La potència instal·lada en energia eòlica a Espanya ha experimentat un augment espectacular: dels 52 MW el 1993 s’ha passat als 834 MW¹ el 1998. Aquest creixement s’ha produït en el sector dels grans aerogeneradors connectats a una xarxa i segons un model de desenvolupament basat en la instal·lació de parcs eòlics. Això és degut, principalment, a dues raons: d’una banda, l’interès de diferents governs autonòmics a explotar els avantatges oferts per l’energia eòlica en relació a la creació de treball, la generació d’un nou teixit industrial i la protecció mediambiental; i, d’altra banda, la política de tarifa de compravenda d’energia renovable definida pel govern central. A més, la situació de baixos tipus d’interès i el desenvolupament tecnològic de la indústria eòlica encara reforcen la tendència i permeten assegurar un creixement sostingut durant els pròxims anys, així com un desenvolupament d’altres mercats, com el d’aerogeneradors aïllats o petits grups d’aerogeneradors connectats i associats a un centre de consum i d’altres energies renovables.
^[1] Font: Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE).

L’aprofitament de l’energia eòlica per a la generació d’electricitat és una tecnologia que va experimentar un desenvolupament tecnològic i comercial important a finals dels anys 70, després de la primera crisi del petroli. La majoria dels aerogeneradors que s’instal·len avui a Europa són del tipus tripala d’eix horitzontal per a connexió a la xarxa elèctrica, de 40 a 50 metres de diàmetre, muntats sobre torres tubulars autoportants de 35 a 55 metres d’alçada.

L’aerogenerador

L’aerogenerador modern típic consisteix esquemàticament en:

Torre: és un element important, tant en cost com en tecnologia, ja que ha de suportar els esforços derivats de l’acció de vents de fins a 200 km/h incidint sobre una superfície del rotor de més de 1500 m² amb un pes de 30 tones a 45 metres d’alçada; aquest seria el cas, per exemple, d’un aerogenerador modern de 700KW. En petits models, la torre típica és de 12 a 25 metres, podent ser abatible i autoportant o atirantada.

Rotor: compost per les pales (habitualment tres, malgrat que hi ha màquines petites de cinc pales) i la boixa que les uneix a l’eix de la màquina. És la part on es transforma l’energia cinètica del vent en energia de rotació de l’eix. El diàmetre del rotor oscil·la entre tot just 1 metre d’un model de 60 W als 100 metres dels prototipus de diferents MW per instal·lar al mar. La velocitat de gir dels aerogeneradors de grans dimensions se situa entre les 20 i les 50 rpm, per bé que un de petit pot arribar a més de 300 rpm.

Gòndola: Conté els equips de transformació de l’energia de rotació de l’eix en energia elèctrica i els sistemes de fre i orientació (eixos, rodaments, sistemes hidràulics, orientació, frens, sensors, generador, multiplicador, etc.)

Armaris de regulació, control i condicionament d’energia: un modern aerogenerador té un gran nombre de censors (temperatura, pressió, vibracions, revolucions, direcció i velocitat de vent, etc.) que informen un sistema de control per microprocessador que regula i optimitza de forma totalment automàtica el funcionament de la màquina, incloent-hi les condicions d’accés a la xarxa. Usualment, els grans aerogeneradors incorporen sistemes d’informació amb seguiment telemàtic des de un centre remot.

A més d’aquests components, són necessàries unes infrastructures elèctriques, que s’encarreguen de l’evacuació i facturació de l’energia, així com personal civil que accedeixi a la màquina per dur a terme les tasques d’instal·lació i manteniment.

Els aerogeneradors per a funcionament autònom, sense connexió a la xarxa, són de menor potència, generalment de no més de 20 kW, encara que s’estan desenvolupant prototipus de 40 kW. S’associen normalment amb bateries i inversors per subministrar l’electricitat necessària en cada moment en les condicions normals de tensió i freqüència alterna.

La potència que un aerogenerador pot extreure del vent depèn fonamentalment de tres factors:

• La densitat de l’aire.

• La superfície escombrada per les seves pales, que creix com el quadrat del radi o longitud de la pala.

• El cub de la velocitat del vent.
  

Encara que els pendents i els màxims de la corba de potència d’un aerogenerador difereixen segons models, la velocitat d’arrencada (al voltant dels 4 m/s), i la d’assoliment de la potència nominal (entre 12-15 m/s) són comunes a totes les màquines presents en el mercat, també pel que fa a les més petites.

La fotografia mostra un aerogenerador de 7 metres de diàmetre i 10 kW de potència sobre una torre de 25 metres per alimentar un grup d’habitatges aïllats de la xarxa. Aquest sistema es complementa amb mòduls fotovoltaics, bateries i un grup electrogen d’emergència.

La corba anterior il·lustra la importància de la velocitat del vent, però s’ha de recordar que aquest no bufa sempre i, per tant, si l’aplicació està aïllada de la xarxa elèctrica, s’haurà de preveure algun tipus d’acumulació d’energia o sistema alternatiu.

Per això, tant si es tracta d’una inversió en un parc eòlic com d’una aplicació per un habitatge aïllat, conèixer el règim del vent en l’emplaçament és bàsic per poder avaluar la rendibilitat de la inversió, en el primer cas, i el percentatge de consum cobert per l’aerogenerador en el segon. Evidentment, la inversió associada a la campanya de mesures no serà la mateixa en ambdós casos.

A la pràctica, s’han de tenir en compte altres factors en aplicacions concretes:

• La presencia de turbulències, que seran més importants en la mesura que els terrenys siguin més i ventosos.
• La presència d’obstacles que produeixin "ombres" com l’arbrat o les construccions.
  

La gràfica precedent mostra la distribució de freqüències de la velocitat del vent en un emplaçament determinat. Aquesta distribució, juntament amb la corba de potència, és suficient per avaluar amb una aproximació convenient la producció d’un aerogenerador en aquest emplaçament. La gràfica mostra el temps que està bufant el vent a una velocitat entre 1 i 2 m/s, entre 2 i 3 m/s, etc. Si la distribució la coneixem mes a mes, podrem obtenir la producció mensual de l’aerogenerador, que en determinats casos de sistemes autònoms pot ser essencial per calcular els sistemes d’acumulació o alternatius de generació per proveir el consum mensual previst.

Per completar el coneixement del règim de vents, s’ha d’obtenir igualment la distribució en freqüència de les direccions de vent, i això amb l’objectiu de situar el nostre –o els nostres- aerogeneradors sense que es produeixin "ombres" entre ells o bé per la presència d’arbrat o construccions pròximes.

Les dades de vent són cada dia més abundants i precises, però, malauradament, amb una orografia com la de la península Ibèrica en general, el règim de vents pot canviar substancialment d’un emplaçament a un altre situat a 10 km, cosa improbable en altres països com Dinamarca, Països Baixos o el nord d’Alemanya, per citar aquells en què més desenvolupada es troba l’energia eòlica. Si existeixen observacions amb què poder correlacionar els resultats d’un emplaçament concret, la campanya de mesures pot ser tan curta com un parell de mesos; en cas contrari, si no tenim cap referència fiable, és aconsellable prendre almenys un any de mesures abans de dimensionar el sistema.

Els aerogeneradors són compatibles amb altres sistemes autònoms de generació d’electricitat, com ara l’energia solar fotovoltaica i els grups electrògens. En alguns casos, la solució més econòmica que garanteix l’energia necessària és precisament una solució híbrida d’aquesta mena.

La reacció a l’impacte visual dels aerogeneradors és molt subjectiva i difícil de quantificar. Per a la seva avaluació s’han de realitzar fotomuntatges, animacions i simulacions per ordinador de les zones d’influència visual. El diàmetre del rotor, l’altura de la torre, l’entorn, el nombre de pales són alguns dels factors clau per il·lustrar l’impacte visual possible en un emplaçament determinat. Està prou documentat que més del 85% de les persones que han visitat un parc eòlic tenen després una opinió positiva i que els temors previs desapareixen una vegada construït (casos del parc d’El Perdón, a Pamplona i de Delabole, a Gran Bretanya)

Des d’una certa abstracció, es pot decidir que la intervenció de l’home sobre el paisatge estableix un diàleg que genera un relat cultural reflex d’una evolució, amb les seves demandes i les seves respostes tècniques, estètiques i funcionals. Els aerogeneradors formen part del llenguatge en el que es desenvolupa aquest diàleg actual, igual que fa anys ho van ser els castells, les ermites, les centrals hidroelèctriques, les torres, els ponts i altres molts elements que a hores d’ara conservem acceptant-los com un tot, un únic text integrat i harmònic, tot i que en el seu moment representaren una alteració significativa.

A les proximitats dels habitatges, cal parar atenció a l’efecte de l’ombra del rotor en moviment així com al del soroll. Quant a l’efecte de l’ombra, és senzill determinar l’àrea d’influència. Per altra part, els aerogeneradors de gran tamany presenten un nivell de pressió sonora de 50-60 dB(A) a 40 metres, més o menys el nivell d’una conversa. A 500 metres d’un habitatge, amb el vent bufant contra l’esmentada construcció, la pressió sonora és de 35 dB(A), equivalent al soroll d’una brisa sobre les fulles d’un arbre. Si es tracta d’un parc eòlic de 10 màquines, la pressió a 500 metres serà de 42 dB(A)⁵; com a referència el trànsit urbà intens suposa un soroll de l’ordre dels 70 dB(A).

El soroll del vent sobre els arbres o construccions augmenta amb la velocitat del vent, podent tapar el produït per l’aerogenerador a les proximitats de l’habitatge. En alguns casos, les vibracions de petits aerogeneradors adossats a la pròpia estructura de la casa produeixen sorolls de baixa freqüència que resulten molestos i difícils d’evitar, per la qual cosa no és recomanable aquesta pràctica.

Finalment, l’impacte sobre les aus també ha de ser tingut en consideració, posat que la instal·lació es realitzi en un emplaçament sensible per alguna particularitat concreta (proximitat a una reserva d’aus, existència d’alguna au especialment protegida que pugui interaccionar, zones de pas a baixa alçada). En relació amb altres activitats humanes, un estudi holandès⁶ demostra que la incidència dels aerogeneradors és molt menor que altres infrastructures o activitats, com es veu en la gràfica anterior.
² “Life cycle enviromental impact of THERMIE 1990-1994”, Energy Unlimited, 1997.
³ Segons “Renewable Energy resources: oportunities and constraints 1990-2020”, World Energy Council, 1993.
⁴ “A plan for action in Europe: Wind Energy, the facts”, pag. 145. European Communities, 1999.
⁵ “A plan for action in Europe: Wind energy, the facts”, pag. 148, European Commission, 1999.
⁶ “Review of the impacts of wind farms and other aerial structures upon birds” Scottish Natural Heritage Review, 1996.

Al nostre país, l’energia eòlica ha experimentat un creixement important en els últims cinc anys. Degut a la seva més tardana implantació, no ha assolit la potència existent en d’altres països com ara Alemanya i Dinamarca. Tot i així, Espanya ocupa avui el tercer lloc i, el 1999, s’erigeix com el mercat amb major creixement del món.

La figura següent mostra l’evolució de la potència instal·lada a Espanya.

Aquest gran increment ha estat conseqüència del Decret núm 2366 de 1994, que obliga les companyies elèctriques a pagar un preu garantit per l’energia renovable introduïda a la xarxa durant almenys cinc anys. Posteriorment, després de l’inici de la liberalització del sector elèctric, la nova legislació garanteix la remuneració a llarg termini i, per tant, és esperable un creixement sostingut en aquest sector.

El desembre de 1998, el Govern establí, mitjançant un reial decret, un sistema d’incentius per a les instal·lacions d’aprofitament de les energies renovables, els residus i la cogeneració per a la producció d’electricitat. L’objectiu d’aquest decret és potenciar la competitivitat d’aquestes energies, tot facilitant que assoleixin una participació del 12% en el balanç energètic nacional per a l’any 2010 i així poder complir els compromisos de reducció de gasos d’efecte hivernacle. La llei promulgada per al sector elèctric estableix que els incentius han de ser de tal mena que facin la instal·lació suficientment rendible i que el preu final de compra de l’energia estigui entre el 80% i 90% del preu mitjà de l’energia elèctrica per a l’usuari final. Per a l’energia eòlica, aquest preu representa el 88,5%. La llei regula també altres aspectes, com el tamany de les instal·lacions, les condicions de lliurament de l’energia, l’actualització dels incentius, etc. D’aquesta forma, el Govern s’ha compromès efectivament amb el desenvolupament de les energies renovables, si més no fins a l’objectiu fixat per la Unió Europea en el seu Llibre Blanc.

Aquesta legislació, unida a la celebrada experiència dels primers parcs eòlics a Espanya, la creació de llocs de treball i de nou teixit industrial associats, i la situació de baixos tipus d’interès han suposat que entitats financeres, asseguradores, constructores i altres agents no relacionats directament amb el sector elèctric comencin a interessar-se a participar en el desenvolupament de les energies renovables, l’eòlica en primer lloc.

2. MODEL DE DESENVOLUPAMENT DE L’ENERGIA EÒLICA A ESPANYA

El model de desenvolupament de l’energia eòlica a Espanya és bastant diferent d’aquell experimentat a Dinamarca i Alemanya, que fins al moment representen els països amb major potència instal·lada. Al nostre país s’estan instal·lant grans parcs eòlics d’entre 10 i 50 MW (generalment entre 15 i 70 aerogeneradors), mentre que gairebé no existeixen promotors privats que hagin instal·lat màquines aïllades per al propi ús. Aquest fenomen es deu a la disponibilitat de terreny deshabitat en zones d’alt potencial eòlic i a la relativament baixa densitat de població, encara que també guarda relació amb la relativament baixa qualitat de la xarxa de distribució en baixa tensió i amb els costos associats amb les infrastructures elèctriques i d’accés.

D’acord amb les estimacions dutes a terme per l’Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía (IDAE), en base a la tecnologia existent i considerant només les zones d’alt potencial, al nostre país el potencial eòlic calculat és de 8.300 MW. D’altra banda, es preveu que una data-objectiu de recobriment d’aquest potencial és el 2010.

Tenint en compte el potencial local i les limitacions mediambientals, diferents comunitats autònomes han fixat objectius d’implantació de l’energia eòlica, com es mostra en la següent taula em MW:

Cal afegir que si aquests obstacles es resolen, existeix, a més, un potencial important per a la instal·lació d’aerogeneradors associats a un consum específic.

El desenvolupament de l’energia eòlica obre el camí a la resta d’energies renovables, per a les quals ja existeixen molts dels instruments necessaris, així com la sensibilitat de qui ha de prendre decisions polítiques.

 

Tornar a Introducció a les tecnologies
Tornar a SIMPOSI