La energía eólica, también conocida como energía eólica, es el medio de aprovechar el viento y convertirlo en electricidad. La eficiencia eólica promedio de las turbinas se encuentra entre 35-45% .
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Producción de energía eólica
El viento se produce en la atmósfera terrestre debido a la diferencia de temperatura de la tierra a nivel local o a escala regional y global. Cuando el calor se calienta se eleva dejando el lugar con baja presión de aire; el aire de las regiones más frías con presiones de aire más altas entra para igualar la presión del aire.
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Los molinos de viento y las turbinas aprovechan la energía cinética o 'energía de movimiento' que mueve el aire o el viento de un lugar a otro y lo convierte en electricidad. Las turbinas eólicas se instalan en lugares ventosos, por lo que el viento puede mover las palas de las turbinas. Estas palas hacen girar un motor y los engranajes aumentan las rotaciones lo suficiente como para producir electricidad. Los diferentes diseños de turbinas son adecuados para diferentes condiciones.
Factor de eficiencia eólica y capacidad eólica
La eficiencia eólica no es lo mismo que el factor de capacidad eólica, que es lo que se discute cuando la gente piensa en la eficiencia energética. Reloj de viento explica la diferencia entre los dos fenómenos.
Eficiencia eólica y su límite
La eficiencia eólica es la cantidad de energía cinética del viento que se convierte en energía mecánica y electricidad. Leyes de la física descritas por Límite de apuesta dice que el límite teórico máximo es 59,6%. El viento requiere que el resto de la energía sople más allá de las palas. De hecho, esto es bueno. Si una turbina atrapara el 100% de la energía, el viento dejaría de soplar y las palas de una turbina no podrían girar para producir electricidad.
Sin embargo, no es posible para ninguna máquina, en la actualidad, convertir todo el 59,6% de la energía cinética atrapada del viento en electricidad. Existen límites debido a la forma en que se fabrican y diseñan los generadores, que disminuyen aún más la cantidad de energía que finalmente se convierte en energía. El promedio en la actualidad es del 35 al 45%, como se señaló anteriormente. El máximo en el rendimiento máximo podría alcanzar el 50% según Wind Watch. Un Documento del gobierno australiano (NSW) también coincide en que el 50% es la máxima eficiencia eólica que se puede obtener (pág. 3).
La eficiencia energética no varía tanto como el factor de capacidad eólica, que depende en gran medida de la ubicación y las condiciones climáticas.
Factor de capacidad eólica
El factor de capacidad eólica es la cantidad de energía producida por un generador en comparación con lo que podría producir si funcionara todo el tiempo a su máxima capacidad, según Medios de tecnología verde . El factor de capacidad eólica tiende a variar de un lugar a otro y en diferentes épocas del año, incluso con las mismas turbinas, ya que depende de la velocidad del viento, su densidad y área barrida que depende del tamaño del generador, señala Abrir EI . El factor de capacidad eólica se puede optimizar eligiendo lugares donde prevalezcan las condiciones ideales de viento durante todo el año o la mayor parte del año. Por lo tanto, es importante considerar el factor de capacidad eólica y las condiciones que lo influyen para maximizar la producción de energía.
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- Velocidad del viento por debajo de 30 millas por hora produce poca energía según Wind Watch. Incluso pequeños aumentos de velocidad pueden traducirse en un aumento sustancial de la energía generada según Open EI. La electricidad generada es el cubo de la velocidad del viento explica Viento ICE .
- Densidad del aire es más en las regiones más frías y al nivel del mar que en las montañas. Entonces, los lugares ideales con alta densidad de viento son los mares con temperaturas más frías según Open EI. Esta es una de las razones de la expansión a gran escala de la generación eólica marina.
- Turbinas más grandes y más altas pueden aprovechar más viento por encima del suelo y por la mayor envergadura de sus palas. Por tanto, las consideraciones económicas cobran importancia aquí.
El factor de capacidad aumenta constantemente con la tecnología mejorada. Las turbinas eólicas construidas en 2014 alcanzaron un factor de capacidad del 41,2% en comparación con el 31,2% de las turbinas construidas entre 2004-2011, según Green Tech Media. Sin embargo, el factor de capacidad del viento se ve afectado no solo por la tecnología, sino también por la propia disponibilidad del viento. Así, en 2015 el factor de capacidad de las turbinas estuvo por debajo de la media de años anteriores debido a la 'sequía eólica', explica Green Tech Media.
Comparación con otras fuentes de energía
La eficiencia energética del viento es mejor que la eficiencia energética del carbón. Solo el 29-37% de la energía del carbón se convierte en electricidad y el gas tiene casi la misma eficiencia que el viento, ya que el 32-50% de la energía del gas se puede convertir en electricidad.
Sin embargo, en términos de factores de capacidad, combustibles fósiles funcionó mejor que el viento en los EE. UU. en 2016 según NOSOTROS. Administración de información energética (EIA) .
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Las plantas de carbón en los EE. UU. Funcionaban al 52,7% de su capacidad. - El factor de capacidad de las plantas de gas fue del 56% en EE. UU.
- La energía nuclear tenía un factor de capacidad del 92,5%, según Cifras de la EIA para combustibles no fósiles .
- El factor de capacidad de la energía hidroeléctrica fue del 38%.
- El factor de capacidad de la energía eólica fue del 34,7%.
Las plantas de carbón en los EE. UU. Funcionaban al 52,7% de su capacidad.Al comparar la potencia de salida de diferentes fuentes de energía, es mejor considerar no solo el factor de capacidad, sino también su eficiencia energética. Esto es lo que hace que el aumento de la generación de energía eólica sea competitivo y factible en comparación con los combustibles fósiles, que también se ven afectados por los problemas de contaminación que causan.
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La intermitencia afecta la producción de energía eólica
La energía eólica sufre de intermitencia ya que el viento no siempre está disponible y puede soplar a diferentes velocidades, lo que significa que la energía se genera a niveles inconsistentes. Intermitencia energética es el fenómeno en el que la energía no está disponible de forma continua debido a muchos factores que las personas no pueden controlar. Por tanto, hay variación en la oferta.
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Soluciones a la intermitencia
Dado que la generación de energía de las turbinas eólicas fluctúa de una hora a otra, o incluso de segundo a segundo, los proveedores de energía deben tener mayores reservas de energía para cumplir y mantener niveles consistentes de suministro de energía, explica el Científico americano . La intermitencia significa no solo carencias, sino también periodos de excesos; esto también proporciona una posible solución. The American Scientist explica que a medida que aumenta el número de fuentes de energía eólica, las diferencias locales en las condiciones meteorológicas y del viento pueden equilibrar los déficits y los excesos.
Los pronósticos y modelos meteorológicos mejorados también hacen que sea más fácil tener en cuenta incluso los cambios a corto plazo en la energía eólica. También es necesaria una combinación de fuentes para incluso las diferencias diurnas o estacionales en la generación de energía eólica.
Independientemente de la intermitencia, los nuevos parques eólicos generalizados en los EE. UU. Han ayudado a estabilizar el suministro de energía, especialmente durante el clima extremo en Texas, según Técnica limpia .
Costo
En 2017, El independiente anunció que la producción de energía a partir del viento era más barata que la de los combustibles fósiles. Producir un megavatio-hora (MWh) en 2017 costó 50 dólares. Con la mejora de la tecnología, los costos continúan cayendo, lo que la hace más atractiva que las fuentes de energía contaminantes convencionales. Estados Unidos espera impulsar este movimiento proporcionando incentivos gubernamentales para aumentar la proporción de energía eólica que proporcionó el 6% de su electricidad en 2016, según EIA .
Wind EIS señala que el 80% de los costos son costos de capital involucrados en la instalación de las turbinas, y el 20% está operativo. Sin embargo, dado que no hay costos de combustible y considerando la energía generada en todo su ciclo de vida, la energía eólica es competitiva.
Energía libre de carbono
La energía eólica es una de las alternativas más eficientes a la energía de combustibles fósiles. Se prevé que para 2050, 139 países que actualmente utilizan el 99% de la energía mundial podrían utilizar energía 100% renovable. La eólica y la solar podrían proporcionar juntas hasta el 97% de esta energía, según un Informe del Foro Mundial 2017 . Esto puede ayudar a contener el aumento del calentamiento global por debajo de 1,5 ° C. Ya sea un parque eólico en una ladera o en una costa, la tecnología de turbinas eólicas ofrece una forma mucho más eficiente de generar electricidad utilizable que las fuentes tradicionales no renovables.
