energia eòlica

f
Tecnologia energètica

Parc eòlic del cap de Villano, a la mar Atlàntica, província de la Corunya, Galícia

© M. Pujol i R. Poyato

Energia del vent que pot ésser transformada en treball o electricitat mitjançant un aerogenerador.

Independentment de la utilització de l’energia del vent per fer moure vaixells de vela, l’energia eòlica és una de les fonts d’energia més antigues explotades per l’home. Els perses, 200 anys aC, utilitzaven molins de vent d’eix vertical per moure les moles de pedra de moldre el blat, que foren molt utilitzades a tot Europa a partir del segle III. Als Països Baixos, fins al principi del segle X, hom utilitzava molins de vent per al drenatge dels pòlders i a Anglaterra, a partir del segle VI, hom els utilitzà per a moure màquines industrials fins a l’adveniment de la màquina de vapor. Els molins de vent han estat molt utilitzats en l’agricultura, per a bombar l’aigua dels pous, fins al desenvolupament de les xarxes elèctriques i els generadors dièsel.

A partir de la crisi energètica dels anys setanta hom ha tornat a interessar-se per l’energia eòlica. L’energia eòlica és una forma indirecta de l’energia solar que depèn de les diferències de temperatures i de pressions que s’indueixen en l’atmosfera (per l’absorció de radiació solar) i que posen els vents en moviment. Aproximadament un 2% de l’energia solar rebuda per la terra és convertida en energia cinètica dels vents. Això comporta una energia d’uns 30 milions de TWh per any (unes 500 vegades el consum energètic mundial de l’any 1975). Tot i que solament un 10% és aprofitable a nivell del sòl, el potencial energètic és molt elevat.

Actualment, però, l’energia eòlica és utilitzada per a subministrar energia a llocs aïllats (amb nivells de potència d’unes desenes de kilowats) o també com a fonts d’alimentació secundàries de xarxes elèctriques (amb nivells de potència d’alguns megawatts). Les zones més favorables per a la instal·lació de molins són les regions costaneres i les grans planes on els vents bufen amb regularitat. La velocitat mitjana necessària del vent ha d’ésser superior als 30 km/h. La potència (en kW) d’un aerogenerador que intercepta una secció d’àrea S (en m2) d’un vent que bufa a velocitat V (en m/s) s’expressa:

P=K·0,5·S·ρ·V3

essent ρ la densitat de l’aire (en kg/m3) i K un coeficient de correcció que oscil·la entre 1,5 i 3,5. Segons el teorema de Betz, en una situació ideal hom recupera el 59,3% de l’energia cinètica del vent incident. Per a l’aprofitament directe del vent, cal conèixer la freqüència de les velocitats o bé les velocitats mitjanes horàries durant períodes llargs (entorn de 10 anys). Atès que hom coneix solament velocitats mitjanes diàries, mensuals o anyals, per tal de conèixer la freqüència, hom pot recórrer als mètodes estadístics.

El 1982, algunes centenes de milers de petits aerogeneradors funcionaven ja al món, en particular als EUA, en aplicacions agrícoles. Els grans aerogeneradors són encara en estat d’assaig i desenvolupament. Els EUA, la RF Alemanya, Dinamarca, etc., han dut a terme programes per a la construcció de grans aerogeneradors d’entre 1 i 10 MW de potència elèctrica màxima. Actualment només són explotats comercialment aerogeneradors amb potències inferiors als 100 kW. Hom assoleix potències eòliques importants mitjançant la connexió de petits aerogeneradors, agrupats en el que hom anomena “parcs eòlics”, cosa que permet la producció i la cessió a la xarxa elèctrica de grans quantitats d’energia amb aparells de petita potència, que no tenen els problemes mecànics dels aerogeneradors de potències elevades.

Mapa eòlic de Catalunya

Pel que fa als Països Catalans, al principi del segle X hom havia deixat de moldre gra amb els molins de torre, i el vent començava a ésser utilitzat per a bombar aigua de reg i per a produir electricitat mitjançant els petits molins multipala. La introducció de les xarxes elèctriques, amb l’abaratiment de l’energia convencional, feu desaparèixer la major part de fabricants de molins de vent, amb el consegüent abandonament de les instal·lacions existents, que han deixat de funcionar. El potencial eòlic del Principat i l’àrea amb velocitat mitjana anual superior a 5 m/s és d’uns 5.800 km2. Hom considerà vàlida per a la instal·lació d’aerogeneradors un 10% d’aquesta àrea. La potència instal·lable hom l’estima entre 600 i 1.600 MW, i la producció anual entre 1.350 i 3.500 GWh. Amb l’actual situació energètica al Principat, la dependència energètica exterior podria disminuir en un valor de l’ordre de 2.400 GWh, que representen el 4,1% de la demanda d’energia prevista per a l’any 2000. Cal destacar el parc eòlic pilot de l’Empordà, inaugurat el 1984, amb una potència total de 120 kW i que és el segon realitzat a Europa (el primer fou el de l’illa grega de Citnos amb una potència total de 100 kW). La velocitat mitjana del vent és estimada en 6 m/s (tramuntana i brisa marina de la Mediterrània), ocupa una extensió de terreny de gairebé 2 ha i disposa de 5 aerogeneradors funcionant en paral·lel, cadascun dels quals es compon de dos generadors asíncrons de 24 kW i 5,5 kW, respectivament. Cada aerogenerador consta de 3 pales de 5 m de longitud, té l’eix de rotació horitzontal i és instal·lat damunt d’una torre metàl·lica de 12 metres d’alçada.