Since remote epochs, the human being has taken advantage of natural resources to stock up on and to satisfy his necessities. With the increases in global population and the gradual improvements in people’s standard of living, the issue of electric energy production and the main resources this is obtained from have been motive of debate, discussion and uncertainty.

Currently the global market of energy production is mainly based on the leverage of fossil fuels like petroleum, coil and natural gas. Nevertheless, these resources, besides not being renewable and being steadily diminishing as the world population’s demand of energy increases, also are responsible of much of the carbon dioxide production and the environmental impact this has brought as result.

Then, we face a dilemma: how can we produce energy without damaging our planet, and besides produce it in an ecological way? The answer is renewable energies or clean energies or green energies. And one of the renewable resources that has raised more interest by its development and research is the wind exploitation; eolian energy is one of the pillars of the energy future, and here we will talk to you a little more about it.

Hoist your sails! A travel through the history of the energy of winds

The first known register of the wind energy usage dates back to the year 3000 b. c. e., when the ancient Egyptian civilization used the force of the wind to travel across the Nile river waters with their sailing ships. The first eolian machines dates back to VI century c. e., at the Sistan region, between Iran and Afghanistan; it is the first windmills, known as «the Persian windmills», which had a vertical axis and were used to mill grains and pump water.

Further later were introduced to Occident by crusaders and the first countries to receive them were Italy, Spain and Greece; these nations developed a different model (with an horizontal axis) that, contrary to its ancestor, offered a bigger power, since it worked continuously the current’s pressure on the blades, which used to be cross-shaped with four or eight arms. Some of these mills still exist in certain zones of the Mediterranean, like the Mykonos island, where they are used as museums or residences.

Some centuries later, Hollanders improved the mills’ design and begun to use them extensively to drain Rhine river’s swampy regions. The Danish scientist Poul la Cour designed the first electrical aerogenerator for windmills, and in the XIX century was invented a turbine for windmills capable of using 60% of the wind power to produce up to 65 kilowatts. But afterwards, with the Industrial Revolution, came the boom of fossil resources usage and electricity generation through the wind force was relegated in the industry for many years.

It was not until the 1970 decade when, due to the petroleum crisis and the growing concern for the environmental impact caused by fossil fuels, the eolian energy market was restarted. Thereafter, researches in this field have increased, allowing thus eolian technology to continuously develop and to keep doing it nowadays.

Turning air into kilowatts: the power of the eolian energy in numbers

A turbine has a little more than eight thousand parts and basically functions with air: the wind is air in movement and, therefore, possess kinetic energy; the power of this energy is received by modern wind systems’ aerogenerators, which transform eolian energy into electricity through an electrical generator that is connected to an eolian turbine.

These days, the most commercial standard aerogenerators start to generate electricity with winds that reach 3.5 meters per second, which corresponding nominal powers (maximum)  go from 10 to 3000 kilowatts.

Worldwide, in 2015: was avoided the emission of over 637 million tons of carbon dioxide and 314,000 were spinning and producing electricity. Annually, in comparison with fossil sources, near to two thousand liters of water can be saved by each megawatt produced per hour. This green energy generates between 17 and 39 times the power it consumes, numbers that contrast with the 16 times of nuclear plants and the 11 times of coal plants.

For 2015, eolian energy already covered 3.7% of the global electrical energy demand, little by little it is being outlined to become a competitive energy, which pretends to reach the level of fossil energies like coal and gas. In European countries like Spain and Denmark, 30% of electricity consumption is covered by their wind farms.

«One cannot prevent the wind from blowing, but mills can be built»

Nowadays American countries like Brazil, United States, Mexico, Chile and Argentina have opted for adventuring in the implementation of wind farms. In Mexico, the Secretariat of Energy fixed the goal of reaching 35% of clean energy by 2024 and the Mexican Association of Eolian Energy points out: «In order to reach this goal, eolian technology plays a fundamental role, since in most of the countries with similar goals eolian energy has been responsible for about two thirds of the total objective». In 2009 the World Wind Energy Association gave to Mexico an acknowledgment by having the biggest growth in electricity generation capacity through wind (in terms of percentage).

On the other hand, there is a huge amount of myths that discredit the usage of this renewable energy source, like the noise pollution caused by aerogenerators or the wind farms’ latent damage for birds. These rumours have been constantly discredited by different ecological and scientific organizations, which support and emphasise the importance of its development for the future of energy production. In fact, as said by the Dutch, inhabitants of the land of tulips and windmills: «One cannot prevent the wind from blowing, but mills can be built».

From far wind farms to squares and homes

Aerogenerators have evolved apace in the past years, new designs have been created for turbines and mills, which leverage better wind strength and at the same time diminish its production costs. Besides, eolian energy microgeneration models have allowed this technology to reach homes more and more frequently, also makes possible to reduce or eliminate the dependence on conventional electrical networks; just in Spain, over ten million homes count on it.

In Iceland, the Icewind enterprise dedicates to the development and future commercialization of handmade turbines, built with highly resistant and light materials, like carbon fibre, stainless steel and aluminium. In addition to reduce the price of turbines and make possible for more people to acquire one for electrical production at their homes, they are also aimed to be more resistant against climatic adversities like snow. These turbines can resist winds of over 50 metres per second (m/s), can produce energy with low winds of 2 m/s, are noiseless, low-maintenance, do not need face wind’s direction, last up to 30 years and do not represent a danger for birds.

For its part, Altaeros Energies works on giving to rural zones a next generation infrastructure through the implementation of floating turbines that function at heights of over 200 metres, with which may be obtained a greater advantage of the winds. The objective of these turbines is to generate energy, to connect with telecommunications networks and to enable services that help agriculture with its technology. Such turbines are capable of double eolian energy production at a low cost and without the need of a constant surveillance in its logistics.

And, in attention to other kind of market, the French enterprise New Wind has experimented with the creation of the wind trees, described as «the alliance of high technology and design at service of auto-consumption». Designed to be installed at squares, parks, parking lots and other public places within cities, these electrical production systems are tree-shaped and on their green plastic leaves have embedded eolian microturbines disposed in a staggered pattern, which spin since the wind reaches 2 m/s.

So, renewable energies are very important for the future of electrical production, since they will let us contribute to cover the increase of energy demand in a way that human population and nature can coexist in harmony. The power of winds guides us to the future, and our mission is to leave port in a course for that tomorrow, making the most out of the breeze of change that science, technology and innovation blow today.

Written by Doris Salazar (Communication and Diffusion, PIT-UAS), Translated by Belem Ruiz (Edition and Communication, PIT-UAS).

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Desde épocas remotas, el ser humano ha aprovechado los recursos naturales para abastecerse y satisfacer sus necesidades. Con los aumentos en la población global y las paulatinas mejoras en los niveles de vida de las personas, el tema de la producción de energía eléctrica y los principales recursos de las que ésta se obtiene han sido motivo de debate, discusión e incertidumbre.

Actualmente el mercado de producción energética mundial se basa principalmente en el aprovechamiento de combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural. Sin embargo, estos recursos, además de ser no renovables e ir disminuyendo conforme la demanda de energía de la población del orbe aumenta, también son responsables de gran parte de la producción de bióxido de carbono y el impacto ambiental que esto ha traído como resultado.

Entonces, nos encontramos frente a un dilema: ¿cómo producir energía sin dañar el planeta, y además hacerlo de forma ecológica? La respuesta son las energías renovables o energías limpias o energías verdes. Y uno de los recursos renovables que más interés por su desarrollo e investigación ha provocado es el aprovechamiento del viento; la energía eólica es uno de los pilares del futuro energético, y aquí te hablaremos un poco más de ella.

¡Icen las velas! Un viaje por la historia de la energía de los vientos

El primer registro conocido del aprovechamiento de la energía eólica se remonta hasta el año 3000 a. e. c., cuando la antigua civilización egipcia utilizaba la fuerza del viento para desplazarse por las aguas del río Nilo con sus naves de vela. Las primeras máquinas eólicas datan del siglo VI e. c., en la región de Sistán, entre Irán y Afganistán; se trata de los primeros molinos, conocidos como «los molinos persas», que eran de eje vertical y se utilizaban para moler granos y bombear agua.

Más adelante fueron introducidos en Occidente por los cruzados y los primeros países que los recibieron fueron Italia, España y Grecia; estas naciones desarrollaron un modelo distinto (de eje horizontal) que, al contrario de su antecesor, ofrecía una mayor potencia, pues actuaba de forma continua la presión de la corriente sobre las aspas, las cuales solían tener una forma de cruz con cuatro u ocho brazos. Algunos de estos molinos aún existen en ciertas zonas del Mediterráneo, como en la isla de Mikonos, donde se utilizan como museos o como residencias.

Unos siglos después, los holandeses mejoraron el diseño de los molinos y comenzaron a utilizarlos extensivamente para drenar las regiones pantanosas del río Rin. El científico Danes Poul la Cour diseñó el primer aerogenerador eléctrico para los molinos de viento, y en el siglo XIX se inventó una turbina para molinos de viento capaz de utilizar 60% del poder del viento y producir hasta 65 kilowatts. Pero luego, con la Revolución Industrial, vino el auge del aprovechamiento de los recursos fósiles y la generación de electricidad por la fuerza del viento quedó relegada en la industria por numerosos años.

No fue sino hasta la década de 1970 cuando, debido a la crisis del petróleo y la creciente preocupación por el impacto medioambiental causado por los combustibles fósiles, el mercado de la energía eólica fue retomado. A partir de ese momento, la investigación en este campo ha incrementado, permitiendo así que la tecnología eólica se desarrolle continuamente y lo siga haciendo en nuestros días.

Convertir el aire en kilowatts: el poder de la energía eólica en cifras

Una turbina tiene más de ocho mil partes y básicamente funciona con aire: el viento es aire en movimiento y, por ende, posee energía cinética; la potencia de esta energía es captada por los aerogeneradores de los sistemas eólicos modernos, que transforman la energía del viento en electricidad a través de un generador eléctrico que es conectado a la turbina eólica. Hoy día, los aerogeneradores estándar más comerciales comienzan a generar electricidad con vientos que alcanzan los 3.5 metros por segundo y, por seguridad, trabajan con vientos no mayores a 25 metros por segundo, cuyas correspondientes potencias nominales (máximas) van de los 10 a los 3000 kilowatts.

A nivel mundial, en 2015: se evitó la emisión de más de 637 millones de toneladas de bióxido de carbono y había 314 000 turbinas girando y produciendo electricidad. Anualmente, en comparación con fuentes fósiles, se pueden salvar cerca de dos mil litros de agua por cada mega watt producido por hora. Esta energía verde genera entre 17 y 39 veces el poder que consume, cifras que contrastan con las 16 veces de las plantas nucleares y las 11 veces de las plantas de carbón.

Para el año 2015, la energía eólica ya cubría 3.7% de la demanda de energía eléctrica global, poco a poco va perfilándose para convertirse en una energía competitiva, la cual pretende alcanzar el nivel de energías fósiles como el carbón y el gas. En países europeos como España y Dinamarca, 30% del consumo eléctrico es generado por sus parques eólicos.

«No puede impedirse el viento, pero pueden construirse molinos»

Actualmente países americanos como Brasil, Estados Unidos, México, Chile y Argentina han optado por aventurarse en la implementación de parques eólicos. En México, la Secretaría de Energía fijó la meta de alcanzar 35% de energía limpia para 2024 y la Asociación Mexicana de Energía Eólica señala: «Para alcanzar esta meta la tecnología eólica juega un rol fundamental, ya que en la mayor parte de los países con metas similares la energía eólica ha sido responsable de alrededor de dos tercios del objetivo total». En 2009 la Asociación Mundial de Energía Eólica dio a México un reconocimiento por haber contado con el mayor crecimiento de capacidad de generación de electricidad con viento (en términos porcentuales).

Por otro lado, existe gran cantidad de mitos que desprestigian el uso de esta fuente de energía renovable, como la contaminación auditiva provocada por los aerogeneradores o el peligro latente de los parques eólicos para las aves. Estos rumores han sido constantemente desacreditados por distintas organizaciones ecológicas y científicas, que apoyan y destacan la importancia de su desarrollo para el futuro de la producción energética. En realidad, como bien dicen los holandeses, pobladores de la tierra de los tulipanes y los molinos de viento: «No puede impedirse el viento, pero pueden construirse molinos».

De los lejanos parques eólicos a las plazas y los hogares

La evolución de los aerogeneradores se ha dado a paso acelerado en los últimos años, se han creado nuevos diseños para turbinas y molinos que aprovechen mejor la fuerza del viento y a la vez disminuyan los costes de su producción. Además, los modelos de microgeneración de energía eólica han permitido que cada vez con más frecuencia esta tecnología llegue a los hogares y permita reducir o eliminar la dependencia de las redes eléctricas convencionales; tan sólo en España, más de diez millones de hogares cuentan con ella.

En Islandia, la empresa Icewind se dedica al desarrollo y la futura comercialización de unas turbinas hechas a mano, construidas con materiales de alta resistencia y ligeros, como fibra de carbono, acero inoxidable y aluminio. Además de abaratar el coste de la turbina y permitir que más personas adquieran una para la producción eléctrica de sus hogares, también se pretende que sean más resistentes contra las adversidades climáticas como la nieve. Estas turbinas pueden resistir vientos de hasta 50 metros por segundo (m/s), pueden producir energía hasta con vientos bajos de 2 m/s, son casi silenciosas, de bajo mantenimiento, no necesitan enfrentar la dirección del viento, duran hasta 30 años y no representan un peligro para las aves.

Por su parte, Altaeros Energies trabaja en otorgar una infraestructura de próxima generación a zonas rurales a través de la implementación de turbinas flotantes que funcionan a alturas de arriba de 200m, con lo cual se puede obtener un mayor aprovechamiento de los vientos. Estas turbinas tienen como objetivo la generación de energía, la conectividad con redes de telecomunicaciones y habilitar servicios que ayuden a la agricultura con su tecnología. Esta turbina es capaz de duplicar la producción de energía eólica a un bajo costo y sin necesidad de una constante vigilia en su logística.

Y, en atención a otro tipo de mercado, la empresa francesa NewWind ha experimentado con la creación de árboles de viento, descritos como «la alianza de la alta tecnología y el diseño al servicio del autoconsumo». Diseñados para instalarse en plazas, parques, estacionamientos y otros lugares públicos dentro de las ciudades, estos sistemas de producción de electricidad tienen forma de árbol y en sus hojas de plástico verde dispuestas a tresbolillo hay microturbinas eólicas incrustadas, que giran a partir de que el viento alcanza los 2 m/s.

Así pues, las energía renovables son parte sumamente importante del futuro de la producción eléctrica, en tanto nos permitirán contribuir a cubrir el aumento de la demanda energética de tal manera que la población humana y la naturaleza puedan convivir en armonía. El poder de los vientos nos guía hacia el futuro, y es nuestra misión zarpar rumbo a ese mañana, aprovechando la brisa de cambio que hoy soplan la ciencia, la tecnología y la innovación.

Doris Salazar (Comunicación y Difusión, PIT-UAS) / Belem Ruiz (Coordinación de Edición y Comunicación, PIT-UAS).

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