El universo de Maxwell

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El poder de Eolo

Rodolfo A. Echavarría Solís

“Mire vuestra merced –respondió Sancho– que aquellos que allí se parecen no son gigantes, sino molinos de viento”.

Miguel de Cervantes

La quema de combustibles fósiles (carbón, gas y petróleo) como fuente primaria de energía para generar electricidad ha ocasionado un daño severo a nuestro planeta, contribuyendo al cambio climático. En esta ocasión, hablaremos sobre una de las formas de energía renovable que más impulso ha tenido en las últimas décadas: la energía que nos ofrece el viento.

 

ANTECEDENTES

La atmósfera terrestre es atravesada por los rayos solares, los cuales calientan el suelo y después son reflejados, en parte, hacia el espacio. Esto calienta el aire y forma zonas de diferente presión y temperatura. Estas zonas crean las corrientes de aire en la atmósfera, que conocemos como viento.

El viento –representado por el dios Eolo por los antiguos griegos– nos ofrece una forma de energía limpia, gratuita y renovable. La humanidad lo ha utilizado desde hace siglos para mover barcos, moler grano y bombear agua. Con el descubrimiento de la electricidad y las máquinas desarrolladas por Nikola Tesla, Thomas Edison y Charles Steinmetz, nos ofrece posibilidades infinitas para abastecernos de energía eléctrica sin emitir contaminantes a la atmósfera.

 

EL CALENTAMIENTO GLOBAL

Durante millones de años de existencia de vida en la Tierra los restos de los primeros seres vivos se fueron acumulando en el suelo, así como en el fondo marino, para ser cubiertos con el paso del tiempo. Después de un largo proceso de descomposición, dichos restos se transformaron en carbón, petróleo, y gas natural.

Durante la Revolución Industrial –hace doscientos años– los europeos descubrieron las propiedades del carbón para los hornos y las máquinas de vapor, con lo que se le dio un gran impulso a las fábricas, así como a los medios de transporte (trenes y buques de vapor). Posteriormente, se descubrió que podía utilizarse, además del gas y el petróleo, para generar electricidad.

El carbón, el petróleo y el gas natural reciben el nombre de combustibles fósiles; esto debido a que están constituidos por los restos fósiles de seres que vivieron hace mucho tiempo. Nuestra civilización emergió y funciona con base en la quema de los restos de seres que poblaron la tierra hace millones de años.

Cuando se queman combustibles fósiles se libera carbono, el cual, al combinarse con una molécula de oxígeno, forma un gas de efecto invernadero llamado dióxido de carbono. Si la Tierra reflejara toda la energía que recibe del Sol, su temperatura media sería de veinte grados bajo cero. Sin embargo, los gases de efecto invernadero permitieron la formación de una atmósfera, la cual evita que la radiación infrarroja que refleja la Tierra se vaya al espacio, permitiendo así el calentamiento de nuestro planeta.

Por lo tanto, un poco de efecto invernadero es bueno, pero desde la Revolución Industrial hemos arrojado a la atmósfera una gran cantidad de estos gases, con lo que la cantidad de radiación infrarroja que se queda en la Tierra es mucho mayor, lo que ocasiona su sobrecalentamiento.

El grave problema estriba en que hace tiempo que rebasamos el límite de dióxido de carbono que puede existir en la atmósfera.    Una parte muy importante de las emisiones de dióxido de carbono la constituyen las plantas de generación de energía eléctrica, las cuales, en su mayoría, siguen basando su funcionamiento en la quema de carbón o gas natural (termoeléctricas).

 

FUNCIONAMIENTO

Michael Faraday descubrió, en 1831, que si introducía y sacaba un imán del hueco formado por un alambre enrollado, generaba en éste una corriente eléctrica. Lo anterior constituye uno de los principios del electromagnetismo, que establece que si un campo magnético es cortado por un conductor, induce una corriente eléctrica.

Por lo tanto, los generadores eléctricos están formados por alambres de grandes longitudes enrollados y colocados alrededor de un campo magnético. Su funcionamiento se centra en mover esos alambres mediante una fuerza externa, la cual puede ser la caída del agua como en las centrales hidroeléctricas, el vapor para el caso de las termoeléctricas o, en el caso que nos ocupa, mediante aspas que se mueven por la fuerza del viento.

Faraday no alcanzó a vislumbrar el potencial de su descubrimiento ni el beneficio que traería a nuestra civilización, pero eso sí, conocedor de la función que desempeña cada sector de la sociedad, anticipó que el Gobierno le impondría un impuesto.

 

DESARROLLO

A finales del siglo XIX, con la aparición de la energía eléctrica, se instalaron los primeros generadores eólicos de corriente directa (CD) para cargar baterías y alimentar motores en los ranchos. Posteriormente, con la llegada de la corriente alterna (CA) y su expansión a la mayoría de los lugares, fue necesario un generador eólico que produjera energía eléctrica de CA para alimentar a las instalaciones rurales y que el excedente de la energía generada se inyectara a la línea de distribución, en lugar de cargas unas baterías.

En los años setenta aparecieron los primeros generadores eólicos interconectados a la red y su tecnología ha evolucionado considerablemente en los últimos años. Actualmente, su tamaño ha aumentado, cuentan con nuevos sistemas de control y aspas inteligentes. Su tecnología continuará evolucionando en los próximos años.

 

PANORAMA GLOBAL

En el año 2012 la capacidad total instalada en el mundo para la generación de energía eléctrica a través de energías renovables alcanzó un total de mil 417 Gigawatts, que representa el 26 por ciento. De este porcentaje, el 67 por ciento fue aportado por centrales hidroeléctricas y el 19 por ciento por generadores eólicos.

 

MÉXICO

México todavía genera tres cuartas partes de su energía eléctrica mediante la quema de combustibles fósiles, con el correspondiente impacto al medio ambiente. Las energías renovables representaron el 22 por ciento (contando a las centrales hidroeléctricas) del total de energía eléctrica generada en México en el 2013. La energía eólica representa el 2.5 por ciento del total.

Nuestro país se comprometió a generar el 35 por ciento de la energía eléctrica por fuentes renovables para el año 2030, pero esta generación podría alcanzar el 46 por ciento. El mayor potencial de crecimiento en México se encuentra en la generación eólica y fotovoltaica (producida por la luz solar).

 

TAMAULIPAS

En el año 2013 Tamaulipas se reafirmó como el segundo lugar en el país en generación de energía eléctrica, contribuyendo con el 13 por ciento del total. De la energía eléctrica producida, sólo el 26 por ciento se consume en nuestra entidad y el resto es inyectado a la red eléctrica nacional para satisfacer los requerimientos de otros estados. Tamaulipas es una de las tres entidades con mayor potencial de generación de energía eólica. En el 2014 inició operaciones el primer parque eólico en Reynosa, y otros más se encuentran en proceso de diseño y construcción.

 

CONCLUSIÓN

La energía eólica representa una opción viable para la generación de energía eléctrica sin arrojar gases de efecto invernadero a la atmósfera. Esto mediante el uso de una fuerza que ha acompañado al hombre desde las primeras civilizaciones. Una aplicación del principio descubierto por Faraday para aquellos molinos de viento con los que peleó Don Quijote.

 

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