L'energia eòlica és l'energia obtinguda del vent, és a dir, l'energia cinètica generada per l'efecte dels corrents d'aire, i que és transformada en altres formes útils per a les activitats humanes.
El terme eòlic prové del llatí Aeolicus, pertanyent o relatiu a Èol, déu dels vents a la mitologia grega. L'energia eòlica ha estat aprofitada des de l'antiguitat per a moure els vaixells impulsats per veles o fer funcionar la maquinària de molins al moure les seves pales.
L'energia eòlica és una energia verda abundant, renovable, neta. Ajuda a disminuir les emissions de gasos d'efecte d'hivernacle (GEH) quan reemplaça centrals termoelèctriques que funcionen amb combustibles fòssils o nuclears. Tot i així, el seu principal inconvenient és la seva intermitència. Actualment, l'energia eòlica és utilitzada principalment per a produir energia elèctrica mitjançant aerogeneradors. Cap a la fi de 2019, la capacitat mundial dels generadors eòlics era de 650 gigawatts i 10% del consum elèctric mundial el 2020.
L'energia del vent es troba relacionada amb el moviment de les masses d'aire que es desplacen d'àrees d'alta pressió atmosfèrica cap a d'altres adjacents de baixa pressió, amb velocitats proporcionals al gradient de pressió. Els vents són generats a causa de l'escalfament no uniforme de la superfície terrestre per part de la radiació solar. Entre l'1 i el 2% de l'energia provinent del sol es converteix en vent. Durant el dia, les masses d'aire sobre els oceans, els mars i els llacs es mantenen fredes en relació a les àrees veïnes situades sobre les masses continentals.
Els continents absorbeixen una menor quantitat de llum solar, i per tant, l'aire que es troba sobre la terra s'expandeix, i es fa més lleuger i s'eleva. L'aire més fred i pesat que prové dels mars, oceans i grans llacs es posa en moviment per ocupar el lloc deixat per l'aire calent.
Per a poder aprofitar l'energia eòlica és important conèixer les variacions diürnes i nocturnes i estacionals dels vents, la variació de la velocitat del vent respecte de l'altura sobre el sòl, l'entitat de les ràfegues en breus espais de temps, i valors màxims ocorreguts en sèries històriques de dades amb una duració mínima de vint anys. És també important conèixer la velocitat màxima del vent. Per profitar l'energia del vent, és necessari que aquest tingui una velocitat mínima de 12 km/h, i que no superi els 65 km/h
L'energia del vent és utilitzada mitjançant l'ús de màquines eòliques (o aeromotors), capaços de transformar l'energia eòlica en energia mecànica de rotació utilitzable, ja sigui per accionar directament les màquines operatives, com per a la producció d'energia elèctrica. En aquest últim cas, el sistema de conversió, que comprèn un generador cinètic amb els seus sistemes de control i de connexió a la xarxa, és conegut com a aerogenerador.
La baixa densitat energètica de l'energia eòlica per unitat de superfície, té com a conseqüència la necessitat de procedir a la instal·lació de més màquines per a l'aprofitament dels recursos disponibles. En l'actualitat s'utilitza, sobretot, per a moure aerogeneradors. En aquests, l'energia eòlica mou una hèlix i, mitjançant un sistema de transmissió mecànic, es fa girar el rotor d'un generador, normalment un alternador, que produeix energia elèctrica. La concentració d'instal·lacions en «parcs eòlics» (diversos aerogeneradors implantats al territori connectats a una única línia que els connecta a la xarxa elèctrica), n'augmenta la rendibilitat.
Un molí és una màquina que transforma el vent en energia aprofitable, que prové de l'acció de la força del vent sobre unes aspes obliqües unides a un eix comú. L'eix rotatori pot connectar-se a diferents tipus de maquinària per a moldre gra, bombar aigua o generar electricitat. Quan l'eix es connecta a una càrrega, com una comba, rep el nom de molí de vent. Si s'utilitza per a produir electricitat es denomina generador de turbina de vent. Els molins tenen un origen remot.
La referència més antiga que hi ha, és un molí de vent que va ser utilitzat per a fer funcionar un orgue al segle i. Els primers molins d'ús pràctic es van construir a l'Afganistan, al segle vii. Aquests molins d'eix vertical amb fulles rectangulars eren aparells fets amb 6 o 8 veles de molí cobertes amb tela per a moldre blat o bombar aigua.
A Europa els primers molins van aparèixer el segle xii a França i Anglaterra i es van distribuir pel continent. Eren unes estructures de fusta, conegudes com a torres de molí, que es feien girar a mà al voltant d'una columna central per a aixecar les seves aspes al vent. El molí de torre es va desenvolupar a França al llarg del segle xiv. Consistia en una torre de pedra culminada amb una estructura rotativa de fusta que suportava l'eix del molí i la maquinària superior d'aquest.
Aquests primers exemplars tenien una sèrie de característiques comunes. De la part superior del molí sobresortia un eix horitzontal. D'aquest eix en sortien de quatre a vuit aspes, amb una longitud d'entre 3 i 9 metres. Les bigues de fusta es cobrien amb teles o planxes de fusta. L'energia generada pel gir de l'eix es transmetia, a través d'un sistema d'engranatges, a la maquinària del molí, emplaçada a la base de l'estructura.
Els molins d'eix horitzontal van ser utilitzats extensament a l'Europa Occidental per a moldre gra des de la dècada de 1180 en endavant. Només cal recordar els ja famosos molins de vent de les aventures de Don Quixot. Encara existeixen molins d'aquesta classe, per exemple als Països Baixos.
Als Estats Units, el desenvolupament de molins de bombar, recognoscibles per les seves múltiples veles metàl·liques, va ser el factor principal que va permetre a l'agricultura i la ramaderia establir-se a grans àrees de Nord-amèrica, d'altra manera impossible sense accés fàcil a l'aigua. Aquests molins van contribuir a l'expansió del ferrocarril arreu del món, aportant l'aigua requerida per les necessitats de les locomotores a vapor.
Actualment els aerogeneradors més utilitzats són els d'eix horitzontal i tres pales. Aquests tipologia d'aerogeneradors va ser desenvolupada a principis de 1980, quan les turbines de major potència proporcionaven 50 KW, avui en dia se'n fabriquen de fins a 8MW per aplicacions d'alta mar.
La indústria de l'energia eòlica en temps moderns va començar el 1979 amb la producció en sèrie de turbines de vent pels fabricants Kuriant, Vestas, Nordtank i Bonus. Aquestes turbines eren petites per als estàndards actuals, amb capacitats de 20 a 30 kW cadascuna. D'aleshores ençà, la mida de les turbines ha crescut enormement, i la producció s'ha estès a molts països.
Hi ha una gran quantitat d'aerogeneradors operatius, amb una capacitat total a Europa de 205 GW a 2020, que cobreix el 15% de la seva demanda. En 2020, els majors productors d'energia eòlica son la Xina amb 405,7 TWh, els Estats Units amb 300,1 TWh, Alemanya 126,4 amb Twh, el Regne Unit amb 65,3, l'Índia amb 63,3, Brasil amb 56 i Espanya amb 55TWh.
En 2019, dels 2,3 GW que es produeixen, gairebé la meitat ho són a l'Aragó (1.102 MW), seguit a molta distància per Castella i Lleó amb 461 MW i Galícia amb 416 MW.
La minieòlica podria generar electricitat més barata que la de la xarxa en algunes zones rurals del Regne Unit, segons un estudi de Carbon Trust. Segons aquest informe, la minieòlica podria generar 1,5 terawatts/hora (TWh) l'any al Regne Unit, un 0,4% del consum total del país, evitant així l'emissió de 0,6 millions de tones de CO₂.
El desenvolupament de l'energia eòlica a Amèrica Llatina el 2006 es trobava als seus inicis, arribat la capacitat instal·lada en diversos països a un total de prop de 473 MW:
El continent asiàtic, com a conjunt, s'ha incorporat tardanament a la producció eòlica, però al final de la primera dècada del segle xxi, està superant en dinamisme el tradicional mercat europeu, i també el renovat mercat americà i s'ha unit a l'ús d'energia eòlica.
Si bé el Japó inicià cap a la fi del segle xx les primeres instal·lacions eòliques, el ritme de creixement ha resultat molt pausat, gairebé tímid, malgrat disposar d'un fabricant propi, i reconegut, com és Mitsubishi.
L'Índia, en canvi, ha seguit un creixement més sostingut, i en paral·lel al creixement mundial, donant l'oportunitat de crear una gran companyia pròpia de fabricació d'aerogeneradors, Suzlon.
La irrupció de la Xina, aquest final de la 1a dècada del segle, ha estat espectacular, capgirant tots els rànkings establerts. En 2009 la Xina, a més de doblar durant quatre anys seguits la potència instal·lada l'any anterior, va superar la instal·lació anual americana i, també, la del conjunt dels països europeus. De retruc, Àsia, haurà esdevingut per primera vegada, el més gran mercat eòlic mundial.
Degut a la falta de seguretat en l'existència de vent, l'energia eòlica no pot ser utilitzada com a única font d'energia elèctrica.
Per tant, per resoldre les caigudes en la producció d'energia eòlica, és indispensable un suport de les energies convencionals (centrals de carbó o de cicle combinat, per exemple, i més recentment les de carbó net). Tot i així, quan donen suport a l'eòlica, les centrals de carbó no poden funcionar a ple rendiment, que se situa a un 90% de la potència. Han de quedar-se molt per sota d'aquest percentatge, per a poder pujar substancialment la seva producció en el moment en què afluixi el vent. Per tant, en el mode de suport, les centrals tèrmiques consumeixen més combustible per kW/h produït. També, pujar i baixar la producció cada cop que canvia la velocitat del vent desgasta més la maquinària. Aquest problema del suport a Espanya es vol tractar de resoldre amb una interconnexió amb França, que permeti utilitzar el sistema europeu com a matalàs de la variabilitat eòlica.
A més, la variabilitat en la producció d'energia eòlica comporta dues conseqüències importants:
A més, altres problemes són:
La generació de combustible a partir d'energia eòlica és una possibilitat estudiada en un treball d'ensenyament secundari com a alternativa a altres combustibles, que consistiria a l'obtenció d'hidrogen per hidròlisi de l'aigua a partir de l'energia generada per mitjà de l'energia eòlica. Se suposa que la combustió de l'hidrogen no tindria l'objectiu de crear electricitat sinó que s'utilitzaria directament en, per exemple, autobusos (els de Barcelona, per exemple, funcionen parcialment amb hidrogen).
L'element clau d'aquest treball és l'energia del vent, utilitzada durant moltes etapes de la humanitat, primer amb la invenció de la vela, els tradicionals molins per moldre gra i finalment els aerogeneradors productors d'electricitat. El treball escolar proposa que l'energia cinètica del vent es podria transformar en energia elèctrica que s'utilitzaria per a la producció d'un combustible, en particular, l'hidrogen; mitjançant una reacció d'hidròlisi on l'energia elèctrica separa l'oxigen i l'hidrogen que hi ha a l'aigua, la reacció òbviament es fa dins un reactor tancat i mitjançant un sistema de mànegues i sifons diposita l'hidrogen en un dipòsit d'emmagatzemament.
L'hidrogen que s'obté és net, ja que durant el procés d'obtenció no s'emet cap tipus d'agent contaminant a l'atmosfera i en la posterior utilització del combustible tampoc perquè l'únic residu que allibera l'hidrogen és vapor d'aigua.
This article uses material from the Wikipedia Català article Energia eòlica, which is released under the Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 license ("CC BY-SA 3.0"); additional terms may apply (view authors). El contingut està disponible sota la llicència CC BY-SA 4.0 si no s'indica el contrari. Images, videos and audio are available under their respective licenses.
®Wikipedia is a registered trademark of the Wiki Foundation, Inc. Wiki Català (DUHOCTRUNGQUOC.VN) is an independent company and has no affiliation with Wiki Foundation.