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ENERGÍAS RENOVABLES Tema 1 Conceptos generales sobre energía eólica

Autor: Eva Collados Aragón.-Juan Martín Martínez

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ENERGÍAS RENOVABLES

ENERGÍAS RENOVABLES TEMA 1. Conceptos generales sobre energía eólica

INDICE: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

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Introducción …...……………………………………….……………….. 3 Ventajas e inconvenientes de la energía eólica …………………. 4 Energía eólica y sociedad ………………………………………….. 8 La energía eólica en España ………………………………………. 12 Aspectos teóricos. La Ley de Betz ………………………………… 18 Clasificación de las máquinas y aplicaciones ……………………. 38

Tema 1. Conceptos generales sobre energía eólica

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1. INTRODUCCIÓN El objetivo principal de este tema es ofrecer al alumno una visión general de los aspectos más importantes a tener en cuenta a la hora de abordar un proyecto de aprovechamiento del recurso eólico para la obtención de energía eléctrica y, de una manera sucinta, exponer de una forma general los conceptos teóricos y las herramientas habitualmente empleadas en la concepción y desarrollo de este tipo de proyectos.

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2. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA ENERGÍA EÓLICA Dentro de las VENTAJAS podemos distinguir entre las de tipo medioambiental, estratégicas y socioeconómicas: Como BENEFICIOS AMBIENTALES, la energía eólica no genera residuos de difícil tratamiento. Es inagotable y no merma recursos estratégicos como el petróleo, demasiado valiosos para quemarlo existiendo alternativas, sobre cuyos derivados descansa la estructura económica de nuestra forma de vida. Tiene prioridad en el vertido de su producción a la red; esto significa que cuando los parques eólicos vierten 100 MW a la red, se está evitando que haga lo propio una central térmica o nuclear. Cada KWh producido a partir de la energía eólica tiene: • • • •

26 veces menos impacto que el producido por el lignito en térmicas. 21 veces menos impacto que el producido con fuel en térmicas. 10 veces menos impacto que el producido con uranio en nucleares. 5 veces menos impacto que el producido con gas natural en térmicas de ciclo combinado.

centrales centrales centrales centrales

Dentro de las VENTAJAS ESTRATÉGICAS, el carácter autóctono de las energías renovables evita la dependencia exterior del limitado número de países que disponen de recursos combustibles fósiles. BENEFICIOS SOCIOECONÓMICOS. La energía eólica ha permitido a España desarrollar tecnologías propias que exporta internacionalmente. Frente a esto, las energías tradicionales suelen emplear tecnologías importadas con gran coste para la economía nacional. Desde 1999 la energía eólica ha creado en España más de 30.000 empleos directos, más 24.000 indirectos y más de 2.000 para labores de mantenimiento. La ubicación de parques eólicos en zonas rurales, tradicionalmente apartadas de cualquier eje de desarrollo económico, ha revitalizado municipios cuya constante pérdida de renta estaba propiciando una despoblación creciente. Se ha convertido en un importante elemento de dinamización que contribuye al equilibrio interterritorial, favoreciendo zonas históricamente deprimidas, ya que al ser compatible con las actividades tradicionales del suelo, supone un aumento inmediato de la renta media. La capacidad de “regionalizar” las

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inversiones del sector eólico puede multiplicar los beneficios económicos y sociales en áreas de implantación de este tipo de instalaciones. A los beneficios socioeconómicos de las energías renovables en general y de la energía eólica en particular, debemos unir que, desde la ratificación del protocolo de Kyoto, contaminar más de la asignación obtenida, implicará un importante coste económico. Como principales INCONVENIENTES de la explotación del recurso eólico, veremos los accidentes en los parques eólicos, el impacto paisajístico de los parques eólicos, la erosión, los ruidos que producen los aerogeneradores, el esbatimento de las palas al girar, la aleatoriedad del viento y el peligro para la avifauna. Existe el peligro, aunque remoto, de que las palas del aerogenerador salgan disparadas por accidente y causen algún tipo de daño. El 10 de noviembre de 2009 se recogía la noticia del desplome de un aerogenerador de grandes dimensiones en un parque eólico. No debemos descartar este tipo de accidentes. Con respecto al IMPACTO PAISAJÍSTICO destacamos la participación de los aerogeneradores en el paisaje, la necesidad de construcción de pistas para la construcción y el mantenimiento en las inmediaciones de las cumbres o crestas de las montañas, así como la presencia de las torres y líneas de alta tensión que permiten el vertido de la electricidad a la red eléctrica. Por ello es de vital importancia una evaluación del paisaje en relación con su capacidad de acogida de las instalaciones e infraestructuras eólicas. Nos referiremos a la EROSIÓN como al daño que sufre la cubierta vegetal del terreno ocupado por un parque eólico en sus fases de construcción y desmantelamiento, la erosión provocada por el movimiento de tierras originado por la construcción de las carreteras y pistas de acceso y mantenimiento, el enterramiento del cableado, la cimentación de los aerogeneradores y las torres de alta tensión, así como la construcción de edificaciones auxiliares como oficinas, almacenes, centros de transformación, etc. El impacto más significativo se produce cuando un proyecto puede alterar a especies vegetales de especial interés y/o protegidas. Este se minimizará al seleccionar enclaves que no afecten a ecosistemas sensibles que alberguen especies de interés, recogidas en documentos y/o normativas. El RUIDO emitido por los aerogeneradores es uno de los aspectos que tradicionalmente ha levantado mayor controversia entre las poblaciones del entorno.

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La naturaleza del ruido producido durante el funcionamiento de las máquinas se debe fundamentalmente al movimiento mecánico, así como al roce del viento con las palas. El ruido mecánico nace a partir del movimiento y roce entre las piezas que conforman la maquinaria del aerogenerador (generador y caja multiplicadora). El generador hace el mismo ruido que en cualquier otra instalación eléctrica, por lo que los estudios se centran en el comportamiento del multiplicador, ejes y transmisión. El sonido emitido por estos componentes solo depende de la calidad de los materiales y de su acabado, por lo que últimamente está dejando de ser un problema en los nuevos aerogeneradores. Las carcasas de las góndolas pueden atenuar los ruidos mediante el empleo de materiales aislantes. El impacto del viento contra las palas produce un ruido más complejo que el mecánico. Tiene componentes que dependen de la forma de las palas, su número, etc. Su nivel sonoro aumenta con la velocidad, por lo que el diseño de las puntas de las palas resulta vital. La tendencia a reducir la velocidad de giro de los rotores, ha minimizado este problema en los aerogeneradores actuales. Una vez emitido, debemos estudiar cómo se propaga el sonido en función de la distancia al receptor, las características físicas del emplazamiento y la presencia de vientos dominantes. Debido a que la atenuación de las ondas sonoras es proporcional al cuadrado de la distancia al foco emisor, se puede decir que a unos 100 metros de distancia, el nivel sonoro de un aerogenerador es menor al de un pequeño electrodoméstico y a unos 400 metros suele quedar enmascarado por el ruido de fondo. Llamamos ESBATIMENTO a la sombra que proyectan las palas de los aerogeneradores al recibir la luz solar. Su continuo movimiento causa un efecto que se denomina de manera muy gráfica “efecto discoteca”. La sombra afecta al entorno del aerogenerador y puede ser muy molesta, sobre todo cuando la órbita el sol es más baja y las sombras proyectadas más largas (invierno). Estamos ante un aspecto negativo de los parques eólicos que, por el momento, es inevitable y que solo puede ser paliado con una selección adecuada de los emplazamientos. El comportamiento imprevisible y la ALEATORIEDAD DEL VIENTO, es una de sus principales características, ya que con los conocimientos actuales nunca se sabe con la antelación suficiente la intensidad con la que va a soplar. Esto supone un importante hándicap para el desarrollo de la potencia eólica instalada ya que, por motivos de seguridad en el suministro eléctrico, existen

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limitaciones a la misma. Puede ocurrir que en un momento de máxima demanda de electricidad, los parques eólicos apenas produzcan por escasez de recurso, por lo que es necesario recurrir a otras fuentes de energía primaria más regulares en su producción para estabilizar el sistema. De ahí que las investigaciones vinculadas con la predicción eólica, acaparen buena parte de los esfuerzos económicos destinados por el sector eólico. Una de las afecciones potencialmente más negativa de las instalaciones eólicas se relaciona con su INCIDENCIA EN LA AVIFAUNA. Principalmente por el peligro de colisión de aves contra las palas de los aerogeneradores en movimiento, colisión o electrocución con las líneas eléctricas de evacuación, pérdida de hábitats o molestias durante la reproducción.

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3. ENERGÍA EÓLICA Y SOCIEDAD Una vez conocidas las principales ventajas e inconvenientes inherentes a la explotación del recurso eólico, parece oportuno acercarse a la problemática que surge de la relación entre los distintos grupos sociales implicados. Con este objeto vamos a tratar de identificar a los actores involucrados durante la puesta en marcha y posterior explotación de un parque eólico. ADMINISTRACIONES PÚBLICAS Vamos a distinguir entre los cuatro niveles siguientes: • • • •

Unión Europea Estado español Administraciones autonómicas Ayuntamientos

Desde el papel desempañado por los acuerdos internacionales y las estrategias o líneas de investigación marcadas por la U.E., hasta la concesión de las licencias preceptivas por los Ayuntamientos, hay un largo camino administrativo por recorrer, el cual veremos en el capítulo correspondiente del curso, donde trataremos de aclarar cuál es el ámbito competencial de cada administración. La ya incuestionable apuesta por las energías renovables como alternativa válida ante la crisis ecológica y económica provocada por el actual sistema energético, debe venir acompañada por un importante esfuerzo de análisis e investigación en las políticas de ordenación del territorio. Estas deben calibrar con exactitud los beneficios e inconvenientes de este tipo de instalaciones y para ello resulta fundamental la coordinación entre todos los niveles de lo público a fin de garantizar un desarrollo equilibrado en la implantación de instalaciones eólicas. Si bien las políticas internacionales instan inequívocamente a la potenciación de las fuentes renovables, solo algunos estados han legislado propiciando un régimen de apoyo a las mismas. Este sistema de ayudas suscita el interés de todo tipo de inversores, por lo que se deben extremar las alertas ante posibles movimientos especulativos al abrigo del apoyo financiero brindado. Dentro de España, las Comunidades Autónomas tienen un notable peso competencial que explica el distinto grado de desarrollo alcanzado en la explotación del recurso. Los empresarios del sector exigen el establecimiento

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de un marco legal claro que proporcione la estabilidad necesaria para afrontar sus inversiones. Mención aparte merecen las administraciones locales, mucho más vulnerables a las presiones de todo tipo por su propia dimensión y su cercanía a los colectivos ciudadanos. Aparte de la creación de empleo, los municipios reciben ingresos en concepto de licencias de obra, canon de ocupación del terreno y canon de otras afecciones. Algunos municipios rurales encontraron un verdadero revulsivo económico (quizás único) en la concesión de parques eólicos. PROMOTORES EÓLICOS Están agrupados en torno a la Asociación de Productores de Energías Renovables (APPA) y la Asociación Empresarial Eólica (AEE). Han alcanzado un elevado desarrollo en España en los últimos años. Se puede distinguir entre empresas de producción de energías renovables y no renovables y empresas de producción de energías renovables exclusivamente. Dentro de las primeras, nos encontramos con las grandes empresas eléctricas las cuales invirtieron en energías renovables posicionándose en un mercado emergente y cumplir con ciertas cuotas y compromisos. Estas compañías suelen adquirir parques eólicos una vez finalizado su proceso de tramitación. Las segundas son empresas de menor tamaño que surgieron al abrigo de la legislación de apoyo a las renovables y que han centrado su producción en este tipo de energías limpias. Existe un último grupo que lo conforman pequeñas empresas, incluso propietarios de suelo, que deciden gestionar proyectos de parques eólicos y que generalmente terminan vendiendo a uno de los anteriores cuando cuentan con todos los permisos pertinentes. También se podría incluir en este último grupo a las empresas fabricantes de aerogeneradores que, para animar el mercado eólico e incrementar sus pedidos, han promovido numerosos parques eólicos para luego venderlos a las compañías eléctricas. PROPIETARIOS DE SUELO Suelen estar muy interesados en que se instale algún parque eólico en sus propiedades, ya que es una instalación generalmente compatible con los usos agropecuarios y les garantiza ingresos añadidos. Con antelación a la autorización administrativa del parque, permiten a las empresas hacer mediciones de niveles de viento y estudios de impacto ambiental.

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RED ELÉCTRICA ESPAÑOLA Desempeña un papel vital en su calidad de operador del sistema eléctrico y como responsables de la seguridad del mismo. Controlan las redes de evacuación de la energía producida, por lo que son los árbitros del proceso de instalación de parques eólicos en función de la capacidad de las líneas de transporte. Ante ellos acuden promotores eólicos y administraciones regionales exigiendo un refuerzo de las líneas de evacuación eléctrica que permita aumentar la producción en sus territorios. Las solicitudes de evacuación llegaron a triplicar la capacidad de absorción de la red, fijada por REE en función de cuestiones de seguridad del sistema eléctrico. Estas limitaciones se deben a que, aunque la red sea capaz de admitir más potencia eólica, de permitirse repercutiría en la calidad del suministro, en la estabilidad del sistema y en la seguridad del suministro. La causa son los huecos de tensión que produce la generación de electricidad a partir del viento, por lo que se está exigiendo a los fabricantes y promotores eólicos que modifiquen el comportamiento técnico de los aerogeneradores. Igualmente piden mayor compromiso de los parques eólicos para que no se desconecten de la red ante las frecuentes perturbaciones. También critican que la producción eólica no evita inversiones en generación ordinaria para salvar los días sin viento. ECOLOGISTAS En la actualidad los grupos ecologistas están posicionados claramente a favor de la implantación de la energía eólica. Hasta hace poco, nos encontrábamos ante el respaldo de estos grupos a nivel estatal e internacional y el rechazo de las agrupaciones locales. Esta actitud, a pesar de haberse corregido en los últimos años, ha producido un enorme daño de imagen a la energía eólica ante el doble discurso lanzado a la ciudadanía. En la actualidad son continuas las campañas de apoyo a la energía eólica y al cumplimiento de los tratados internacionales como el de Kyoto a pesar de considerarlos insuficientes. Apuestan claramente por el desarrollo de proyectos eólicos marinos como única solución a la necesidad de reducir emisiones contaminantes.

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SINDICATOS Los grupos sindicales siempre han manifestado su apoyo total al desarrollo de la energía eólica y critican a los que se oponen por no tener “visión económica global con que hay que examinar los problemas y los impactos de la energía”. Destacan la importante creación de empleo, muy por encima de la media de otras fuentes de energía, asociada a la explotación de la energía eólica. Aplauden que la iniciativa privada acuda a la energía eólica por su rentabilidad antes que hacia inversiones nucleares, térmicas, incineradoras, etc. VECINOS Y OTROS COLECTIVOS AFECTADOS Es frecuente que se agrupen en plataformas y coordinadoras caracterizadas por su heterogeneidad y de las que frecuentemente se puede extraer una concusión en sus comunicados (“aquí no quereos parques eólicos”). Han sido tradicionalmente los principales enemigos de la implantación de parques eólicos, aunque su actitud fue cambiando en paralelo con la consolidación de los nuevos paradigmas sociales de respeto al medio ambiente. Su visión en la problemática es exclusivamente local y se caracteriza por fomentar temores alimentados por un preocupante nivel de desconocimiento. MEDIOS DE COMUNICACIÓN Contribuyen a la difusión de los beneficios y a la problemática de la energía eólica indistintamente aunque los periodistas suelen difundir algunos aspectos de las instalaciones eólicas basados en la falta de rigor. Las relaciones que se producen entre todos los anteriores grupos sociales, se caracterizan por la complejidad derivada de los factores que intervienen en las mismas.

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4. LA ENERGÍA EÓLICA EN ESPAÑA

A finales del siglo XX, eran muy pocos los que creían que una energía renovable como la eólica llegaría competir con las convencionales. Sin embargo, este milagro se ha producido y ya en el año2005 se comenzaron a observar algunas señales inequívocas de que así ha ocurrido. Primera señal: A finales de 2004, España se convertía en el segundo país del mundo con más megavatios acumulados (8.155) de energía eólica y el segundo en megavatios instalados. Además, esta marca suponía un hito energético adicional pues, por primera vez, la potencia eólica acumulada en el país superaba a la nuclear. Aunque esto fuese solo sobre el papel, pues nunca sopla viento para hacer girar todos los aerogeneradores simultáneamente; sobretodo, como se dice, cuando más se los necesita: en los días más fríos del invierno y los más calurosos del verano. Segunda señal: ¿Quién dijo que las turbinas eólicas no aportan energía cuando más se las necesita? El 26 de enero de 2005, en medio de un intenso temporal y temperaturas gélidas, la demanda peninsular de electricidad tele medida por Red Eléctrica de España batía todos los récords y se situaba en 42.950 MW a las 19:30 horas. Si no sucedió nada fue porque afortunadamente los parques eólicos estaban funcionando a pleno rendimiento y se estima que aportaron más de 5.000 MW que cubrieron el 12% de la demanda. No se trató de una casualidad, pues solo unos días después, el 15 de febrero, los aerogeneradores del país mejoraban su propia marca y aportaban esta vez casi 6.000 MW, el 70% de toda la potencia eólica instalada (cuando la media anual no alcanza el 30%), lo que permitió cubrir el 17% de la demanda existente en aquellos momentos. Tercera señal: Poco más de cinco años antes de que llegue a su fin el Plan de Fomento de las Energías Renovables 1999-2010, en agosto de 2005, el Gobierno aprobaba un nuevo objetivo para el desarrollo de la energía eólica, una vez superado el que aparecía con anterioridad sobre el papel. La nueva meta fijada en el Plan de Energías Renovables en España 2005-2010 son 20.155 MW de potencia. Una potencia ya nada despreciable, incluso con los parques funcionando al 30%. Con unos 880 parques eólicos y casi 21.000 MW de potencia instalada, España concluyó el año 2011 como el cuarto país del mundo con más potencia eólica

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acumulada. Este mismo año, la energía puesta en la red comercial por los aerogeneradores fue de 42.702 GWh, el 16,4% del consumo neto nacional. Si echamos un vistazo a las Comunidades autónomas, tres comunidades por encima de los 3.000 MW instalados: Castilla y León (4.804), Castilla-La Mancha (3.709) y Galicia (3.289). La siguiente en potencia eólica es Andalucía (2.989). Caso singular es Navarra, la región con más porcentaje de energías renovables, donde el Gobierno regional mantiene una política singular: no permite construir más parques eólicos, pero apoya el desarrollo de aerogeneradores más potentes y eficientes, con los que se están reemplazando los más antiguos e incrementando la potencia total de una forma apreciable, sin aumentar el impacto visual (repowering). Por debajo de los 500 MW están La Rioja (446,62), Asturias (355,95), País Vasco (13,25), Murcia (189,91), Canarias (138,92), Cantabria (35,30) y Baleares (3,65). Finalmente hacer mención de Madrid y Extremadura, que son las únicas comunidades que en 2010 tenían todavía su cuenta de megavatios a cero. Aunque no debería ser así por mucho tiempo, habida cuenta de las iniciativas existentes para implantar los primeros parques eólicos.

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No obstante lo anterior, el sector eólico español vivió en 2010 uno de los años más difíciles, sin duda, de su corta historia al tener que enfrentarse, por una parte, a la situación creada por la resolución del Gobierno en diciembre de 2009 respecto al Registro de Pre Asignación con la creación de tres cupos anuales para la instalación de la potencia admitida en dicho registro; por otra, a la incertidumbre creada por el anuncio, en primavera, de una reducción de la retribución de la energía eólica –junto con otras tecnologías renovables que no se plasmó hasta diciembre, con un acuerdo con el sector en el camino, pero dejando atrás un rastro de desconfianza para inversiones futuras; y, finalmente, a la ausencia de un marco regulatorio y retributivo para la potencia a instalar a partir de 2013 que, dados los plazos de maduración de un proyecto eólico, asegura ya un parón en el desarrollo de la energía eólica en nuestro país.

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Al mismo tiempo, durante 2010 asistimos a una reducción paulatina de los objetivos para las renovables a 2020. La expectativa abierta por la decisión de la Unión Europea, en el Consejo Europeo de marzo de 2007, de alcanzar para el final de esta década un 20 por ciento de renovables en la energía final consumida se concretaba en la Directiva de Renovables aprobada en diciembre de 2009 que obligaba a los países miembros a presentar unos planes de acción nacionales. El Gobierno, a lo largo de 2010, ha ido reduciendo sus objetivos. El escenario presentado en marzo a los partidos, en el marco del llamado Pacto de Zurbano, fijaba una penetración de renovables en la generación eléctrica del 42,8% que se ha reducido finalmente a un 37,6%, mientras que los objetivos de la eólica marina pasaban de 5.000 MW a 3.000 MW en los objetivos presentados por el Gobierno y asumidos por la Subcomisión del Congreso de los Diputados, para finalmente quedarse en 750 MW en el borrador del Plan de Energías Renovables 2011/2020, presentado en mayo de 2011. La potencia instalada en tierra se mantenía en 35.000 MW. Sin embargo, frente a este panorama, la eólica demostraba su eficiencia y eficacia como pilar del sistema eléctrico, no solo en nuestro país sino en el mundo entero, manteniendo unas tasas de crecimiento muy altas y demostrando su perfecta integración en la red. La generación eólica seguía alcanzando cotas de penetración impensables años atrás y contribuía como primera tecnología renovable a la producción.

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Impacto socioeconómico de la Energía Eólica.

En los últimos cinco años se han producido notables cambios en el mix eléctrico español, en el que el ciclo combinado, la energía eólica y el resto de tecnologías del Régimen Especial han irrumpido con gran fuerza, colocándose, sobre todo las dos primeras, a la cabeza de las tecnologías con mayor potencia instalada. La eólica supone ya prácticamente el 20% de toda la potencia instalada en España, siendo la segunda tecnología en potencia instalada a cierre del año 2010, solo por detrás del ciclo combinado (25,86%), como se puede observar en el Gráfico. Tras ellas, encontramos a la hidráulica (16%), el carbón (11,5%), el resto del Régimen Especial (9,6%), la nuclear (7,4%), el fuel/gas (5,7%) y la solar (4%), siendo el fuel-gas la única tecnología que ha perdido potencia instalada (76 MW) a lo largo de 2010.

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Reparto de la potencia instalada en el sistema eléctrico nacional español.

Se presentan a continuación una serie de datos en forma gráfica con la que se pretende ofrecer de un vistazo el escenario de generación eléctrica del país y el papel tan importante que ocupa la potencia eólica instalada.

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Evolución de la potencia instalada en el sistema eléctrico nacional español.

Evolución anual de la potencia instalada de energías renovables.

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5. ASPECTOS TEÓRICOS. LA LEY DE BETZ Todas las fuentes de energía renovables (excepto la mareomotriz y la geotérmica), e incluso la energía de los combustibles fósiles, provienen, en último término, del Sol. El Sol irradia 174.423.000.000.000 KWh de energía por hora hacia la Tierra. En otras palabras, la Tierra recibe 1,74 x 10 17 W de potencia. Alrededor de un 1% a un 2% de la energía proveniente del Sol es convertida en energía eólica. Esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la convertida en biomasa por todas las plantas de la tierra. Las regiones alrededor del ecuador, a 0° de latitud , son calentadas por el Sol más que las zonas del resto del Globo. Estas áreas calientes están indicadas en colores cálidos, rojo, naranja y amarillo, en esta imagen de rayos infrarrojos de la superficie del mar (tomada de un satélite de la NASA, NOAA-7, en julio de 1984).

El aire caliente es más ligero que el aire frío, por lo que subirá hasta alcanzar una altura aproximada de 10 Km y se extenderá hacia el norte y hacia el sur. Si el Globo no rotase, el aire simplemente llegaría al Polo Norte y al Polo Sur, para posteriormente descender y volver al Ecuador. La potencia emitida por el Sol sobre la superficie de la esfera que tiene al Sol como su centro y el radio promedio de la trayectoria terrestre es de 1,37 KW/m2. La potencia incide sobre un disco circular con un área de 1.27 x 1014 m2. La potencia emitida a la Tierra es, por tanto, de 1,74 x 1017 W.

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En promedio, la producción primaria neta de las plantas está alrededor de 4,95 x 106 calorías por metro cuadrado y por año. Ésta es la producción primaria neta global, es decir, la cantidad de energía disponible en todos los posteriores eslabones de la cadena alimenticia/energética. El área de la superficie de la Tierra es de 5,09 x 1014 m2. Así pues, la cantidad de potencia neta almacenada por las plantas es de 1,91 x 1013 W, lo cual equivale al 0,011 % de la potencia emitida a la Tierra. La fuerza de Coriolis Debido a la rotación del Globo, cualquier movimiento en el Hemisferio Norte es desviado hacia la derecha, si se mira desde nuestra posición en el suelo (en el Hemisferio Sur es desviado hacia la izquierda). Esta aparente fuerza de curvatura es conocida como fuerza de Coriolis (debido al matemático francés Gustave Gaspard Coriolis 1792-1843). En el Hemisferio Norte el viento tiende a girar en el sentido contrario al de las agujas del reloj (visto desde arriba) cuando se acerca a un área de bajas presiones. En el Hemisferio Sur el viento gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor de áreas de bajas presiones. Veamos cómo la fuerza de Coriolis afecta a las direcciones del viento en el Globo. Vientos globales. Cómo afecta la fuerza de Coriolis a los vientos globales El viento sube desde el Ecuador y se desplaza hacia el norte y hacia el sur en las capas más altas de la atmósfera. Alrededor de los 30° de latitud en ambos hemisferios la fuerza de Coriolis evita que el viento se desplace más allá. En esa latitud se encuentra un área de altas presiones, por lo que el aire empieza a descender de nuevo. Cuando el viento suba desde el Ecuador habrá un área de bajas presiones cerca del nivel del suelo atrayendo los vientos del norte y del sur. En los Polos, habrá altas presiones debido al aire frío. Teniendo en mente la fuerza de curvatura de la fuerza de Coriolis, obtenemos los siguientes resultados generales de las direcciones del viento dominantes: Direcciones de viento dominantes Latitud 90-60°N, 60-30°N, 30-0°N, 0-30°S, 30-60°S, Dirección NE, SO, NE, SE, NO, SE.

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60-90°S.

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Realmente la atmósfera tiene un espesor de sólo 10 km, lo que representa 1/1200 del diámetro del Globo. Esta parte de la atmósfera, conocida con el nombre de troposfera, es donde ocurren todos los fenómenos meteorológicos (y también el efecto invernadero). Las direcciones dominantes del viento son importantes para el emplazamiento de un aerogenerador, ya que obviamente querremos situarlo en un lugar en el que haya el mínimo número de obstáculos posibles para las direcciones dominantes del viento. Sin embargo, la geografía local puede influir en los resultados de la tabla anterior. VIENTOS GEOSTRÓFICOS La atmósfera (Troposfera) La atmósfera es una capa muy fina alrededor del Globo. El Globo tiene un diámetro de 12.000 km. La troposfera, que se extiende hasta los 11 km de altitud, es donde tienen lugar todos los fenómenos meteorológicos y el efecto invernadero. El viento geostrófico Los vientos que han sido considerados en las páginas precedentes como vientos globales son en realidad los vientos geostróficos. Los vientos geostróficos son generados, principalmente, por las diferencias de temperatura, así como por las de presión y apenas se ven influidos por la superficie de la Tierra. Los vientos geostróficos se encuentran a una altura de 1.000 m a partir del nivel del suelo. La velocidad de los vientos geostróficos puede ser medida utilizando globos sonda.

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Vientos de superficie Los vientos están mucho más influidos por la superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros. El viento es frenado por la rugosidad de la superficie de la Tierra y por los obstáculos, como veremos seguidamente. Las direcciones del viento cerca de la superficie serán ligeramente diferentes de las de los vientos geostróficos debido a la rotación de la Tierra. Tratándose de energía eólica interesará conocer los vientos de superficie y cómo calcular la energía aprovechable del viento. Vientos locales: brisas marinas Aunque los vientos globales son importantes en la determinación de los vientos dominantes de un área determinada, las condiciones climáticas locales pueden influir en las direcciones de viento más comunes. Los vientos locales siempre se superponen en los sistemas eólicos a gran escala, esto es, la dirección del viento se ve influida por la suma de los efectos global y local. Cuando los vientos a gran escala son suaves, los vientos locales pueden dominar los regímenes de viento. Brisas marinas Durante el día la tierra se calienta más rápidamente que el mar por efecto del sol. El aire sube, circula hacia el mar, y crea una depresión a nivel del suelo que atrae el aire frío del mar. Esto es lo que se llama brisa marina. A menudo hay un período de calma al anochecer, cuando las temperaturas del suelo y del mar se igualan. Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario. Normalmente durante la noche la brisa terrestre tiene velocidades inferiores, debido a que la diferencia de temperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña.

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El conocido monzón del sureste asiático es en realidad una forma a gran escala de la brisa marina y la brisa terrestre, variando su dirección según la estación, debido a que la tierra se calienta o enfría más rápidamente que el mar. Vientos locales: vientos de montaña Un ejemplo es el viento del valle que se origina en las laderas que dan al sur (o en las que dan al norte en el Hemisferio Sur). Cuando las laderas y el aire próximo a ellas están calientes la densidad del aire disminuye, y el aire asciende hasta la cima siguiendo la superficie de la ladera. Durante la noche la dirección del viento se invierte, convirtiéndose en un viento que fluye ladera abajo. Si el fondo del valle está inclinado, el aire puede ascender y descender por el valle; este efecto es conocido como viento de cañón. Los vientos que soplan en las laderas a sotavento pueden ser bastante potentes. Ejemplo de ello son: El Fhon de los Alpes en Europa, el Chinook en las Montañas Rocosas y el Zonda en los Andes.

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Ejemplos de otros sistemas de viento locales son el Mistral, soplando a lo largo del valle del Rhone hasta el Mar Mediterráneo, y el Sirocco, un viento del sur proveniente del Sahara que sopla hacia el Mar Mediterráneo.

Como resumen de lo visto, tendremos variaciones debidas a la estación, que son desplazamientos en la superficie terrestre de las zonas de alta y baja presión. Por otro lado tendremos variaciones diarias, de día y de noche. Durante el día la tierra se calienta más rápidamente que el mar por efecto del sol. El aire sube, circula hacia el mar y crea una depresión a nivel del suelo que atrae el aire frío del mar. Durante la noche los vientos soplan en sentido contrario. Normalmente durante la noche la brisa terrestre tiene velocidades inferiores, debido a que la diferencia de temperaturas entre la tierra y el mar es más pequeña. Además, existe una variación de la velocidad del viento con la altitud. La velocidad de viento no se mantiene constante a medida que nos desplazamos verticalmente dado que cuando nos acercamos al suelo, la velocidad se reduce debido al rozamiento.

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Lo ideal sería realizar la medida de velocidad a la misma altura a la que se va a colocar la turbina, pero esto no suele ser lo más habitual. Lo que se suele hacer es tomar las medidas a una altura normalizada y luego extrapolar a la altura de la turbina. Finalmente existe una variación de la velocidad del viento con la rugosidad del terreno.

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En la práctica se usa la ESCALA BEAUFORT de velocidad de viento en función de las condiciones climáticas.

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Tema 1. Conceptos generales sobre energía eólica

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En definitiva, la variación del viento en un emplazamiento típico suele describirse utilizando la llamada Distribución de Weibull,, de tal forma que es la distribución analítica de frecuencias de velocidad de viento que más se ajusta a la realidad.

Analicemos ahora el siguiente esquema;

En el que se representa el efecto que produce en la corriente de aire que atraviesa el campo de barrido de las aspas de un aerogenerador, el cual extrae parte de la energía cinética contenida en dicha corriente de aire.

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En realidad, un aerogenerador desviará el viento antes incluso de que el viento llegue al plano del rotor. Esto significa que nunca seremos capaces de capturar toda la energía que hay en el viento utilizando un aerogenerador. El rotor de la turbina eólica debe, obviamente, frenar el viento cuando captura su energía cinética y la convierte en energía rotacional. Esto implica que el viento se moverá más lentamente en la parte izquierda del rotor que en la parte derecha. Dado que la cantidad de aire que pasa a través del área barrida por el rotor desde la derecha (por segundo) debe ser igual a la que abandona el área del rotor por la izquierda, el aire ocupará una mayor sección transversal (diámetro) detrás del plano del rotor. Este efecto puede apreciarse en la imagen superior, donde se muestra un tubo imaginario, el llamado tubo de corriente, alrededor del rotor de la turbina eólica. El tubo de corriente muestra cómo el viento moviéndose lentamente hacia la izquierda ocupará un gran volumen en la parte posterior del rotor. El viento no será frenado hasta su velocidad final inmediatamente detrás del plano del rotor. La ralentización se producirá gradualmente en la parte posterior del rotor hasta que la velocidad llegue a ser prácticamente constante.

El gráfico muestra la presión del aire en el eje vertical, siendo el eje horizontal la distancia al plano del rotor. El viento llega por la izquierda, estando situado el

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rotor en el centro del gráfico. La presión del aire aumenta gradualmente a medida que el viento se acerca al rotor desde la izquierda, ya que el rotor actúa de barrera del viento. Observe que la presión del aire caerá inmediatamente detrás del plano del rotor (parte derecha), para enseguida aumentar de forma gradual hasta el nivel de presión normal en el área. Corriente abajo, la turbulencia del viento provocará que el viento lento de detrás del rotor se mezcle con el viento más rápido del área circundante. Por lo tanto, el abrigo del viento disminuirá gradualmente tras el rotor conforme nos alejamos de la turbina. Veremos esto más ampliamente en el tema de parques eólicos. Un aerogenerador obtiene su potencia de entrada convirtiendo la fuerza del viento en un par (fuerza de giro) actuando sobre las palas del rotor. La cantidad de energía transferida al rotor por el viento depende de la densidad del aire, del área de barrido del rotor y de la velocidad del viento. La energía cinética de un cuerpo en movimiento es proporcional a su masa (o peso). Así, la energía cinética del viento depende de la densidad del aire, es decir, de su masa por unidad de volumen. En otras palabras, cuanto “más pesado” sea el aire, más energía recibirá la turbina. A presión atmosférica normal y a 15 °C el aire pesa unos 1,225 kilogramos por metro cúbico, aunque la densidad disminuye ligeramente con el aumento de la humedad. Además, el aire es más denso cuando hace frío que cuando hace calor. A grandes altitudes (en las montañas) la presión del aire es más baja y el aire es menos denso. El área del rotor determina cuánta energía del viento es capaz de capturar una turbina eólica. Dado que el área del rotor aumenta con el cuadrado del diámetro del rotor (A =



), una turbina que sea dos veces más grande

2

recibirá 2 = 4 veces más energía. La velocidad del viento es muy importante para la cantidad de energía que un aerogenerador puede transformar en electricidad: la cantidad de energía que posee el viento varía con el cubo (la tercera potencia) de la velocidad media del viento; p.ej., si la velocidad del viento se duplica la cantidad de energía que contenga será 23 = 8 veces mayor. En el caso de turbinas eólicas usamos la energía de frenado del viento, por lo que si doblamos la velocidad del viento tendremos dos veces más porciones cilíndricas de viento moviéndose a través del rotor cada segundo, y cada una de esas porciones contiene cuatro veces más energía.

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La potencia del viento que pasa perpendicularmente a través de un área Circular es:

=

1 ∗ 2

∗

∗ ∗

Donde: P= potencia del viento medida en W (vatios). = densidad del aire seco = 1.225 medida en Kg/m3 (kilogramos por metro cúbico, a la presión atmosférica promedio a nivel del mar y a 15°C). v = velocidad del viento medida en m/s (metros por segundo). = 3.1415926535... r = radio del rotor medido en metros. Velocidades del viento 1 m/s = 3,6 Km/h = 2,237 millas/h = 1,944 nudos 1 nudo = 1 milla náutica/h = 0,5144 m/s = 1,852 Km/h = 1,125 millas/h

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Escala de velocidades de viento (Velocidades de viento a 10 m de altura)

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m/s

nudos

Escala Beaufort

Clase de viento

0,0-0,4

0,0-0,9

0

Calma

0,4-1,8

0,9-3,5

1

1,8-3,6

3,5-7,0

2

3,6-5,8

7-11

3

5,8-8,5

11-17

4

Moderado

8,5-11

17-22

5

Fresco

11-14

22-28

6

14-17

28-34

7

17-21

34-41

8

21-25

41-48

9

25-29

48-56

10

29-34

56-65

11

Fuerte Temporal

>34

>65

12

Huracán

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Ligero

Fuerte

Temporal

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Tabla de clases y de longitudes de rugosidad

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Densidad del aire a presión atmosférica estándar

Viscosidad del aire atmosférico

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Potencia del viento **)

Definiciones estándar de clases de viento, “WindClass” (utilizada en los Estados Unidos)

Repaso a las definiciones de energía y de potencia Energía Los físicos definen la palabra energía como la cantidad de trabajo que un sistema físico es capaz de producir. La energía, de acuerdo con la definición de los físicos, no puede ser creada, ni consumida, ni destruida.

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Sin embargo, la energía puede ser convertida o transferida de diferentes formas: la energía cinética del movimiento de las moléculas de aire puede ser convertida en energía rotacional por el rotor de una turbina eólica, que a su vez puede ser convertida en energía eléctrica por el generador de la turbina eólica. En cada conversión de energía, parte de la energía de la fuente es convertida en energía calorífica. Cuando utilizamos de forma poco precisa la expresión “pérdida de energía” (lo cual es imposible según la definición dada arriba), queremos decir que parte de la energía de la fuente no puede ser utilizada directamente en el siguiente eslabón del sistema de conversión de energía, porque ha sido convertida en calor. Por ejemplo, los rotores, los multiplicadores o los generadores nunca tienen una eficiencia del cien por cien, debido a las pérdidas de calor por fricción en los cojinetes, o a la fricción entre las moléculas de aire. Sin embargo, la mayoría de nosotros tiene una noción lógica de que cuando se queman combustibles fósiles, de alguna forma, y diciéndolo de forma sencilla, el potencial global para una futura conversión de energía se reduce. Esto es totalmente cierto. Dado que la gran mayoría de turbinas eólicas producen electricidad, solemos medir su producción en términos de cantidad de energía eléctrica que son capaces de convertir a partir de la energía cinética del viento. Solemos medir esa energía en términos de kilovatios-hora (kWh) o de megavatios hora (MWh) durante un cierto período de tiempo, p. ej. una hora o un año. Unidades de energía 1 J (julio) = 1 Ws = 0,2388 cal 1 GJ (gigajulio) = 10 9 J 1 TJ (terajulio) = 10 12 J 1 PJ (petajulio) = 10 15 J 1 (kilovatio-hora) kWh = 3.600.000 Julios 1 tep (tonelada equivalente de petróleo)= 7,4 barriles de crudo en energía primaria = 7,8 barriles de consumo final total = 1270 m3 de gas natural = 2,3 toneladas métricas de carbón

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1 Mtep (millones de toneladas equivalentes de petróleo) = 41,868 PJ Potencia La potencia eléctrica suele medirse en vatios (W), kilovatios (kW), megavatios (MW), etc. La potencia es transferencia de energía por unidad de tiempo. La potencia puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía debe ser medida durante un cierto período, p.ej. un segundo, una hora o un año. Que un aerogenerador tenga una potencia nominal (la que figura en la placa de características) de 1.000 kW, le indica que producirá 1.000 kilovatios-hora (kWh) de energía por hora de funcionamiento, cuando trabaje a rendimiento máximo (es decir, con vientos de, digamos, más de 15 metros por segundo). Que un país como Dinamarca tenga, aproximadamente, 1.000 MW de potencia eólica instalada no le indica cuánta energía producen las turbinas. Los aerogeneradores estarán girando normalmente durante el 75 % de las horas de año, aunque sólo estarán funcionando a la potencia nominal durante un número limitado de horas al año. Para poder calcular cuánta energía producirán los aerogeneradores deberá conocer la distribución de velocidades de viento para cada aerogenerador. En el caso de Dinamarca, los aerogeneradores promedio devolverán 2.300 horas de funcionamiento a plena carga por año. Para obtener la producción total de energía multiplica los 1.000 MW de potencia instalada por las 2.300 horas de operación = 2.300.000 MWh = 2,3 TWh de energía (ó 2.300.000.000 de KWh). La potencia de los automóviles se indica a menudo en caballos de vapor (CV o HP) en lugar de en kilovatios (kW). La palabra "caballo de vapor" puede proporcionarle una idea intuitiva de que la potencia define que cantidad de "músculo" tiene un motor o un generador, mientras que la energía le indica cuanto "trabajo" produce un generador o un motor durante un cierto periodo de tiempo. EL TEOREMA DE BETZ LA LEY DE BETZ DICE QUE SÓLO PUEDE CONVERTIRSE MENOS DE 16/27 O SÉA EL 59,3% DE LA ENERGÍA CINÉTICA EN ENERGÍA MECÁNICA USANDO UN AEROGENERADOR.

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Cuanto mayor sea la energía cinética que un aerogenerador extraiga del viento, mayor será la ralentización que sufrirá el viento que deja el aerogenerador por su parte izquierda en el dibujo de la página 26 sobre el tubo de corriente del dibujo, tal y como anteriormente hemos visto, los aerogeneradores desvían el viento. Si intentamos extraer toda la energía del viento, el aire saldría con una velocidad nula, es decir, el aire no podría abandonar la turbina. En ese caso no se extraería ninguna energía en absoluto, ya que obviamente también se impediría la entrada de aire al rotor del aerogenerador. En el otro caso extremo, el viento podría pasar a través de nuestro tubo sin ser para nada estorbado. En este caso tampoco habríamos extraído ninguna energía del viento. Así pues, podemos asumir que debe haber alguna forma de frenar el viento que esté entre medio de estos dos extremos, y que sea más eficiente en la conversión de la energía del viento en energía mecánica útil. Resulta que hay una respuesta a esto sorprendentemente simple: un aerogenerador ideal ralentizaría el viento hasta 2/3 de su velocidad inicial. Para entender el porqué, tendremos que usar esta la ley física fundamental para la aerodinámica de los aerogeneradores que es la ley o teorema de Betz.

Pamáx = 16/54*ρ*A*v13 = 16/27*(1/2*ρ* A* v13) = 16/27*Pd = 0,593*Pd La expresión anterior constituye el teorema o límite de Betz, según el cual la potencia máxima que teóricamente puede ser aprovechada de un flujo de viento es tan sólo un 59,3 % de la potencia disponible en el mismo. En consecuencia, el valor máximo del coeficiente Cp es igual a 0,593. En la práctica este límite superior nunca se alcanza, pudiendo llegar a valores sólo algo superiores a 0,4 en el mejor de los casos. El máximo valor de Cp se alcanza cuando la velocidad del viento en la sección correspondiente al plano de rotación de la hélice es 2/3 de la velocidad de la corriente aguas arriba sin perturbar, o bien cuando la velocidad del viento aguas abajo del plano del rotor en 1/3 de la velocidad aguas arriba

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6. CLASIFICACIÓN DE LAS MÁQUINAS Y APLICACIONES La clasificación básica de estas máquinas ha sido por la posición de su eje: vertical u horizontal. El accionamiento de los elementos captadores móviles es básicamente por sustentación en la mayor parte de los casos, si bien algunos dispositivos de eje vertical son accionados por resistencia. a) Sistemas de generación de eje vertical: este tipo de tecnología presenta ciertas ventajas de carácter estructural al no necesitar mecanismo de orientación, así como para poder instalar el generador eléctrico en tierra. Dentro de las desventajas que presenta este tipo de tecnología, cabe destacar su menor producción energética a igual potencia instalada respecto a un aerogenerador convencional, así como la necesidad de motorizar el aerogenerador para su arranque.

b) Sistemas de generación de eje horizontal: es con diferencia el tipo de sistema de captación eólica más desarrollado, utilizándose desde tamaños del orden de vatios a grandes a aerogeneradores por encima del MW de potencia. En relación a la posición del rotor respecto a la torre, los rotores son clasificados como a sotavento (rotor aguas debajo de la torre) o barlovento (rotor aguas arriba de la torre), siendo esta última disposición la más utilizada.

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En general, estas turbinas constan de un rotor que capta capta la energía del viento y un sistema de conversión de energía que mediante un multiplicador y un generador transforman la energía mecánica en eléctrica. El conjunto se completa con un bastidor y una carcasa, que alberga los mecanismos llamada góndola, asíí como una torre sobre la que va montado todo el sistema y los correspondientes subsistemas hidráulicos, electrónicos de control e infraestructura eléctrica.

Los aerogeneradores también se pueden clasificar de acuerdo a su potencia nominal en: a) Microturbinas (< 3 KW): usadas por pequeños consumidores de energía, generalmente producen electricidad que sirve para la carga de baterías de almacenamiento. b) Pequeños aerogeneradores (< 50 KW): este rango de aerogeneradores cubre el mismo tipo de demanda que los anteriores, pero con mayor potencia. Además, se usan en sistemas híbridos para abastecer núcleos de población aislados.

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c) Grandes aerogeneradores (< 850 KW): su función es la de producción de electricidad para su inyección a la red. Son aerogeneradores rápidos de eje horizontal preferentemente con rotor tripala. d) Aerogeneradores multimegavatio (1 y 3 MW): con diámetros en el rango de unos 50 a 90 m y altura del buje entre 60 y 100 m, son grandes máquinas que han iniciado su introducción comercial hacia el año 2000 y, en particular, en instalaciones marinas offshore. Según la velocidad de giro del eje: •

Eólicas lentas o multipalas o De 12 a 24 palas, con ruedas de diámetros menores a 8 m debido al peso de las mismas o Arrancan en vacío con vientos de 2 a 3 m/s, par de arranque elevado, y potencias pequeñas (P = 0,15 D2 V3)

•

Eólicas rápidas o De 2 a 4 palas, más ligeras y baratas que las lentas o Arrancan con mayor dificultad debido a su menor par de arranque. o La potencia máxima de la máquina a instalar dependerá del empuje útil del viento en la zona (P = 0,2 D2 V3)

Según la incidencia del viento sobre la máquina: •

Máquinas de barlovento o En ellas el viento debe incidir por la parte anterior (de adelante hacia atrás) del rotor para que trabaje. o Tienen cono de protección en el buje y la góndola no tiene que ser aerodinámica.

•

Máquinas de sotavento o En ellas el viento debe incidir por la parte posterior (de atrás hacia delante) del rotor para que trabaje. o No tienen cono de protección en el buje y la góndola tiene forma aerodinámica.

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Según el tipo de amarre de las palas al buje (sistemas de regulación de velocidad más usuales): •

Aerogeneradores de paso fijo. En ellas las fluctuaciones de la velocidad de giro se corrigen mediante la orientación de la máquina, a fin de regular la superficie de palas enfrentadas al viento.

•

Aerogeneradores de paso variable. La regulación de la velocidad se hace girando las palas sobre su propio eje (ángulo variable), sin que gire la góndola (salvo para orientarla a barlovento barlovento o sotavento, según el caso).

Según el dispositivo empleado para orientar la máquina a la vena de viento: •

Con veleta o aleta estabilizadora (hasta 6m de ∅).

•

Con eólica auxiliar.

•

Con eólica autoorientable (máquinas de sotavento con φ > 20 m.

•

Con motor auxiliar uxiliar o servomotor.

En función de su utilización, se distinguen dos grandes campos de aplicación de las máquinas eólicas. a) Sistemas aislados o autónomos Formados por microturbinas o pequeños aerogeneradores, tienen como función principal cubrir la demanda nda de energía de pequeños consumidores, en general

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núcleos aislados. La demanda es en forma de energía eléctrica, para lo cual se utilizan sistemas auxiliares de almacenamiento (baterías eléctricas), o en forma de energía mecánica directa para el bombeo de agua de pozos (con balsas o depósitos de almacenamiento). En muchos casos, estos sistemas están asistidos por otras fuentes de energía (por ejemplo, por un grupo electrógeno Diesel o un sistema fotovoltaico), dando lugar a los sistemas híbridos. Otras veces la energía de apoyo la reciben directamente de la red eléctrica.

Se distinguen dos grandes grupos de máquinas, todas ellas de eje horizontal: las eólicas lentas (multipala), usadas para el bombeo directo de agua, y las eólicas rápidas (bipala o tripala), empleadas para la producción de electricidad a través de un generador eléctrico síncrono o asíncrono accionado por el rotor de la máquina eólica. b) Parques eólicos Están formados por un conjunto de aerogeneradores de gran potencia, y su función es la de actuar como una central de producción eléctrica para su inyección a la red de alta tensión. Actualmente, se usan aerogeneradores de capacidad nominal de 500 a 850 KW, en un número que puede variar entre 10 y 100, de manera que se consiguen parques de potencia nominal instalada entre unos 5 y 50 MW. En un futuro próximo, la tendencia se orienta hacia el uso de generadores multimegavatio (de 1 a 3 MW).

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Se distinguen los parques eólicos ubicados en la superficie terrestre “onshore” y los instalados en plataformas marinas “offshore”, a una distancia de algunos kilómetros de las costas (entre 1 y 20 Km). Los aerogeneradores usados en este tipo de instalaciones son todos de eje horizontal y principalmente de tres palas (los bipala se utilizan poco). Actualmente, la gran mayoría de ellos gira a velocidad de rotación constante, manteniendo la velocidad del extremo de la pala acotada a unos 65 m/s para limitar el impacto sonoro. Se piensa usar rotores con velocidad variable que accionen directamente el alternador para evitar la caja multiplicadora y utilizar un sistema con rectificador, ondulador y transformador para convertir la tensión eléctrica alterna de frecuencia variable a alterna de frecuencia constante. Los aerogeneradores offshore presentan un coste unitario de inversión mayor que los onshore, debido a la plataforma marítima y la interconexión eléctrica con la costa, pero sus condiciones de trabajo son mejores, ya que el viento es de mejor calidad (mayor regularidad y uniformidad) y su vida es mayor que la de los onshore, además de no tener las limitaciones derivadas del uso del suelo y de los diversos impactos (acústico, paisajístico, uso de espacios naturales, etc.), que presentan las aplicaciones terrestres.

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