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Energía solar vs eólica

La energía eólica es la energía obtenida gracias al viento, es decir, la energía cinética de las masas de aire que es transformada en electricidad u otras formas útiles de energía para nuestras actividades. El hombre ha aprovechado esta energía de muy diversas formas y desde muy antiguo. Por ejemplo, en las velas de las barcazas o barcos, en los molinos para harina u otros cereales (típicos de Castilla la Mancha o de Holanda). La energía solar es la energía que nos ofrece el Sol y nos llega en forma de radiación electromagnética. El hombre aprendió a utilizarla desde la antigüedad mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando, mejorando su rendimiento y la forma de utilización de la energía solar.

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Fuente de la imagen: ©mca - Hogarsense.es


¿Eólica o solar?: características y funcionamiento

El principio básico de la energía eólica es el movimiento de grandes masas de aire. Así como el agua de los mares se mueve generando mareas, sobre nuestras cabezas se produce el mismo fenómeno, pero con aire. Este movimiento se produce por la diferencia de temperaturas del aire, gracias a la aportación de calor del sol, de unas zonas del globo terráqueo con respecto a otras masas de aire. Las más calientes tienden a ascender y su lugar es ocupado por otras más frías que se desplazan en horizontal sobre la superficie de la tierra, generando los vientos. A mayor diferencia de temperaturas entre las masas de aire, el movimiento de estas será mayor, y por lo tanto se producirá una mayor velocidad del viento.

La energía eólica se puede aprovechar de diferentes formas. Y su aplicación práctica se pueden clasificar en tres grupos diferentes:

  • Energía mecánica: utilizada para el bombeo de agua a través de bombas de pistón, bombas centrifugas o tonillo helicoidal.
  • Energía térmica: obtenida a partir de energía mecánica, bien por calentamiento (fricción), bien por compresión de un líquido refrigerante en una bomba de calor.
  • Energía eléctrica: es el uso más común, pero requiere de un sistema de almacenamiento para la electricidad.

vientos

Fuente de la imagen: ©EcuRed.

Por su parte, la energía solar es una energía renovable, obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. Actualmente, el calor y la luz del Sol pueden aprovecharse por medio de diversos captadores como células fotoeléctricas, heliostatos o paneles solares térmicos, pudiendo transformarse en energía eléctrica o térmica.

El aprovechamiento de la energía solar se basa en la instalación de placas solares, tanto térmicos como fotovoltaicos. El funcionamiento de estos tipos de energía solar es diferente. Mientras los paneles térmicos utilizan un fluido para recoger el calor del sol y almacenarlo para su posterior utilización, bien como agua caliente o bien como valor para generar electricidad mediante una turbina y un generador. Los paneles fotovoltaicos están formados por un conjunto de células fotovoltaicas y basan su funcionamiento al efecto fotoeléctrico que se producen al incidir en ellos la luz solar.

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Tipos de generadores eólicos

Existen diferentes tecnologías de aprovechamiento eólico, en función de la posición del eje de rotación de las aspar del molino, y del nuevo modelo que no necesita de ellas.

1- Generadores eólicos de eje horizontal.

Son los más comunes y los que tienen mayor potencia. Se dividen en tres categorías:

  • Molinos de viento convencionales: en este grupo encontramos los molinos tradicionales utilizados hasta hace unas décadas, para la molienda de cereales, bombeo de agua o usos similares, y que actualmente no tienen ningún uso. Sólo se usan como adorno.
  • Aerogeneradores lentos: tienen muchas palas y cuentan con un sistema de orientación mediante un timón o veleta, el cual logra que el plano de la hélice esté perpendicular a la dirección del viento.
  • Aerogeneradores rápidos: cuentan con pocas palas (hasta 3) y son más ligeras, por lo que tienen una gran potencia.

2- Generadores eólicos de eje vertical.

Este tipo de aerogeneradores no son muy utilizados, debido a cuestiones técnicas y económicas,

  • Rotor de arrastre diferencial: con o sin pantalla (Savonius): este rotor se basa en la diferente fuerza aerodinámica que ejerce un flujo de aire sobre objetos de distinta forma.
  • Rotor de variación cíclica de incidencia (Darrieus): el rotor está formado por un conjunto de álabes, unidos entre sí, que pueden girar alrededor de un eje vertical.

3- Aerogeneradores Vortex

Sin turbina, y por lo tanto sin eje. Basa su funcionamiento en la vibración, gracias al fenómeno de la resonancia aeroelástica, de esta forma el aerogenerador oscila con un movimiento oscilante y silencioso que lo hace perfecto para ser colocado en cualquier lugar sin causar molestias. Este tipo de generadores consisten en un cilindro vertical semirrígido, anclado en el terreno, y que incluye materiales piezoeléctricos. Estos materiales son los que generaran la electricidad mediante un proceso magnético. La energía eléctrica se genera por la deformación que sufren esos materiales al entrar en resonancia con el viento.

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¿Es la energía eólica mejor que la solar?

Cuando comparamos estas dos energías, energía solar vs energía eólica, es muy difícil decir cuál es mejor. Tanto la energía solar como la energía eólica son renovables, y ambas tienen la opción de instalarse en pequeño tamaño o a gran escala. Entonces ¿por cuál nos decidimos?No es cuestión de que una sea mejor que la otra, la cuestión es dónde y en que condiciones queremos hacer una instalación para aprovechar el sol o el viento. Dependiendo del lugar, de las circunstancias, de la climatología o incluso de las normativas de la ciudad, o zona, tendremos más facilidad por una que por otra. Teniendo en cuenta que el objetivo último es generar o bien calor o bien electricidad que aprovecharemos para nuestra calefacción o refrigeración, tanto la energía eólica como la energía solar nos garantizan esa función.

Si nuestras necesidades como particulares se limitan a aportar agua caliente y calefacción, será fácil decantarse por la energía solar en su vertiente térmica, ya que conseguimos directamente agua caliente para usarla como mejor nos convenga. En cambio, si lo que necesitamos es generar electricidad para poder alimentar todos los electrodomésticos de nuestro hogar, la decisión dependerá de como sea nuestra vivienda, del espacio que tengamos en terraza o jardín, y la normativa municipal que nos aplique.

Teniendo en cuenta que ya existen en el mercado pequeños aerogeneradores, que son capaces de generar 4-6 kW de electricidad, podemos optar por esta opción si disponemos del espacio suficiente para que las aspas giren sin molestar a nadie. Pero del mismo modo podemos instalar unas placas solares fotovoltaicas. Para esa misma potencia (4kW) necesitaremos aproximadamente 16 a 18 placas solares, lo que equivale a unos 22 metros cuadrados. Sabiendo que la gran mayoría de los aerogeneradores domésticos tienen aspas y necesitan ubicarse en un lugar alto, donde reciban el efecto del viento, la necesidad de espacio para la energía eólica y la energía solar, es prácticamente la misma.

Otro punto a tener en cuenta es la climatología del lugar, ya que si es una zona con predominio de vientos y con nubosidad, nos decantaremos por uno o dos aerogeneradores domésticos. En cambio, si estamos en una zona, que por la orografía del terreno no es afectada por vientos constantes, y si disfruta de bastantes horas de sol, nos decantaremos por las placas solares fotovoltaicas. Si hablamos de grandes instalaciones, las empresas buscan para sus instalaciones los lugares más adecuados en función de la incidencia solar, orografía, actividad eólica de cada zona, y siempre realizan estudios que fácilmente duran un año entero, y ayudan a recoger la suficiente información sobre las condiciones de irradiación solar y/o vientos, su intensidad, dirección y constancia, para tomar la decisión de realizar una inversión que es muy elevada y debe ser amortizada en un plazo adecuado.

Atendiendo a estas explicaciones, cabe decir, que la energía solar y le energía eólica no deben compararse para elegir una u otra, y cada vez más se van a convertir en complementarias. Es decir, cada vez más iremos viendo viviendas que combinan las dos tecnologías o formas de aprovechar los recursos naturales. Así aprovecharemos el tejado inclinado para instalar paneles fotovoltaicos, y obtener electricidad gracias a la energía solar, y levantaremos un poste en alguna esquina que no moleste a nuestro vecino para instalar un aerogenerador, y sacar ventaja de la energía eólica durante las noches o días nublados cuando las placas solares no trabajen a pleno rendimiento.

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Ventajas y desventajas de la energía solar y la energía eólica

Ventajas

Energía eólica

Energía solar

Fuente de energía renovable e inagotable.

Fuente de energía renovable e inagotable.

No contribuye al efecto invernadero ni al calentamiento global.

No contribuye al efecto invernadero ni al calentamiento global.

Los proyectos de energía eólica se pueden construir en plazos relativamente rápidos y tienen un coste de mantenimiento bajo.

Se instala de manera muy sencilla en cubiertas y fachadas por lo que se aprovecha mejor el espacio.

Producen electricidad día y noche.

Los costes de mantenimiento son bajos respecto a otras fuentes de energía renovable.

Usan menos espacio de tierra para su base.

Escalable. Se puede crecer fácilmente el sistema agregando paneles.

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Menor costo a largo plazo.

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Rápida amortización de la inversion respecto a la vida util de la instalación (unos veinte años a pleno rendimiento).

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No generan ruido.

Desventajas

Energía eólica

Energía solar

El coste inicial de la instalación es mayor que el de otros sistemas.

Generan electricidad solamente durante el día.

Se necesitan estudios previos de las condiciones del viento para decidir la ubicación de un parque eólico.

La cantidad de energia producida es variable dependiendo de las condiciones atmosféricas.

El giro del rotor produce ruido.

Requieren de más metros cuadrados para su instalación.

Gran impacto visual, al ser proyectos de gran envergadura y afecta al paso de las aves de la zona donde se situa el parque eólico.

La cantidad de energía que se obtiene viene definida por el espacio que se tenga disponible para la instalación de los paneles fotovoltaicos.

Complejo y costoso mantenimiento.

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¿Qué es más fácil de instalar: eólica o solar?

Si hablamos de facilidad de instalación, la energía solar cuenta con ventaja en este aspecto. Los paneles solares suelen tener un tamaño medio de 1,5 m2, por lo que son relativamente fáciles de transportar e instalar. Aunque se tenga que hacer una gran instalación para poder generar mucha electricidad, no se requieren grandes grúas o complejas instalaciones para ejecutar el proyecto.

En cambio, sí hablamos de la energía eólica debemos hacer alguna aclaración. La energía mini-eólica o eólica doméstica, está pensada para generación de pequeñas potencias, para abastecer a una vivienda. Los fabricantes han diseñado pequeñas turbinas con capacidad de generar a partir de 3 kW. Como por ejemplo el aerogenerador de mini-eólica E30PRO, de la empresa ENDIR, que pesa 125 kg, capaz de generar electricidad a 12, 24 y 220V, con un diámetro de aspas de 3,8 m, y una potencia de 3000 W. No conlleva mucha dificultad para su instalación.

Pero sí hablamos de grandes aerogeneradores, su construcción, transporte y instalación es muy complicada por el gran tamaño que están adquiriendo estos “gigantes”. Que perfectamente pueden compararse con las alucinaciones de Don Quijote. Esto es debido a que las corrientes de aire son mayores a más altura, y por ello se diseñan los aerogeneradores con mayores aspas y más altos. De esta forma son capaces de generar mucha más electricidad.

La potencia, y por lo tanto la energía eléctrica que produce un generador es proporcional al área barrida por sus aspas. Este es el motivo que cada vez se fabriquen mayores aerogeneradores, ya que, a mayor tamaño, menor número de turbinas para obtener una energía determinada, con la evidente reducción de costes que esto significa. De acuerdo con esto, para las instalaciones basadas en tierra se pronostica una tendencia en el aumento de las prestaciones de las turbinas. Tal como se ve en el siguiente gráfico de Berkeley Lab, donde se puede ver la evolución experimentada en la potencia, el diámetro del rotor y la altura de la torre de soporte, desde 1980 y su proyección al año 2030, para turbinas situadas en tierra.

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Fuete de la imagen: ©Berkeley Lab.

Lo que no está claro es si el tamaño de las turbinas podrá seguir aumentando o si, por el contrario, están alcanzando su límite debido a las leyes de la física o a los problemas logísticos que representa el transporte de estructuras tan enormes. Evidentemente, aumentar el diámetro de los rotores y por lo tanto de la longitud de las aspas, lleva aparejados enormes problemas logísticos de transporte e instalación de los componentes de estos gigantes, tal y como se puede ver en el siguiente vídeo:

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Perspectivas de futuro

Podemos decir que a energía eólica empezó a desarrollarse de forma seria a partir de la década de los 80, del pasado siglo. Como una alternativa a los combustibles fósiles, tras la crisis del petróleo del año 73. En las dos décadas transcurridas entre 1990 y 2010, la potencia eólica instalada en el mundo se ha multiplicado por 50, y las previsiones apuntan que en 2030 habrá en el mundo 10 veces la potencia instalada que en 2010, y 20 veces más en el año 2050. Este aumento de la energia eólica instalada produce el efecto contrario en los costes de generación de electricidad, es decir, cada año se van reduciendo significativamente.

Hoy en día, la energía eólica es de entre las energías renovables, la más extendida, con 568 GW de potencia instalada con base en tierra y 23 GW offshore a finales de 2018, y es la segunda fuente de obtención de energía eléctrica de fuentes renovables, detrás de la hidráulica. Este crecimiento se ha conseguido, por un lado, a unas políticas públicas que han incentivado su uso en los principales países industrializados, y por otro lado, a unos avances sustanciales en la tecnología de fabricación de los aerogeneradores.

Según un estudio realizado por MAKE Consulting, la industria eólica generará a nivel mundial una media de 65 GW anuales, con la eólica marina al frente. La información que este estudio apunta que hasta finales de 2020 se podría registrar un crecimiento cercano al 30% anual, mientras que desde 2023 y hasta 2027, el crecimiento podría ser todavía mayor gracias a la contribución de los países emergentes y, una vez más, gracias al impulso de la eólica marina. Esta tendencia positiva podría mantenerse si la industria sigue siendo competitiva por delante del sector fotovoltaico, un rival que se mantiene fuerte alrededor del mundo.

*Este artículo ha sido actualizado por última vez el 11.06.2019

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Este artículo ha sido escrito por: Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es