En los últimos años el calentamiento global y la contaminación ambiental han ido aumentando a un ritmo acelerado. En esta edición 2020 de Clubes de Ciencia México aprendimos mucho acerca de los Objetivos de Desarrollo Sostenible y como podemos cumplirlos a través de la ciencia. En particular, en nuestro club Harnessing the Power of Wind aprendimos que la energía eólica puede transformarse a energía eléctrica de una manera muy eficiente, a bajo costo y con un mínimo impacto ambiental, en contraste con la quema de combustibles fósiles que presentan una menor eficiencia energética y producen gases de efecto invernadero y mucha contaminación.
Por lo que hemos realizado nuestro proyecto con base a este conocimiento, en esta página hablaremos sobre energías alternativas para reducir la contaminación lo máximo posible, enfocandonos principalmente en el aire como una fuente alternativa de energía (energía eólica), su impacto y su implementación en la actualidad en nuestro país, para empezar, hemos hecho un video sobre este extenso tema.
Es por ello que nos dimos a la tarea de investigar como México puede aprovechar este importante recurso y cuál sería la manera más óptima de implementar este tipo de tecnologías alternativas.
GIF DE EXPERIMENTO CON TURBINA EÓLICA DEL EQUIPO 2
Los Objetivos de Desarrollo Sostenible, también conocidos como Objetivos Mundiales, se adoptaron por todos los Estados Miembros en 2015 como un llamado universal para poner fin a la pobreza, proteger el planeta y garantizar que todas las personas gocen de paz y prosperidad para 2030.
Los 17 ODS están integrados, ya que reconocen que las intervenciones en un área afectarán los resultados de otras y que el desarrollo debe equilibrar la sostenibilidad medio ambiental, económica y social.
Siguiendo la promesa de no dejar a nadie atrás, los países se han comprometido a acelerar el progreso para aquellos más atrasados. Es por esto que los ODS han sido diseñados para traer al mundo varios “ceros” que cambien la vida, lo que incluye pobreza cero, hambre cero, SIDA cero y discriminación cero contra las mujeres y niñas.
Las energías renovables son fuentes de energía limpias, inagotables y crecientemente competitivas. Se diferencian de los combustibles fósiles principalmente en su diversidad, abundancia y potencial de aprovechamiento en cualquier parte del planeta, pero sobre todo en que no producen gases de efecto invernadero –causantes del cambio climático- ni emisiones contaminantes. De entre las distintas fuentes de energía, las renovables son aquéllas que se producen de forma continua. Todas las fuentes de energía renovables (excepto la mareomotriz y la geotérmica) provienen, en último término, del sol. Su energía provoca las diferencias de presión atmosféricas que originan los vientos, fuente de la energía eólica. También provoca la evaporación del agua que luego precipita para formar ríos, los que permiten obtener energía hidráulica. Las plantas y algas se sirven del sol para realizar la fotosíntesis, origen de toda la materia orgánica (o biomasa) de la Tierra. Por último, el sol se aprovecha directamente como energía solar, tanto térmica como fotovoltaica. Estas fuentes son inagotables a escala humana, aunque en el caso de la biomasa, esto es así siempre que se respeten los ciclos naturales
-
ENERGÍA SOLAR
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía renovable que se obtiene directamente de la radiación solar mediante un panel solar que a su vez la transforma en energía eléctrica.
-
ENERGÍA GEOTÉRMICA
La energía geotérmica es una energía renovable que aprovecha el fenómeno de que la Tierra irradia calor desde su centro
-
ENERGÍA DE LA BIOMASA
También conocida como bioenergía, es la energía obtenida de la materia orgánica constitutiva de los seres vivos, sus excretas y sus restos no vivos. La biomasa se caracteriza por tener un bajo contenido de carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles
-
ENERGÍA HIDRÁULICA
La energía hidráulica, también conocida como energía hidroeléctrica, es aquella energía alternativa que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potenciales de la corriente del agua, saltos de agua o mareas, ya sea mediante molinos o presas
-
ENERGÍA MAREOMOTRIZ
También llamada energía oceánica o marina, es aquella que se consigue con el movimiento de las mareas. La energía que genera la marea al subir y bajar se aprovecha con unas turbinas que al activarse mueven el conjunto mecánico del alternador, produciendo así energía eléctrica
-
ENERGÍA EÓLICA
Por siglos, el viento ha sido capturado por velas y aspas para transporte y trabajos mecánicos. Los modernos aerogeneradores permiten obtener electricidad de manera limpia y eficiente. Estas máquinas pueden verter grandes cantidades de energía a la red o satisfacer pequeñas demandas.
El tema energético es fundamental debido a la gran demanda y contaminación causada por su producción y consumo, siendo la energía eólica una solución sustentable. Es la energía que se obtiene a través del viento. La energía eólica es consecuencia de la energía que irradia el Sol hacia la tierra: alrededor de 174 billones 423 mil millones de kilowatts/hora por día. Es decir, en una hora la tierra recibe 1.74×1017 watts de potencia, que equivalen aproximadamente en promedio a 680 watts por metro cuadrado en la región iluminada. Tan sólo 1 por ciento de dicha energía se transforma en energía eólica, y esto supone una energía alrededor de 50 a 100 veces superior a la que todas las plantas de la Tierra convierten en biomasa.
El aumento de la población ha generado un alza considerable en la demanda energética, es por ello que la generación de esta debe adaptarse a la demanda exigida, pero también se debe asegurar la sostenibilidad de su producción a largo plazo. Considerando que en la actualidad casi el 80% de la energía suministrada proviene de combustibles fósiles como el petróleo, carbón, gas natural, entre otros. Que el uso de ellos genera los gases de efecto invernadero causantes de la contaminación y por ende del cambio climático, es de vital importancia aumentar la eficiencia de las fuentes de energía renovables como la solar y la eólica que causan un mínimo impacto al medio ambiente, siendo la eólica una de las más importantes gracias al potencial tan grande que presenta.
La quema de combustibles fósiles para obtener electricidad provoca impactos ambientales y produce gases de invernadero (como el dióxido de carbono) que elevan la temperatura de la Tierra. Esto provoca cambios en los patrones climáticos que derivan en un incremento de las sequías, tornados e inundaciones. Sin llegar a decir que esos impactos no existen en las fuentes renovables, sí es cierto, en cambio, que son infinitamente menores y siempre reversibles. Es por esto que reciben el calificativo de fuentes de energía limpias.
Lo mismo sucede con el viento por más aerogeneradores que extrajeran su fuerza y la convirtieran en electricidad nunca trastocarían el equilibrio térmico del planeta. La respuesta está soplando en el viento: En términos generales no se requieren grandes velocidades de viento para producir energía, más bien al contrario, cuando el viento es demasiado intenso se hace necesario detener los equipos para evitar deterioro. En la mayoría de los casos, un equipo comienza a generar energía con una velocidad del viento de 4 metros por segundo (m/s), equivalente a unos 15 km/h. Entrega su potencia máxima cuando la velocidad es del orden de los 12 a 15m/s (40 a 55 km/h) y es necesario sacarla de servicio cuando alcanza 25m/s (90km/h).
VIDEO SOBRE EL IMPACTO AMBIENTAL DE QUEMA DE COMBUSTIBLES FÓSILES
Los principales emisores de CO2 son las fábricas, centrales eléctricas y vehículos que funcionan quemando combustibles fósiles. El cambio climático es real. Y mientras no disminuya el protagonismo de los combustibles fósiles en la matriz energética, los gases de invernadero que recalientan nuestro mundo aumentarán sus niveles. El principal gas de efecto invernadero es el dióxido de carbono (CO2), cuyo origen es fundamentalmente la quema de combustibles fósiles. Su actual concentración atmosférica es la mayor de los últimos 650.000 años y, según la NASA, sus niveles aumentaron un 35% desde 1750 mientras que las temperaturas se elevaron entre los 0,6 y 0,9°C en el último siglo.
La utilización de la energía del viento es muy antigua. La historia se remonta al año 3500 antes de nuestra era, cuando los sumerios crearon las primeras embarcaciones de vela. Los egipcios construyeron barcos hace al menos cinco mil años para navegar por el Nilo, y más tarde por el Mediterráneo. Después, los griegos construyeron máquinas que funcionaban con el viento.
Algunos historiadores sugieren que hace más de 3 mil años la fuerza del viento se empleaba en Egipto, cerca de Alejandría, para la molienda de granos. Sin embargo, la información más fehaciente sobre la utilización de la energía eólica en la molienda apunta a Persia, en la frontera Afgana, en el año 640 de nuestra era. Otras fuentes históricas, fechadas unos cuantos años más tarde, muestran que los chinos también utilizaban la energía del viento en ruedas con paletas y eje vertical para irrigar o drenar sus campos de arroz.
Los historiadores muestran que tales molinos se empleaban ya en el año 1180 en Normandía. En Europa se desarrollaron básicamente tres tipos de molinos: el de pedestal, en el siglo XII; el molino hueco (sin maquinaria de molienda) para bombeo de agua del siglo XV; y el molino de torre. Este último se dejó de usar en el siglo XIX. En 1899, el inventor danés Poul la Cour realizó experimentos con molinos de viento típicos de Dinamarca para generar electricidad. Alrededor de 1900, los molinos de viento se utilizaron típicamente para molienda y bombeo de agua. Por primera vez en dicha fecha, el inventor danés Poul la Cour realizó experimentos con molinos de viento típicos de Dinamarca para generar electricidad. Así, la electrificación rural de Dinamarca creó el primer mercado de generación eléctrica a partir del viento.
En la década de los ochenta nace la industria eoloeléctrica moderna, cuando las primeras turbinas eólicas o aerogeneradores comerciales se instalaron en Palm Springs, California. Si bien los sistemas de generación eoloeléctrica presentaron un desarrollo importante durante las primeras décadas del siglo XX, la primera y segunda guerras mundiales dificultaron su crecimiento, y fue hasta la década de los setenta, con la primera crisis mundial del petrolero, que se reactivó su expansión. Actualmente, entre las fuentes renovables de energía, la eólica es la de mayor crecimiento.
La transformación de la energía cinética del viento se realiza a través de aerogeneradores. En éstos, la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. 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. Si el suministro eléctrico va a ser puntual (una vivienda aislada, granjas, etc.), se utilizan equipos de baja potencia, por lo común, de varias decenas de kW. Cuando la electricidad generada se va a volcar a la red de distribución se utilizan varios aerogeneradores, de potencia comúnmente inferior a un MW. Estos grupos de máquinas se denominan parques eólicos y pueden situarse tanto en tierra (onshore) como en el mar (offshore). La locación ideal Constancia y uniformidad del viento son dos características que determinan si el recurso eólico, en un lugar, es apto para ser aprovechado. La topografía, flora y las construcciones (entre otros obstáculos), pueden hacer variar la uniformidad del viento y su constancia, generando turbulencias y alteraciones constantes que impidan el emplazamiento de las turbinas. También es importante considerar la densidad del aire, ya que afecta la productividad de un aerogenerador. Con bajas temperaturas y mayor densidad, la incidencia del viento a una velocidad dada sobre las palas de un molino resulta más efectiva, que con igual velocidad pero menor densidad.
VIDEO "COMO FUNCIONA LA ENERGÍA EÓLICA"
La extracción de la energía eólica se rige por dos principios fundamentales: La resistencia aerodinámica, la cual se basa en la fuerza de arrastre del viento producida sobre la superficie en la que incide el viento. Esta se da en dirección del flujo libre. La sustentación aerodinámica basada en la desviación del flujo por las paredes de los álabes, generando una fuerza perpendicular a la dirección del flujo libre. Existen dos tipos principales de turbinas eólicas diferenciadas por la dirección del eje de rotación, las turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT) y las turbinas eólicas de eje vertical (VAWT). Estas últimas han llamado la atención de los investigadores debido a sus ventajas con respecto a las HAWT, principalmente la Darrieus tipo H, ya que presenta grandes ventajas como la viabilidad para ser utilizadas en ambientes urbanos gracias a su capacidad de aprovechamiento de vientos bajos.
Actualmente, en México ya han iniciado las aplicaciones comerciales de la generación eoloeléctrica, particularmente en la modalidad de centrales eólicas interconectadas a red, como es el caso de la central eólica la Venta II, en el Istmo de Tehuantepec, Oaxaca.
La obtención de electricidad por medio centrales eólicas es una alternativa para obtener energía eléctrica no contaminante, que evita daños ambientales tanto locales como transfronterizos y que al compararla con otras formas de producción de energía, tales como las centrales térmicas o las núcleo eléctricas, resulta la más cercana a la sustentabilidad. Las plantas eoloeléctricas no utilizan combustibles como el carbón, combustóleo o cualquier derivado del petróleo o gas natural. Tampoco emiten contaminantes al aire, ni provocan el efecto invernadero o consumen agua u otro tipo de recurso natural.
La generación de energía eléctrica en México por medios eólicos representa actualmente alrededor del 2% de la producción total, lo cual parecería una producción incipiente, y quizás un área estéril para la inversión. Sin embargo, acorde con el potencial eólico estimado para México y los avances tecnológicos e investigaciones en energía renovable realizadas por la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y el Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) el recurso tiene un potencial de generación entre 3000 y 5000MW.
Esta potencialidad representa alrededor del 14% de la capacidad total de generación eléctrica instalada actualmente en todo México. Las zonas con el mayor potencial eólico se ubican en la región del Istmo de Tehuantepec, en Oaxaca, en la parte correspondiente a la costa del Pacífico, así como en sitios en los estados de Baja California Sur, Coahuila, Hidalgo, Quintana Roo y Zacatecas.
ENLACE A PRINCIPALES PARQUES EÓLICOS EN MÉXICO
-
EPEC. (2008). Las energías renovables. recuperado de: https://web.epec.com.ar/docs/educativo/institucional/renovables.pdf
-
EPEC. (2008). La energía eólica. recuperado de:https://web.epec.com.ar/docs/educativo/institucional/eolica.pdf
-
Martinez, O. R., García, J. C., Urquiza, B. G., Basurto, M., Castro, G. L. L., y Dávalos, O. (2017). Efecto geométrico de los perfiles aerodinámicos en una micro turbina eólica Darrieus tipo H. SOMIM, 152–158.http://somim.org.mx/memorias/memorias2017/articulos/A4_52.pdf
-
Jaramillo, A. O., y Borjas, A. M. (2010). Energía del viento. Ciencia, 18–29. https://www.revistaciencia.amc.edu.mx/images/revista/61_2/PDF/EnergiaViento.pdf
-
Estrada Gasca, C. A. (2013). Transición energética, energías renovables y energía solar de potencia. Revista Mexicana de Física, 59(2),75-84. Disponible en: https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=57030971010
-
González, M. E., Beltrán, L. F., Troyo, E., y Ortega, A. (2006). WIND ENERGY POTENTIAL FOR ELECTRICITY GENERATION IN RURAL ZONES OF MEXICO. Interciencia, 31(4), 240-245., disponible en: http://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0378-18442006000400002&lng=es&tlng=en.
-
https://www1.undp.org/content/undp/es/home/sustainable-development-goals.html
-
MARTÍNEZ JUÁREZ ALONDRA ARLEEN
-
MARLEN SÁNCHEZ CARMONA
-
ENRIQUE GALINDO GALINDO
.jpg?raw=true)
