Advantages and Disadvantages of Wind Energy

Energía eólica has become one of the most important and fastest growing renewable energy sources in the world. The growing demand for clean, sustainable energy has led to an increase in the construction of wind farms around the world. As wind energy continues to expand, it is important to examine both the pros and cons of this technology in terms of its environmental, economic, and social impacts. This article provides a complete perspective and comprehensive analysis of the advantages and disadvantages of wind energy, its impact on our society and the environment.

Ventajas de la energía eólica

Fuente de energía renovable

La energía eólica es una fuente de energía renovable y sostenible que no emite gases de efecto invernadero. No depende de combustibles fósiles y, por lo tanto, es una forma de energía limpia que no produce emisiones de gases de efecto invernadero que contribuyen al cambio climático. Además, la energía eólica es una fuente de energía inagotable, ya que el viento siempre está presente en la atmósfera.

wind energy — Figura 1: La energía eólica es una de las fuentes de energía renovables más importantes.

Reducción de la dependencia de los combustibles fósiles

La energía eólica reduce la dependencia de los combustibles fósiles, lo que reduce la vulnerabilidad de un país a las fluctuaciones de precios y la volatilidad del mercado energético global. En muchos países, la energía eólica se está convirtiendo en una parte cada vez más importante de su matriz energética y está ayudando a reducir la dependencia de los combustibles fósiles. Esto no solo ayuda a mitigar los efectos del cambio climático, sino que también puede proporcionar seguridad energética y reducir la volatilidad de los precios de la energía.

Figura 2: La energía eólica contribuirá a reducir el consumo de combustibles fósiles.

Bajo costo de operación

El costo de operación se refiere a los gastos necesarios para mantener en funcionamiento y en buen estado de funcionamiento a los aerogeneradores. El costo de operación incluye gastos como la reparación y mantenimiento de los aerogeneradores, la administración y supervisión del parque eólico, la seguridad del personal y la limpieza del sitio de operación. Una vez que se han instalados, el costo de mantenerlos y operarlos es bajo en comparación con los costos de operación de las centrales eléctricas a base de combustibles fósiles.

Generación de empleo

La energía eólica crea empleos en todas las etapas de su cadena de suministro, desde la fabricación y la instalación hasta el mantenimiento y la operación. Además, la energía eólica puede ser una fuente importante de empleo para las comunidades locales. La fabricación de aerogeneradores y otros componentes de la energía eólica requiere habilidades especializadas y mano de obra calificada, lo que crea empleos en la industria manufacturera. La construcción de parques eólicos también crea empleos en áreas como la ingeniería civil, la electricidad, la construcción de torres y cimientos. Una vez que los parques eólicos están en funcionamiento, se necesitan técnicos de mantenimiento y operación para mantener los aerogeneradores y garantizar su correcto funcionamiento. Estos trabajadores pueden ser contratados por la empresa de energía eólica o por contratistas independientes.

Figura 3: La energía eólica aporta progreso a la sociedad.

Menor huella de carbono

Wind energy has a smaller carbon footprint than fossil fuel-based power generation. The manufacturing of wind turbines and the construction of wind farms have a carbon footprint, but this is quickly offset by the energy generated.
Wind energy has a lower carbon footprint because it does not emit greenhouse gases such as carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄) and nitrous oxide (N₂O) during operation. Because wind turbines generate electricity from the kinetic energy of the wind, they do not require the burning of fossil fuels.

In addition, wind power has a smaller carbon footprint than other renewable energy sources, such as hydroelectricity and solar photovoltaics. Wind turbines do not require large dams, reservoirs, or solar panels, which require large amounts of materials and energy to manufacture.

Desventajas de la energía eólica

Impacto en la vida silvestre

La construcción de parques eólicos puede tener un impacto negativo en la vida silvestre, especialmente en las aves. Los aerogeneradores pueden interferir con los patrones migratorios y de alimentación de las aves, lo que puede tener consecuencias graves en sus poblaciones. La construcción de aerogeneradores y líneas de transmisión puede requerir la eliminación de la vegetación y la alteración del paisaje, lo que puede tener un impacto en la fauna local y sus hábitats. Además, la construcción de infraestructura puede afectar la migración de algunas especies animales. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el impacto en la vida silvestre de la energía eólica es extremadamente bajo, en comparación con otras fuentes de energía, como los combustibles fósiles, y otras actividades humanas.

Figura 4: Valor anual estimado de las muertes de aves.

Ruido y vibraciones

Los aerogeneradores pueden generar ruido y vibraciones debido al movimiento de las palas, el funcionamiento del generador y otros componentes. El ruido se produce cuando el aire fluye sobre las palas y se desplaza hacia la torre, la cual puede crear una turbulencia que genera un sonido audible. Además, el movimiento mecánico de los componentes internos del generador y otros equipos eléctricos también pueden generar ruido y vibraciones. El nivel de ruido y vibraciones dependerá del tipo y tamaño de los aerogeneradores, así como de las condiciones ambientales. En general, los aerogeneradores más grandes tienden a ser más ruidosos y pueden generar más vibraciones debido a la mayor cantidad de energía que producen. Sin embargo, el impacto sobre el ruido del ambiente de los parques eólicos es extremadamente bajo. Por ejemplo, un parque eólico ubicado a 350 metros de una persona tiene un nivel de ruido entre 35 a 45 decibeles aproximadamente. Esto es mucho menor al nivel de ruido producido por un avión de 105 decibeles a 250 metros.

Figura 5: Comparación del nivel de ruido de varios agentes con respecto a los parques eólicos.

Intermitencia de la potencia eólica

Los parques eólicos necesitan vientos constantes y fuertes para generar energía eléctrica de manera efectiva. Aunque los vientos pueden ser afectados por una serie de factores como la topografía, la ubicación geográfica y la altitud, las condiciones climáticas más importantes para los parques eólicos son la velocidad y la dirección del viento.
El viento es un recurso renovable, pero no es constante y puede variar significativamente en diferentes momentos y lugares. Los parques eólicos están diseñados para funcionar en ciertos rangos de velocidad y dirección del viento, y los ingenieros encargados de su diseño y construcción consideran estas variables cuidadosamente antes de instalar los aerogeneradores.
La intermitencia de potencia eólica puede ser un desafío para la integración de la energía eólica en la red eléctrica, ya que puede crear desequilibrios en la oferta y la demanda de energía eléctrica. Los sistemas de energía eléctrica deben ajustar su producción para mantener la estabilidad de la red y asegurarse de que la demanda de energía eléctrica se cumpla en todo momento.

Para mitigar la intermitencia de la potencia eólica, se han desarrollado tecnologías de control y de almacenamiento de energía. Por ejemplo, los sistemas de almacenamiento de baterías pueden ayudar a almacenar la energía generada por los parques eólicos en momentos de alta producción y suministrar energía a la red en momentos de baja producción. Los sistemas de control de energía también pueden ser utilizados para gestionar y regular la producción de los parques eólicos en función de la demanda de la red eléctrica.

Wind power intermittency — Figura 6: Posible solución para la intermitencia de la energía eólica.

Necesidad de espacio

Los parques eólicos requieren un espacio significativo para su instalación debido a que los aerogeneradores son relativamente grandes y necesitan ser ubicadas a una distancia adecuada entre ellos para garantizar su eficiencia y seguridad. Además, los parques eólicos deben ubicarse en áreas con vientos fuertes y constantes durante un mayor intervalo de tiempo. Esto significa que la selección de la ubicación del parque eólico puede ser limitada a áreas específicas con condiciones adecuadas de viento. Estas áreas pueden estar ubicadas en tierras públicas o privadas, y a menudo requieren la adquisición de derechos de uso o de propiedad.
Los parques eólicos también deben tener en cuenta otros factores como la topografía del terreno, la distancia a las redes eléctricas y la presencia de infraestructuras como carreteras y puentes para permitir el acceso a los sitios de instalación y mantenimiento de los aerogeneradores.

Figura 7: Los aerogeneradores requieren grandes espacios de instalación para evitar interferencias entre las máquinas.

Impacto visual

El impacto visual de los aerogeneradores dependerá de varios factores, como la ubicación del parque eólico, el tamaño, la altura, y la cantidad de los aerogeneradores que se han instalado. Si los aerogeneradores están ubicados en áreas abiertas o en terrenos altos, pueden ser más visibles y tener un mayor impacto visual en el paisaje. Para mitigar el impacto visual de los aerogeneradores, los diseñadores de parques eólicos a menudo buscan ubicaciones que minimicen el impacto visual en el paisaje y trabajan en estrecha colaboración con los gobiernos locales, las comunidades y las partes interesadas para identificar áreas adecuadas y minimizar el impacto en el medio ambiente y en la comunidad.

Costo inicial alto

El costo inicial de construir y poner en marcha un parque eólico es significativamente más alto en comparación con la construcción de centrales eléctricas de combustibles fósiles. De manera general, el costo inicial de construcción de un parque eólico puede oscilar entre unos pocos millones y varios cientos de millones de dólares. Este costo inicial puede incluir la adquisición de tierras, la construcción de la infraestructura de acceso, la instalación de las turbinas eólicas, la construcción de subestaciones eléctricas y la conexión a la red eléctrica existente.
Sin embargo, los costos de operación son menores una vez que el parque eólico está en funcionamiento.

Problema de la transmisión verde

La energía eólica se genera típicamente en áreas rurales o remotas donde no hay suficientes infraestructuras de transmisión de energía. Dado que uno de los aspectos que caracterizan el desarrollo de las energías renovables (entre ellas la energía eólica) es que se encuentra asociado a la ubicación donde se localiza el recurso. Por tal motivo, es necesario desarrollar el sistema de transmisión para llegar desde donde se encuentran estos recursos (viento) hasta los centros de consumo. El problema de requerir la construcción de líneas de transmisión eléctrica para transportar energía renovable que se encuentra distante de los centros de consumo normalmente se conoce como el problema de la transmisión verde.

Conclusión

La energía eólica es una fuente de energía renovable que tiene varias ventajas y desventajas. Es una fuente limpia y sostenible de energía que reduce la dependencia de los combustibles fósiles, tiene costos operativos bajos y crea empleos en las comunidades locales. Sin embargo, la energía eólica tiene un impacto en la vida silvestre y puede ser un problema para la estética visual del paisaje, aunque su impacto es muy reducido. Además, depende de las condiciones climáticas, lo que puede afectar la disponibilidad de energía. A pesar de estos desafíos, sigue siendo una alternativa importante a los combustibles fósiles y una solución viable para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y abordar el cambio climático. Debido a las características que tiene los aerogeneradores, se prevé que sea este tipo de energía renovable la que lidere el cambio hacia un sistema de potencia moderno, sostenible y de bajo consumo de combustibles fósiles.

Referencia

[1] Ackermann, T. (Ed.). (2012b). Wind Power in Power Systems: Ackermann/Wind Power in Power Systems. Wiley-Blackwell.

[2] Villarrubia López M. (2012). Ingeniería de la Energía Eólica. Facultad de Física, Universidad de Barcelona. Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V.

[3] Amaro Pinazo, M., & Romeral Martinez, J. L. (2022). Intermittent power control in wind turbines integrated into a hybrid energy storage system based on a new state-of-charge management algorithm. Journal of Energy Storage, 54(105223), 105223. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105223