II. LO QUE EL VIENTO NO SE LLEV�

EOLO, seg�n la mitolog�a griega, era el dios de los vientos. Hijo de Zeus y la ninfa Menalipa, con s�lo inflar sus enormes cachetes pod�a producir huracanes, sirocos, ventiscas, tempestades e incluso brisas, seg�n su variable estado de �nimo.

Las investigaciones que se realizan actualmente sobre la energ�a e�lica se dirigen a aprovechar el viento como energ�tico para producir electricidad, calor, energ�a mec�nica o cualquier otra forma de energ�a.

La energ�a e�lica est� clasificada como una fuente no convencional. Es pr�cticamente inagotable y no contamina. Sin embargo, su principal desventaja es que cuando no sopla el viento no se produce energ�a. Por esta raz�n es una fuente intermitente y, como tal, requiere de un sistema de almacenamiento para aprovecharla continuamente.

La historia de la energ�a e�lica o de los vientos se remonta al a�o 3 500 a.C., cuando los sumerios armaron las primeras embarcaciones de vela. Despu�s, los griegos construyeron m�quinas que funcionaban con el viento. As�, desde la Antig�edad �ste ha sido el motor de las embarcaciones. Han pasado 5 000 a�os y los veleros surcan a�n los mares.

Sin embargo, �sta es s�lo una de las bondades del viento. Otra aplicaci�n familiar, cuya imagen aparece inmediatamente, son los molinos de viento. La historia del molino de viento es confusa. Hay quienes afirman que el primero de estos molinos surgi� en Seist�n, Persia (hoy Ir�n), aunque parece que existen indicios anteriores de su existencia en la isla griega de Miconos.

Los chinos utilizaron desde la antig�edad los molinos e�licos para bombear agua y regar sus tierras; un caso notable del uso de esta energ�a fueron las carretillas impulsadas con velas para facilitar el transporte de mercanc�as de un lado a otro. Ya en el siglo XIX, los chinos construyeron un vag�n de ferrocarril de pasajeros que ten�a una gran vela; la principal desventaja era que la espera, en ocasiones, era bastante larga.

II. 1. LA INVASI�N DE LOS MOLINOS

Los molinos de viento emigraron r�pidamente a Europa. Por un lado, llegaron al norte de África y a Espa�a, y por otro, al norte de Europa, a trav�s del Mar Caspio. La primera alusi�n directa a ellos en Europa lo encontramos en 1105, cuando por encargo del Papa, el Abad de Savigny construy� varios molinos en diversas provincias francesas.

A principios del siglo XIII los molinos e�licos invaden toda Europa. Y es precisamente al final de este siglo cuando aparecen los famosos molinos holandeses usados para bombear agua. As�, cabe se�alar que otra aplicaci�n importante de estos molinos fue para la molienda de granos.

Un testimonio famoso de los molinos de viento es, sin lugar a dudas, la lucha contra los molinos de viento que se narra en El ingenioso hidalgo Don Quijote de la Mancha, de Miguel de Cervantes Saavedra, publicado en 1605.

—�Qu� gigantes?— dijo Sancho Panza.

—Aquellos que all� ves —respondi� su amo—, de los brazos largos, que los suelen tener algunos de casi dos leguas.

—Mire vuestra merced —respondi� Sancho—, que aquellos que all� se parecen no son gigantes sino molinos de viento, y lo que en ellos parecen brazos son aspas que volteadas del viento hacen andar la piedra del molino.

—Bien parece —respondi� Don Quijote—, que no est�s cursado en esto de las aventuras: ellos son gigantes, y si tienes miedo qu�tate de ah� y ponte en oraci�n, en el espacio que yo voy a entrar con ellos en fiera y desigual batalla...

Entre las aplicaciones poco usuales de la energ�a e�lica figura un ventilador que construy� el bi�logo Stephen Hale, en 1752, para la prisi�n londinense de Newgate, donde las condiciones sanitarias no eran precisamente las m�s adecuadas. Esto se deb�a, en parte, a que en esa �poca se aplicaba un impuesto elevado a las construcciones con ventanas grandes y las prisiones no eran la excepci�n. El sistema de Hale se extendi� posteriormente a otras c�rceles. Pero no s�lo la pr�ctica e�lica tuvo sus logros. En 1759 John Smeaton present� ante la Royal Society de Londres un tratado titulado: Cuestiones experimentales relativas a la fuerza natural del agua y el viento.

En 1782 aparece el motor de Watt y con �l se abre la puerta para la Revoluci�n Industrial, con sus m�quinas t�rmicas, m�s eficientes, m�s baratas y que pod�an funcionar continuamente, lo cual trae como consecuencia que se preste menos atenci�n al uso de sistemas e�licos. A finales del siglo XVIII y durante todo el XIX, el aprovechamiento de la fuerza de los vientos qued� como mera curiosidad, salvo unas cuantas excepciones, como las turbinas con aspas de madera y despu�s de acero, dise�adas por Daniel Halladay y Stuart Perry a finales del siglo XIX.

Pero mientras el petr�leo era una fuente duradera y barata a finales de la centuria pasada y en la primera mitad de la actual, hoy se sabe que m�s temprano que tarde se va a agotar, raz�n que ha llevado a estudiar otras fuentes de energ�a, como la e�lica.

El viento se produce por el calor que genera el Sol, combinado con el movimiento de rotaci�n de nuestro planeta. Los rayos solares calientan la corteza terrestre y al aire que la rodea. Esto ocasiona que el aire se dilate, pierda presi�n, se eleve y lo sustituya el aire fr�o que viene de los oc�anos. Durante las noches, el proceso es al rev�s, es decir, el mar guarda mejor el calor que la corteza, el aire se dilata y ahora de la corteza proviene el aire fr�o. En las monta�as ocurre un ciclo diurno y nocturno parecido. Estas diferencias de presi�n en nuestra atm�sfera ocasionan corrientes de convecci�n. Esto es, corrientes m�s o menos circulares que van de la parte alta de la atm�sfera a la baja, para luego regresar a la primera (la rotaci�n de la Tierra hace m�s complejo el patr�n de circulaci�n del aire, porque las fuerzas inerciales ocasionan que en las capas altas de la atm�sfera del Hemisferio Norte el aire se desv�e hacia el este y en las bajas hacia el oeste, mientras que en el Hemisferio Sur ocurre a la inversa). De estas corrientes, �nicamente las fuerzas horizontales son din�micas y pueden transformarse, por medio de unas aspas, en energ�a utilizable. Las corrientes verticales son convectivas y no poseen la energ�a din�mica para ser aprovechables. De hecho, el viento se define como el movimiento horizontal de las masas de aire en nuestra atm�sfera.

A pesar de que el uso de la energ�a e�lica para el transporte y la agricultura es muy antiguo, la conversi�n de esta energ�a a electricidad pertenece a este siglo, entre otras razones porque la electricidad aprovechable surgi� a finales del siglo pasado (en 1881).

Hoy es com�n utilizar ventiladores en lugares donde hace mucho calor para producir una agradable brisa. �stos consisten en un motor el�ctrico unido a unas aspas. El proceso inverso, o sea, aprovechar el viento para generar energ�a el�ctrica, es una de las aplicaciones m�s importantes de la energ�a e�lica, y al aparato capaz de realizar esta conversi�n se le denomina aerogenerador.

II. 2. DEL VIENTO A LA ELECTRICIDAD

Existen muchos tipos de aerogeneradores. Si los clasific�ramos de acuerdo con la potencia que producen se dividir�an en peque�os, que generan alrededor de 3 kilowatts; medianos, que llegan a producir hasta 1 000 kilowatts (es decir, 1 megawatt), y los grandes, que son de 1 MW en adelante. Para dar una idea de estas cifras, la potencia de los aerogeneradores grandes es cien veces menor que la de una planta termoel�ctrica com�n. Por ello, para conseguir una potencia elevada deben instalarse varios aerogeneradores grandes en un mismo lugar.

Si clasific�ramos a los aerogeneradores por sus caracter�sticas geom�tricas, ser�an de dos tipos: con el rotor vertical u horizontal. En los primeros, el eje de giro del aparato es perpendicular al suelo. Los m�s conocidos son los de Klemin, Savoius y Darrieus, dise�ados en 1925, 1929 y 1931, respectivamente. Los aerogeneradores con rotor horizontal tienen las aspas como las h�lices de los aviones, unidas a un rotor paralelo al piso (v�ase la figura 22).

Figura 22. Diferentes tipos de rotores para aerogeneradores, aerobombas y molinos.

El aerogenerador consta de una torre situada en un lugar apropiado. Sobre ella sobresalen aspas de grandes dimensiones. �stas giran debido a la fuerza ejercida por el viento, y con ellas el rotor que, por medio de un sistema de transmisi�n, est� conectado a un generador capaz de producir energ�a el�ctrica (v�ase la figura 23).

Figura 23. Diagrama del mecanismo interior de un aerogenerador de 0.1 MW. (FUENTE: ERDA-NASA.)

La potencia m�xima que proporciona un aerogenerador depende fundamentalmente de dos caracter�sticas: la velocidad del viento y el radio de las aspas. Concretamente, la potencia es proporcional al cubo de la velocidad del viento. As� que para poseer un aerogenerador de gran potencia se necesita escoger un lugar en donde los vientos sean veloces la mayor parte del a�o (entre l0 y 40 km/h aproximadamente).

II. 3. VIENTOS DE M�XICO

En M�xico, el sureste, el norte y el centro son las regiones m�s apropiadas para colocar sistemas e�licos; destacando La Ventosa, en Oaxaca, donde los vientos alcanzan velocidades promedio de 20 a 25 km/h. En 1984, el Instituto de Investigaciones El�ctricas (IIE) elabor� el primer mapa de vientos m�ximos en la Rep�blica Mexicana, as� como un sistema electr�nico que permite conocer con bastante precisi�n las caracter�sticas fundamentales del viento en un lugar determinado. Recientemente, el IIE public� el primer Atlas E�lico de la Rep�blica Mexicana.

Seg�n el libro Alternativas energ�ticas, del doctor Antonio Alonso Concheiro y el ingeniero Luis Rodr�guez Viqueira (coeditado por CONACYT-FCE, en 1985):

El aprovechamiento de la energ�a e�lica en M�xico se limita a las aerobombas de eje horizontal y aspas m�ltiples, instaladas en localidades rurales del norte y el sureste del pa�s.

En M�xico s�lo existe un fabricante de aerobombas y uno de aerogeneradores. Estos �ltimos se producir�n comercialmente despu�s de la fase de prueba y demostraci�n. Ya est�n instaladas dos unidades, una en el Ajusco y otra en la parte oeste de Michoac�n.

El estudio de Alonso Concheiro y Rodr�guez Viqueira se�ala que s�lo hay tres instituciones y una asociaci�n civil dedicadas a la investigaci�n y el desarrollo de la energ�a e�lica en M�xico: el Instituto de Investigaciones El�ctricas (IIE),la Universidad Aut�noma Metropolitana-Unidad Azcapotzalco, la Escuela Superior de Ingenier�a Mec�nica y El�ctrica del IPN y el Grupo del Sol.

De estas instituciones, la que presta m�s atenci�n al desarrollo de la energ�a e�lica es el IIE. Ah�, se�alan los autores de Alternativas energ�ticas:

Los trabajos se enfocaron inicialmente a volver a dise�ar equipos desarrollados en otros pa�ses, adecu�ndolos a la disponibilidad de materiales, y a habilidades t�cnicas y artesanales de nuestro pa�s.

Actualmente el IIE cuenta con un aerogenerador de velas para aplicaciones mec�nicas, una aerobomba de tipo Savonius, una de 1.5 kWe y un aerogenerador con rotor tipo Savonius de 200 W.

Tambi�n se encuentran en proceso de construcci�n un prototipo de aerobomba mec�nica, del cual se instalar�n dos aerobombas en San Rafael, San Luis Potos�.

Respecto a la conversi�n el�ctrica, el IIE posee la estaci�n eoloenerg�tica de El Gavillero, en Hidalgo. En ella se construyeron dos aerogeneradores tipo Dunlite, de 2 kW para vientos de 5 m/s, que abastecen de energ�a el�ctrica a la comunidad, y tambi�n el IIE dise�� un aerogenerador denominado Albatros, con un rotor de 11 m de di�metro, que desarrolla una potencia de 8.5 kW.

En el cuadro VII se resumen las instituciones dedicadas a la investigaci�n e�lica en M�xico.

CUADRO VII. Investigaci�n e�lica en M�xico.

Aerobombas y aerogeneradores	Instituto de Investigaciones Eléctricas, Universidad Autónoma Metropolitana-Unidad Azcapotzalco, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica del IPN y Grupo del Sol. Dos fabricantes comerciales.
Condiciones del viento en la República Mexicana	Instituto de Investigaciones Eléctricas e Instituto de Geografía de la UNAM.

El alto costo de los aerogeneradores y las aerobombas representa actualmente la desventaja fundamental para integrarlos a mediana escala; lo mismo sucede con el sistema de almacenamiento de energ�a.

Finalmente, respecto a la energ�a e�lica se debe se�alar que en nuestro pa�s los aerogeneradores pueden ser una opci�n en comunidades rurales sin electrificar, as� como una fuente de energ�a, dentro de la diversificaci�n de fuentes opcionales de energ�a. Ser�a muy conveniente crear institutos dedicados a la investigaci�n de fuentes como la e�lica, la solar, la fusi�n y la biomasa, tal vez financiados por Petr�leos Mexicanos.

El desarrollo de los sistemas e�licos, solares y los que aprovechan la biomasa en nuestro pa�s debe apoyarse mucho m�s de lo que se ha hecho hasta ahora. Es deseable que se instalen plantas de generaci�n de energ�a el�ctrica piloto para cada sistema, apoyadas por un grupo de investigaci�n, como se ha hecho con otras fuentes de energ�a