Energía eólica: un sistema
energético sostenible



Por Conrado Moreno Figueredo*

Particularidades del uso de la energía eólica
en su interacción con el medio ambiente.

Cualquier actividad en la sociedad moderna está unida a sistemas energéticos que aseguren un suministro estable y seguro de energía.

 

Los sistemas energéticos empleados hoy en día están basados en recursos naturales que se pueden obtener a costos no excesivos, que se pueden transportar fácilmente y que poseen una adecuada calidad de la energía contenida en el recurso. Estos tres elementos permiten aplicarlos a las máquinas transformadoras de energía con suficiente facilidad
y viabilidad.

A lo largo de la historia el hombre ha usado sistemas energéticos que cumplen con
la condición de tener una adecuada disponibilidad técnica y una viabilidad económica aceptable. A esto se le han agregado en los últimos años los impactos ambientales
que su uso puede provocar y que a la larga pueden decidir si un sistema energético es aceptado o rechazado. Actualmente, esto último ha alcanzado una magnitud tal que
no existe un proyecto de un sistema energético en el cual no se evalúen y comparen
los impactos ambientales de las diferentes variantes que puedan aplicarse en el caso estudiado.

La producción de energía en cualquier sistema energético, en general, puede decirse que pasa por diferentes fases que van desde la extracción de la materia prima hasta su gestión final, que termina siendo un residuo. En un sistema energético no tienen que estar presentes todas las fases y en otros sí. Los impactos ambientales aparecen en todas
las fases del proceso de producción de energía, estas son: extracción de los recursos, preparación de los materiales, transporte, ingeniería civil e instalaciones, producción
de energía, generación de corrientes residuales y depósito de los residuos.

En cada una de estas fases se producen impactos ambientales asociados al sistema energético, desde el principio hasta el final. De acuerdo con un estudio realizado en España, los impactos ambientales asociados a los sistemas energéticos se pueden clasificar como sigue: impacto visual, ruido, biodiversidad (flora y fauna), agotamiento
de recursos no energéticos (como el agua), riesgos, seguridad y salud laboral, desmantelamiento de las instalaciones, ocupación del terreno, calentamiento global, disminución de la capa de ozono, acidificación (combustibles con alto contenido de azufre), radiaciones ionizantes, degradación de la calidad de las aguas, contaminación
por metales pesados, sustancias carcinógenas, niebla de verano (ligada a los compuestos orgánicos volátiles), niebla de invierno (presencia en el aire de SO2), generación de residuos y agotamiento de recursos energéticos.

En estos impactos, los asociados a la combustión tienen una gran influencia en el medio ambiente por la emisión de los gases contaminantes que emiten. Sus efectos se manifiestan, entre otros, en el calentamiento global, la acidificación, la niebla de invierno
y la niebla de verano.

El sistema energético fundamental empleado en Cuba es el basado en el petróleo.
Ligado a éste se encuentra el gas acompañante. Los sistemas energéticos basados en este combustible ocasionan en el medio ambiente una gran cantidad de impactos.
En Cuba también se emplean otros sistemas, tales como las pequeñas hidroeléctricas,
la eólica y la solar, entre otros.

En la tabla 1 se presentan los impactos ambientales más significativos de los sistemas energéticos anteriormente mencionados.

Tabla 1. Impactos ambientales más significativos de algunos sistemas energéticos

Como se puede observar, en el uso del petróleo y el gas acompañante como sistemas energéticos, se produce gran cantidad de impactos en la atmósfera, tanto en los procesos de extracción, transporte y combustión, al emitir variedades de gases por fugas, como
en el proceso de combustión. Igualmente se producen contaminaciones de las aguas con grasas, cloruros, sulfatos, metales pesados y una cantidad de lodos, resinas y materiales estériles. Además, los calores residuales son una realidad en este sistema.

Los impactos en el medio ambiente que produce una planta eólica dependen principalmente del sitio elegido para su emplazamiento, del tamaño de la planta y de la distancia de ésta a las zonas pobladas. En este trabajo se analizan los efectos que se producen con la instalación de grandes parques eólicos. Los principales impactos son: visual, ruido y sobre la flora y las aves (biodiversidad).

Impacto visual
El impacto visual está relacionado con la presencia de las máquinas eólicas en el paisaje, y es el elemento adverso que más frecuentemente se emplea contra los aerogeneradores, y constituye el principal factor que determina las actitudes institucionales y personales hacia la instalación de plantas eólicas. Los aerogeneradores son objetos visibles, por lo que inevitablemente constituyen una intrusión en el paisaje y por tanto producen impacto visual, al igual que cualesquiera otras instalaciones como fábricas, industrias, termoeléctricas, líneas eléctricas, autopistas, etc. Debido a que estos objetos
se encuentran en movimiento de rotación, provocan impactos aun más perceptibles
en medio del paisaje que los rodea.


Impacto visual del parque Gibara 1.

El impacto visual es el impacto ambiental más difícil de cuantificar, por cuanto posee
un componente subjetivo que resulta decisivo y a la vez imposible de estimar. Un parque eólico puede ser atractivo si está constituido por pocas máquinas, pero si se trata de grandes instalaciones con una gran cantidad de máquinas, es necesario tener en cuenta el impacto visual y las medidas para atenuarlo. Ciertas personas consideran que afean el paisaje y son desagradables a la vista, mientras que para otras son hermosas y esbeltas máquinas que aprovechan el poder del viento. Inclusive, los que tienen opiniones adversas pueden cambiarlas con el tiempo, y llegan a admitir a los aerogeneradores dentro del paisaje mismo como elementos «naturales» componentes de éste. Es obvio que mientras más armonicen los aerogeneradores con el paisaje, menor será el impacto visual, y éste es un elemento a tener en cuenta en el proyecto.

Los efectos visuales de un parque eólico dependen de varios factores:
• La capacidad del observador de registrar impresiones visuales.
• El paisaje del lugar, topografía, edificios, vegetación y clima.
• Las características del parque en cuanto a su tamaño, altura, material y color de los aerogeneradores.

Como toda instalación ubicada en un medio natural, las máquinas eólicas disminuyen su impacto visual con la distancia. Una regla general es que una turbina impacta o influye en el paisaje hasta una distancia diez veces la altura de la torre. Por ejemplo, una turbina de 50 m de altura, influye visualmente hasta un radio de 500 m. Cuando el observador se aleja 1 km, el aerogenerador es aún visible, pero no domina el paisaje, y a 5 km la turbina se visualiza como parte del paisaje mismo. Últimamente se emplean fotomontajes para simular el impacto visual de los parques eólicos en la etapa de proyecto. Los programas profesionales por lo general ofrecen esta posibilidad.

Como resumen, se puede decir que es muy difícil exponer una regla general para configurar un parque eólico dentro de un paisaje, de forma tal que no ofrezca un contraste visual que sea rechazado por las personas que van a convivir con él. Cada caso es diferente, por lo que en la etapa de planificación del proyecto debe prestársele especial atención a este aspecto. En un proyecto eólico, su impacto visual debe tenerse en cuenta desde los primeros pasos, hasta la etapa de construcción y explotación. Las medidas correctoras y mitigadoras de este efecto deben aparecer en el proyecto.

Ruido
El funcionamiento de un aerogenerador aislado, o un grupo de éstos integrados en un parque eólico, está acompañado del inevitable ruido que puede llegar a ser molesto e indeseable si no se toman en cuenta determinados aspectos. El ruido ha sido uno de los problemas más estudiados; a diferencia del impacto visual, el ruido puede ser medido, pero igualmente la actitud de las personas que viven en los alrededores es un aspecto parcialmente subjetivo. El ruido provocado por un aerogenerador es similar al de cualquier otra maquinaria de la misma potencia, o quizás menor. El asunto radica en que esa maquinaria por lo general está encerrada en un espacio concebido para amortiguar el ruido, mientras que el aerogenerador se encuentra al aire libre en contacto con el elemento propagador del ruido, que es el viento.

Los aerogeneradores producen tres tipos de ruidos:
• El ruido mecánico provocado por el movimiento de las componentes mecánicas, el roce y el impacto de las piezas móviles. Las fuentes principales de este ruido son la caja multiplicadora, el generador, el sistema de orientación, los ventiladores de refrescamiento y otros equipos auxiliares, fundamentalmente de tipo hidráulico.
• El ruido magnético producido por los generadores, sobre todo por aquellos que están conectados a la línea a través de convertidores de frecuencia.
• El ruido aerodinámico producido principalmente por el movimiento del viento alrededor de las palas, que depende en general de la forma y material de éstas, de la existencia de turbulencias y de la propia velocidad del viento. Su origen se ubica principalmente en las puntas y las partes posteriores de las palas, y aumenta con la quinta potencia de la velocidad de rotación de las mismas. Por este motivo se limita la velocidad de la punta de las palas a 65 m/s en los aerogeneradores instalados en tierra, mientras que en los parques marítimos se admiten mayores velocidades, de hasta 80 m/s.

El ruido emitido por los aerogeneradores modernos proviene fundamentalmente de las palas. El ruido mecánico, que era el más acentuado, ha sido disminuido significativamente con el empleo de materiales especiales que producen poco ruido, con una mayor precisión en las partes mecánicas y mediante sistemas de amortiguación de ruidos. El silbido de las palas (ruido aerodinámico) se ha disminuido con nuevos materiales y con formas de palas que se han estudiado para que sean lo más silentes posible.

Son cuatro los factores que determinan el grado de molestia del ruido producido por un aerogenerador: el propio ruido del aerogenerador, la posición de la turbina, la distancia
a la que se encuentren las personas con respecto a los aerogeneradores y el sonido de fondo existente.

La emisión del ruido se define como el que se emite desde el eje de la turbina cuando la velocidad del viento es de 7-8 m/s a 10 m de altura sobre el suelo, para una máquina ubicada en un paisaje abierto con poca rugosidad. El ruido disminuye con la distancia.
Si la emisión y la altura del buje son conocidos, la disminución del ruido puede ser calculada o estimada a diferentes distancias de las turbinas.

En la tabla 2, tomada del libro Diez preguntas y respuestas sobre energía eólica, se exponen algunos niveles de ruido típicos de equipos y locaciones diversas, comparados con el de un parque eólico distante.

Tabla 2. Niveles de ruido típicos comparados
con el de un parque eólico distante

Tabla 3. Variación del ruido con la distancia
de los aerogeneradores típicos

El nivel de ruido en la inmediata proximidad de un aerogenerador, a la altura del buje, puede resultar molesto y puede variar entre 95-105 dB(A) para un aerogenerador con altura de buje de 50 m, según el valor de la velocidad del viento.

El ruido de los aerogeneradores del parque eólico Gibara 1 es de 102 dB(A) medido en el sitio de instalación a 10 m de altura con una velocidad de viento de 7 m/s, según datos del fabricante.

Se produce una disminución del nivel de ruido con la distancia. En la tabla 3 se presenta la variación del ruido con la distancia de los aerogeneradores típicos.
En estos momentos no existe una norma internacional sobre el nivel de ruido permisible en el medio ambiente.

Los valores límites permisibles varían en dependencia del país, e inclusive de las horas del día o de la noche.

En Dinamarca, por ejemplo, en las zonas residenciales el nivel permisible es de 40 dB(A), en Alemania, 55 dB(A) de día y 40 dB(A) de noche, y en Holanda, 45 dB(A) de día
y 35 dB(A) de noche. Debido a esto, la distancia a la cual se puede instalar un parque eólico con respecto a una comunidad, es dependiente de las normas establecidas en cada país.

Biodiversidad
El impacto sobre la biodiversidad (flora y fauna) va a depender de la vegetación y de la vida animal existente en los alrededores de la instalación eólica, pero se admite que no es significativo.

La flora, durante la etapa de construcción generalmente es afectada por las construcciones, movimientos de tierra en la preparación de los accesos al parque y la ejecución de las cimentaciones para los aerogeneradores y la casa de control. Pueden ocurrir problemas de erosión en dependencia de las condiciones climáticas y del tamaño de la instalación, si no se hacen los correspondientes estudios de curso de las aguas, pluviometría, hidrología, correcto trazado de caminos, vaguadas, etcétera.

La ocupación de tierra no es significativa. El terreno necesario depende de la configuración del parque. Si los aerogeneradores están ubicados en línea, como en el parque Gibara 1, el área ocupada es pequeña. Un parque eólico de 3 hileras con 4 aerogeneradores (3 x 4) de 1,5 MW, necesitará 81 ha. Si su configuración es de 2 x 5, son necesarias 47 ha. Como la potencia nominal de ambos parques es de 18 MW, se necesitan 4,5
y 2,6 ha/MW en cada caso. No obstante, más de 90% del terreno puede utilizarse como antes de instalarse los aerogeneradores, por lo que la ocupación del terreno no es elemento preocupante.

El parque eólico Gibara 1 (6,5 MW de potencia nominal) está compuesto por seis aerogeneradores de 850 kW cada uno. Están ubicados en una sola línea y ocupan un área total de 5,4 ha. Dado que la potencia nominal del parque es de 5,1 MW, la relación es de 1,05 ha/MW. De esa área total, la neta ocupada por los aerogeneradores es de 0,52 ha, es decir, 9,6% del área total.

El impacto sobre las aves es un aspecto al cual se le ha dedicado mucha atención en los últimos años y es un tema no terminado, pues cada día aparecen diferentes reportes en determinados sitios.

Existe una correlación muy específica entre el sitio y su fauna. Muchas aves son muy sensibles a los cambios del hábitat, estableciéndose una sensible relación entre el sitio y la ubicación de los aerogeneradores.

Los efectos adversos de las instalaciones eólicas sobre las aves se manifiestan de varias maneras:
• Electrocución de los pájaros y mortalidad por colisiones.
• Cambio de los hábitos de alimentación.
• Alteración de los hábitos de migración.
• Reducción del hábitat disponible.
• Perturbación de la procreación y la obtención de alimentos.

Dependiendo de la altura y la velocidad con que giren las palas, existe un peligro potencial para las aves que vuelan por los alrededores, pues su choque con aquellas puede causarles la muerte. Los estudios llevados a cabo muestran que dicha mortalidad se produce mayormente por colisión y electrocución con los tendidos eléctricos de la instalación, que con los propios aerogeneradores.


Foto aérea del parque eólico Gibara 1 en construcción, en la que
se observa el impacto sobre la flora y la ocupación del terreno.

Cuando se trata de aves que viven en las vecindades de los parques eólicos, estas aprenden a evitar los choques con los aerogeneradores colocados en su territorio.
Los aerogeneradores son objetos visibles que las aves pueden evitar más fácilmente que los tendidos eléctricos. La electrocución se produce con más frecuencia en las líneas de más bajo voltaje, debido a la menor separación entre los cables. Con respecto a las aves migratorias, debe tenerse en cuenta el evitar las coincidencias con las rutas de migración, así como las zonas de residencia de aves amenazadas con peligro de extinción. Este es un aspecto muy importante a tener en cuenta en Cuba, por ser nuestro país asiento de importantes corredores migratorios continentales.

Las aves migran de noche o de día, y las que pueden verse más afectadas son las que lo hacen de noche; las migrantes diurnas son mucho menos influenciadas. Las aves planeadoras han sido igualmente muy afectadas en todos los sitios del mundo donde se concentran aerogeneradores.

Este impacto sobre las aves se mide con diferentes indicadores, como por ejemplo:
Mortalidad = Número de pájaros muertos/ Superficie de estudio definida
Riesgo = (Número de pájaros muertos / Superficie definida) / (Número de pájaros observados / tiempo)

La mitigación de estos efectos negativos se debe tener en cuenta, tomando las medidas siguientes:
• Evitar los corredores migratorios.
• Utilizar turbinas grandes para aminorar las concentraciones.
• Evitar los hábitats de aves en el momento de localizar la instalación.
• Emplear tendidos eléctricos subterráneos.
• Realizar estudios específicos de mitigación en los que se tengan en cuenta cuáles pueden ser las causas de las colisiones de las aves.

Interferencia electromagnética
Por último, otro efecto negativo de las instalaciones eólicas es la interferencia electromagnética. Los aerogeneradores pueden representar un obstáculo en las ondas electromagnéticas incidentes, pues éstas pueden ser reflejadas o refractadas. Cuando un aerogenerador se coloca entre un transmisor de radio o televisión, o un transmisor de microondas y un receptor, el aerogenerador puede reflejar una onda que haga que el receptor pueda recibir la transmisión distorsionada. El tipo de aerogenerador, sus dimensiones, la velocidad de rotación, los materiales de las palas y su geometría, son elementos que influyen en este problema. Los dos últimos son los más importantes.

En general, las fuentes renovables de energía, y en particular la energía eólica, suponen una alternativa ventajosa desde el punto de vista ambiental, frente a las fuentes convencionales de energía. Producen impactos medioambientales de menos consideración. En las fuentes renovables de energía, como la solar fotovoltaica y la eólica, no se producen procesos de combustión, que son la causa de los mayores impactos ambientales negativos. En el caso de la combustión de la biomasa, que es una fuente renovable de energía, el efecto de absorción de CO2 durante la fase vegetativa contrarresta las emisiones de este mismo gas durante su combustión posterior.

Los impactos medioambientales de las fuentes renovables de energía son locales, lo cual permite la toma de medidas de vigilancia y de corrección para minimizarlos. Su adopción representa entonces una alternativa estratégica para el establecimiento de un sistema energético ambientalmente sostenible.

* Doctor en Ciencias Técnicas. Especialista en energía eólica del Centro de Estudio de Tecnologías Energéticas Renovables (CETER). Miembro de la Junta Directiva de CUBASOLAR.
tel.: (537) 2663637.
e-mail: conrado@ceter.cujae.edu.cu