Manual de referencia Segunda parte: Definiciones de energía y de potencia
Energía
Los físicos definen la palabra energía como la cantidad de trabajo que un sistema físico es capaz de producir. La energía, de acuerdo con la definición de los físicos, no puede ser creada, ni consumida, ni destruida.
Sin embargo la energía puede ser convertida o transferida en diferentes formas: la energía cinética del movimiento de las moléculas de aire puede ser convertida en energía rotacional por el rotor de una turbina eólica, que a su vez puede ser convertida en energía eléctrica por el generador de la turbina eólica. En cada conversión de energía, parte de la energía proveniente de la fuente es convertida en energía calorífica.
Cuando utilizamos de forma poco precisa la expresión pérdida de energía (lo cual es imposible según la definición dada arriba), queremos decir que parte de la energía de la fuente no puede ser utilizada directamente en el siguiente eslabón del sistema de conversión de energía, porque ha sido convertida en calor. Por ejemplo, los rotores, los multiplicadores o los generadores nunca tienen una eficiencia del 100 por cien, debido a las pérdidas de calor por fricción en los cojinetes, o a la fricción entre las moléculas de aire.
Sin embargo, la mayoría de nosotros tiene una noción lógica de que cuando se queman combustibles fósiles, de alguna forma, y diciéndolo de forma sencilla, el potencial global para una futura conversión de energía se reduce. Esto es totalmente cierto.
Sin embargo, los físicos utilizan una terminología diferente: Ellos dicen que la cantidad de entropía del universo ha aumentado. Con esto quieren decir que nuestra capacidad de producir trabajo útil convirtiendo energía disminuye cada vez que dejamos que la energía acabe en forma de calor que se disipa en el universo. El trabajo útil es llamado exergía por los físicos.
Dado que la gran mayoría de turbinas eólicas producen electricidad, solemos medir su producción en términos de cantidad de energía eléctrica que son capaces de convertir a partir de la energía cinética del viento. Solemos medir esa energía en términos de kilovatios-hora (kWh) o de megavatios-hora (MWh) durante un cierto periodo de tiempo, p.ej. una hora o un año.
La gente que quiere demostrar lo inteligente que es, y hacer ver que la energía no puede ser creada, sino sólo convertida en diferentes formas, llaman a los aerogeneradores convertidores de energía (WEC´s, que corresponde a las siglas inglesas de "Wind Energy Converters"). El resto de nosotros puede seguir llamándoles aerogeneradores.
Nota
La energía no se mide en kilovatios, sino en kilovatios-hora (kWh). Confundir las dos unidades es un error muy común, por lo que si quiere entender la diferencia puede leer la próxima sección sobre potencia.
Unidades de energía
1 J (julio) = 1 Ws = 0,2388 cal
1 GJ (gigajulio) = 10 9 J
1 TJ (terajulio) = 10 12 J
1 PJ (petajulio) = 10 15 J
1 (kilovatio-hora) kWh = 3.600.000 Julios
1 tep (tonelada equivalente de petróleo)
= 7,4 barriles de crudo en energía primaria
= 7,8 barriles de consumo final total
= 1270 m 3 de gas natural
= 2,3 toneladas métricas de carbón
1 Mtep (millones de toneladas equivalentes de petróleo) = 41,868 PJ
Potencia
La potencia eléctrica suele medirse en vatios (W), kilovatios (kW), megavatios (MW), etc. La potencia es transferencia de energía por unidad de tiempo.
La potencia puede ser medida en cualquier instante de tiempo, mientras que la energía debe ser medida durante un cierto periodo, p.ej. un segundo, una hora o un año. (Lea la sección sobre energía si aún no lo ha hecho).
Que un aerogenerador tenga una potencia nominal (la que figura en la placa de características) de 1000 kW, le indica que producirá 1000 kilovatios-hora (kWh) de energía por hora de funcionamiento, cuando trabaje a rendimiento máximo (es decir, con vientos de, digamos, más de 15 metros por segundo).
Que un país como Dinamarca tenga, digamos, 1000 MW de potencia eólica instalada no le indica cuanta energía producen las turbinas. Los aerogeneradores estarán girando normalmente durante el 75 por ciento de las horas de año, aunque sólo estarán funcionando a la potencia nominal durante un número limitado de horas al año.
Para poder calcular cuanta energía producirán los aerogeneradores deberá conocer la distribución de velocidades de viento para cada aerogenerador. En el caso de Dinamarca, los aerogeneradores promedio devolverán 2.300 horas de funcionamiento a plena carga por año. Para obtener la producción total de energía multiplica los 1000 MW de potencia instalada por las 2.300 horas de operación = 2.300.000 MWh = 2,3 TWh de energía (ó 2.300.000.000 de KWh).
En otras zonas, como Gales, Escocia o la parte occidental de Irlanda, probablemente tenga alrededor de 3.000 horas o más de funcionamiento a plena carga. En Alemania la cifra está cerca de 2.000 horas de funcionamiento a plena carga.
La potencia de los automóviles se indica a menudo en caballos de vapor (CV o HP) en lugar de en kilovatios (kW). La palabra "caballo de vapor" puede proporcionarle una idea intuitiva de que la potencia define que cantidad de "músculo" tiene un motor o un generador, mientras que la energía le indica cuanto "trabajo" produce un generador o un motor durante un cierto periodo de tiempo.
Unidades de potencia
1 kW = 1.359 CV (HP)
© Copyright 1997-2003 Asociación danesa de la industria eólica
Actualizado el 12 de agosto 2003
http://www.windpower.org/es/stat/unitsene.htm
Por favor espera...