Convirtiendo en energía el soplo del dios Eolo

Un molino marino de 150 metros de diámetro (6MW)

En una nueva y magnífica conferencia del ciclo organizado por la Fundación Pons y la Fundación General del CSIC, Jordi Puigcorbé, VP de Innovación en Alstom Wind, nos habló de "Evolución y retos de la energía eólica". Una fuente de energía que, aunque en España esté teniendo un mal momento debido al cambio de políticas públicas implantado en 2012, goza de una muy buena salud a nivel global, habiendo multiplicado por 60 (de 6 GW a 370 GW) la capacidad instalada desde 1996 al 2014. Y con grandes perspectivas de crecimiento a futuro. Primero, un poco de contexto.

 

A pesar de que el aprovechamiento del viento como fuente de energía es muy antiguo (sólo tenemos que pensar en los barcos de vela o en los molinos de moler harina de La Mancha o de Holanda), la tecnología eólica para la generación de energía eléctrica, tal y como hoy la conocemos, es bastante reciente, de comienzos de la década de los 80. En estos 30 años, sin embargo, la tecnología ha evolucionado de tal forma que, por ejemplo, se ha multiplicado por 10 el diámetro del rotor del molino (de 15 a 150 metros) y por 200 la potencia generada ( de 30 KW a 6 MW).

 

La distribución geográfica de la capacidad instalada actual es muy interesante: Los cinco primeros países por GW instalados suponen el 72% del total. Y son:

China:      115 GW

USA:         66 GW

Alemania: 39 GW

España:    23 GW

India:        22 GW

(Datos del informe del GWEC: Global Wind Energy Council (www.gwec.net))

 

(Una comparación muy ilustrativa que utilizó Jordi: El promedio de potencia de las centrales nucleares instaladas en el mundo es de 1 GW. Por lo tanto, la capacidad eólica instalada equivale en estos momentos a 370 centrales nucleares. Da qué pensar.)

 

Otro dato estadístico interesante es que, sólo en el año 2014, China ha añadido 23 GW a su base instalada, o sea tanto como toda la capacidad instalada en los últimos 30 años en España.

 

Pero hablemos ahora de los retos a futuro, que es el objeto de este blog.

 

Jordi los explicó diferenciando la eólica terrestre ("onshore") de la eólica marina ("offshore"). Porque los puntos de partida son diferentes, no sólo en cuanto a tecnologías (por ejemplo, la terrestre está hoy en molinos de 3 MW con palas de 100-130 metros de diámetro, mientras que la marina ya da 6 MW con palas de 150 metros) sino también en cuanto al desglose de costes relevantes en su fabricación y en su operación. Vamos a verlo.

 

En la eólica terrestre, una primera tendencia es a seguir aumentando el diámetro del rotor (y, por tanto, la longitud de las palas). Porque, en cuestiones de viento, a más diámetro, más energía. Pero aquí la restricción se presenta por el transporte desde la fábrica al parque eólico (normalmente situado en zonas de acceso complicado: montes, parajes aislados,...). Todos nos hemos cruzado en la autopista con un camión de transporte especial llevando una pala de 40-50 metros de longitud. Que por la autopista parece fácil, pero una vez en carreteras locales la cosa se complica).

 

Alternativas: 1) Acercar lo más posible la fábrica al parque eólico 2) Diseñar la pala en base a varios elementos ensamblables (lo cual facilitaría el punto 1) y 3) recurrir para el transporte a medios aéreos (posibles, pero de muy elevado coste en la actualidad).

 

Otra vía de investigación se refiere al propio diseño de la pala. Desde las primeras, que imitaban los perfiles aerodinámicos de un ala de avión, a las actuales hay muchas diferencias. Y mucha "personalización" posible. No hay que olvidar que el viento no es igual en todas partes: velocidad, temperatura, densidad, turbulencias,... son características que hacen que el viento de Castilla, por ejemplo, sea muy diferente del de Galicia. Por lo que una pala más personalizada se traduciría en una mayor eficiencia.

 

Entrando en las "tripas" de la góndola ("nacelle" dicen los del sector), la búsqueda de una mayor eficiencia pasa por innovaciones en los 3 elementos principales de la turbina que en ella se encuentran: El eje transmisor del giro del rotor, el tren de potencia (caja de cambio o "gearbox") y en el propio generador. Y, para terminar el proceso, en optimizar la integración de la electricidad generada con la red de distribución ("grid").

 

En la eólica marina tienen también relevancia estas cuestiones, con dos matices: 1) el transporte por vía marítima al lugar de destino es más sencillo y 2) la turbina no tiene tren de potencia, sino que el eje engancha directamente con el generador.

 

En cambio, el gran aspecto diferencial de las instalaciones marinas reside en las cimentaciones. Y no es igual la profundidad del mar a 2 - 3 Kms de la costa en el Mar Báltico, Mar del Norte, que está en 20 - 30 metros de profundidad, que en las costas atlánticas y de otras zonas marítimas, donde puede ser ya de 60 - 80 metros. Además de distintos tipos de cimentación "a tierra", también se están experimentando estructuras "flotantes" (similares a las de la industria de oil & gas). También aquí el coste de infraestructura eléctrica e integración a la red es mayor (por la distancia a recorrer), por lo que se investigan nuevas formas de cableado y almacenaje intermedio.

 

En cuanto al proceso de fabricación, especialmente el de las palas, Jordi destacó las grandes oportunidades de automatización y robotización en un proceso que hoy en día es muy manual. A más largo plazo, sin duda, las posibilidades de la fabricación aditiva (impresión en 3D) también podrán aportar ventajas, no sólo en reducción de costes y plazos de diseño y fabricación, sino también en las características estructurales de las palas.



En resumen, una tecnología totalmente "verde", ya competitiva (la terrestre sin duda; la marítima va un poco por detrás), y con grandes perspectivas de futuro. En Europa, la energía eólica supone ahora el 13% de la generación; se estima que sea el 15-17% en 2020 y, los más optimistas, apuestan por hasta un 50% en 2050. A nivel mundial, hasta un 8% en 2035. Objetivos cuyo logro, seguramente, esté más condicionado por cuestiones políticas que por cuestiones tecnológicas. ¡Ven, dios Eolo, y lanza tu huracanado soplo divino sobre los burócratas de turno!

 

Espectacular fotografía con las turbulencias generadas en un parque eólico marino