Energia Eolica ... Es el futuro o quizas no?
Pros y contras de la energía eólica
(información obtenida de Wikipedia)
La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la generación eléctrica solventando los problemas que presentaban los aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación.
La viabilidad de construir parques eólicos en el mar es un hecho refutado. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa (la zona de los países nórdicos) donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.
Aunque los estudios medioambientales que se hacen antes de la construcción de un parque pueden durar años, existen parques eólicos en España en espacios protegidos como ZEPAS (Zona de Especial Protección de Aves) y LIC (Lugar de Importancia Comunitaria) de la Red Natura 2000, lo que es una contradicción. Si bien la posible inserción de alguno de estos parques eólicos en las zonas protegidas ZEPAS y LIC tienen un impacto reducido debido al aprovechamiento natural de los recursos, cuando la expansión humana invade estas zonas, alterándolas sin que con ello se produzca ningún bien.
Al comienzo de su instalación, los lugares seleccionados para ello coincidieron con las rutas de las aves migratorias, o zonas donde las aves aprovechan vientos de ladera, lo que hace que entren en conflicto los aerogeneradores con aves y murciélagos. Afortunadamente los niveles de mortandad son muy bajos en comparación con otras causas como por ejemplo los atropellos. Aunque expertos independientes aseguran que la mortandad es alta. Actualmente los estudios de impacto ambiental necesarios para el reconocimiento del plan del parque eólico tienen en consideración la situación ornitológica de la zona.
El impacto paisajístico es una nota importante debido a la disposición de los elementos horizontales que lo componen y la aparición de un elemento vertical como es el aerogenerador. Producen el llamado efecto discoteca: este efecto aparece cuando el sol está por detrás de los molinos y las sombras de las aspas se proyectan con regularidad sobre los jardines y las ventanas, parpadeando de tal modo que la gente denominó este fenómeno: “efecto discoteca”.
Esto, unido al ruido, puede llevar a la gente hasta un alto nivel de estrés, con efectos de consideración para la salud.
La apertura de pistas y la presencia de operarios en los parques eólicos hace que la presencia humana sea constante en lugares hasta entonces poco transitados. Ello afecta también a la fauna.
Técnicamente, uno de los mayores inconvenientes de los aerogeneradores es el llamado hueco de tensión. Ante uno de estos fenómenos, las protecciones de los aerogeneradores con motores de jaula de ardilla se desconectan de la red para evitar ser dañados y, por tanto, provocan nuevas perturbaciones en la red, en este caso, de falta de suministro. Este problema se soluciona bien mediante la modificación de la aparamenta eléctrica de los arogeneradores, lo que resulta bastante costoso, bien mediante la utilización de motores síncronos.
Uno de los grandes inconvenientes de este tipo de generación, es la dificultad intrínseca de prever la generación con antelación. Dado que los sistemas eléctricos son operados calculando la generación con un día de antelación en vista del consumo previsto, la aleatoridad del viento plantea serios problemas. Los últimos avances en previsión del viento han mejorado muchisimo la situación, pero sigue siendo un problema. Igualmente, grupos de generación eólica no pueden utilizarse como nudo oscilante de un sistema.
Hay un facotr muy importante en todo el tema de las energias renovables y que se suele olvidar en pro de un "hipotetico" bien ambiental.
Cada energia que se utiliza tiene dos facotres, la produccion que obtenemos de ella y el coste de la misma de donde obtenemos su rentabilidad real.
En el caso de la energia eolica no solo debemos pensar en la produccion electrica que se obtiene, tambien hay que tener en cuenta los costes de produccion.
Para tener una idea clara de todos los aspectos que conciernen la roduccion de energia eolica convendria leear a fondo y muy detenidamente el reportaje que encontramos en la web http://www.crisisenergetica.org/ que podeis leer en este link , para que os hagais una idea os pongo parte del mismo.
Es un poco largo pero vale la pena.
Análisis, en órdenes de magnitud de los consumos mundiales de combustibles y su posible sustitución por energía eólica.
Parte 1. El dios Eolo.
1. Análisis de abajo a arriba (bottom-up) y de arriba a abajo (top-down)
En la sección solar se había visto que el consumo humano total mundial de energía primaria, en vatios equivalentes, está en el orden de los 128,5*1015 vatios * hora.
Ahora bien, del gráfico de cómo se desgajan las energías del planeta Tierra, la física nos viene a descubrir la fuerza del dios menor Eolo: se trata de un 0,7% de la energía que proyecta el sol sobre la Tierra. Si habíamos visto que esa energía equivale a unas 12.000 veces el consumo humano actual, el 0,7%, serían unas 84 veces el consumo humano actual.
Eolo, unas 84 veces más poderoso que todo el consumo humano actual. Parece bastante. Pero despiecemos al dios, a ver cuanto de él podemos aprovechar. Si consideramos que la mayoría de las instalaciones eólicas habría que colocarlas, por sentido común, en tierra firme y ello es apenas una cuarta parte de la superficie terrestre (incluso aunque incluyamos lo que modernamente se ha dado en llamar plataformas “offshore” o marinas, pero que por razones lógicas no pueden estar más que a pocos Km. de las costas), a ojo de buen cubero, nos quedamos con unas 25 veces el consumo humano actual. Pero claro, la capa de aire del planeta Tierra llega hasta los 60 Km. de altura sobre el suelo. Supongamos también que despreciamos las capas superiores y nos concentramos sólo en la troposfera, que llega hasta donde llegan los Jumbos, a unos 11 Km. de altura, donde con frecuencia soplan fuertes vientos de más de 100 Km/h, cuando en la superficie puede haber bastante calma.
Pero los aerogeneradores más grandes, suelen tener unos 100 metros de altura, que ya es bastante. Suponiendo que los 100 metros más cercanos, que dada la naturaleza esférica, son mucho menos del 1% del total del aire, aunque lo tienen mas denso y que contienen, siendo optimistas, no el 1 sino el 3% de la fuerza total de los vientos de todo el planeta a todas las alturas, que ya es mucho suponer, nos quedaríamos con una energía eólica unas 25 *3% = 0,75 veces el consumo humano actual mundial. Esto es, apenas tres cuartos de toda la energía primaria que los seres humanos consumimos en la actualidad.
Pero es que la cosa es aún peor, porque si existe una masa de aire que circula a través del círculo que forman las aspas del aerogenerador girando, una ley física dice que las aspas más perfectas que se puedan diseñar en el plano teórico no pueden captar más del 59% del total de energía que contiene el viento que atraviesa el círculo mencionado. Esa es la máxima capacidad teórica de transformación de un generador eólico.
Algún experto me ha señalado, con razón, que el viento que sale después de pasar por el círculo de barrido de las palas del generador, suponiendo que se trata de un generador y que es capaz de sustraer del viento que pasa a través, el 50% de la energía que contiene, sigue teniendo el 50% restante de la energía y que andaría por ahí dando vueltas y que hasta podría pasar por otro generador que hipotéticamente estuviese en esa línea de corriente.
Es cierto, pero también lo es, que el viento en su movimiento, sobre todo a ras de tierra, sufre de continuos rozamientos y se va frenando y que el paso por las aspas de un generador tiende a dispersar el flujo y según un principio de dinámica de fluidos, esa dispersión hace perder al viento velocidad (a más sección del flujo, con la misma energía, menos velocidad) y dado que la generación de energía disminuye con una función cúbica de la velocidad del viento, es muy poco probable que el resto se pudiese aprovechar de forma completa. El viento sigue existiendo, pero no porque circule ad infinitum, sino porque el sol sale todos los días y va renovando el que se agota por fricción entre sí mismo y con superficies líquidas y fundamentalmente, sólidas rugosas y movibles.
Así pues, nos quedaríamos, haciendo esa maldad ecológica planetaria, con aproximadamente la mitad de la energía que hoy consumimos, pero eso podría tener consecuencias catastróficas, al frenar el 3% de todos los vientos sobre continentes a menos de 100 metros de altura, podría ocasionar daños irreversibles en el comportamiento de los vientos estacionales (p.e. alisios y contralisios, vientos dominantes del oeste, masas de viento de hemisferios norte y sur, etc. etc.) las migraciones de aves, las corrientes marinas que se interrelacionan con ellos y la vida de las especies que dependen de ambas, entre ellas el hombre, que es la única especie que no parece darse cuenta de ello.
Y creo que nadie está en condiciones de garantizar que si se intercepta el 3% de todos los vientos sobre los continentes a menos de 100 m. de altura, los vientos dominantes no decidiesen cambiar de lugar, lo que sería una verdadera catástrofe, no solo ecológica, sino energética, porque los parques eólicos tienen que anclarse con gruesas placas de hormigón y no pueden cambiarse de sitio a voluntad.
Que la captura de la mitad de la energía que ahora consumen los seres humanos, exigiría interceptar TODOS los vientos sobre continentes a menos de 100 metros de altura, nos lleva a otra grave conclusión. Si llegamos a necesitar esa mitad extra de la energía que hoy consumimos del viento, jamás podríamos obtenerla, porque tendríamos que ser capaces de interceptar TODOS los vientos: los fuertes, constantes y habituales en determinados lugares conocidos (el Estrecho de Gibraltar, etc.), pero además, también los de ráfagas y los superiores y sobre todo, inferiores, a las velocidades de corte, que son las velocidades a las que el generador no se llega a mover por lo bajas –aunque el viento siga teniendo algo de energía- o las que se pasan de velocidad y obligan a poner las palas del generador “en bandera” –a favor del viento- para que no destroce el aerogenerador.
Esto obligaría a cubrir CUALQUIER lugar de los continentes para estar seguro de que se atrapan todos los vientos calculados y eso no es ni remotamente posible, si un gigantesco generador de este tipo apenas ocupa una hectárea y los continentes son 155 millones de Km2, o lo que es lo mismo, unos 15.000 millones de hectáreas. Doble impotencia e imposibilidad: muchos generadores y poca captura de esa energía del viento.
Pero también se puede ver de otro modo ¿cuánto nos ocupa y cuanto nos cuesta, en materiales y en energía? Veamos.
Pongamos un generador tipo, de los más modernos (la mayoría de los actualmente instalados no tienen ni la mitad de la capacidad generadora que estos) de 2,3 Megavatios nominales.
Se trata de un monstruo cuyo mástil de acero mide unos 100 metros de alto, y pesa entre 50 y unas 100 toneladas y el resto de la maquinaria pesa aproximadamente lo siguiente:
El rotor: 52.000 kilos. La mayoría son de cobre.
Las palas: 10.200 kilos
El multiplicador: 18.000 kilos
El generador, lleno de una ingente cantidad de cobre: 12.500 kilos.
Y todo ello para generar ¿qué?
La generación es función del cuadrado de la superficie que ocupan las aspas al rotar y del cubo de la velocidad del viento.Sabemos que el generador empieza a funcionar con vientos de 14 Km/h, pero en realidad, está sacando su potencia nominal, sólo a partir de vientos de 47 Km/h (más de lo que corre el corredor humano más veloz), una velocidad de viento que no está siempre, ni siquiera en los sitios privilegiados de paso de grandes vientos. Para extrapolar un ejemplo, tomaremos los datos de una empresa productora de energía eólica española, ya que siendo España el segundo país con mayor potencia instalada y produciendo y exportando generadores de gran calidad, puede servir como referente de aprovechamiento .
Pues bien, esta empresa está radicada en Navarra y tiene ubicadas en España la mayor parte de sus instalaciones. Al ser una empresa pionera, ha elegido los mejores sitios de generación eólica del país. Su director de Relaciones Públicas admitía que han investigado a fondo centenares de emplazamientos y eligieron los mejores (había alguno algo mejor, pero se trataba de años medioambientales importantes y decían ser respetuosos con el medio ambiente). También admitió que en la provincia de Navarra ya estaban empezando a tener problemas de “rentabilidad” (eso incluye los generosos subsidios) en algunos campos de menor cantidad de viento, la ir faltando sitios de primer orden.
En esas óptimas condiciones de selección de emplazamientos, con una potencia instalada de 950 Mw al cierre del 2001, generaron 2041 GWh. Si el año tiene 8.760 horas y suponiendo que todo el parque estaba instalado en enero de 2001 y estuvo funcionando todo el año, podría haber generado un máximo de 950 Mw * 8.760 = 8.322 GWh; es decir, que una de dos, o funcionaron a un cuatro de la potencia nominal durante todo el año o funcionaron la 100% de la potencia durante un cuarto de año. Pero como la empresa no da el dato del proceso de instalación y se pueden cometer errores, porque está instalando mucho, veamos un mapa eólico de las partes más importantes de España aquí , para concluir que la mayor parte de ellos tienen un promedio máximo anual de 6 m/s de velocidad del viento. Eso en la tabla daría una producción promedio del 15% de la potencia nominal. Así que se puede concluir, sin riesgo de equivocarse mucho, que los parques eólicos que se instalan en buenos sitios, tienen un rendimiento promedio sobre la potencia nominal instalada de entre el 15 y el 20%. Tomaremos el 20% para los cálculos que siguen.
Ahora bien, si el consumo mundial de energía primaria se tuviese que hacer con la energía eólica, al ser de 128,5*1015 vatios * hora, la pregunta es: ¿cuántos generadores de 2,3 Mw y entre 150 y 200 toneladas de metal cada uno serían necesarios, rindiendo al 20%. Estamos suponiendo que los buenos parques no se agotan, ¿algo falaz, cuando se tenga que hacer a escala mundial? Porque si se coloca un parque suficientemente grande en un paso de corriente famosa, por ejemplo el Estrecho de Gibraltar, y se ponen dos gigantescas filas muy buenas de aerogeneradores consecutivas, de las cuales la primera captura el 50% de la energía y la segunda, supongamos que captura la otra mitad, ¿quién asegura que el gigantesco parque “offshore” que se piensa construir en la bahía de Cádiz seguirá teniendo el mismo flujo de vientos, si ese primer flujo tan importante y estable queda desmantelado? En fin, grandes preguntas y grandes incertidumbres.
Pues bien, un generador de 2,3 MW, rindiendo al 20% de su potencia, produciría en un año 2,3 MW * 8.760 horas *20% = 4 GWh; o lo que es lo mismo, 4 * 109 vatios * hora. Así, serían necesarios unos 128,5*1015 vatios * hora/4 * 109 vatios * hora = 32 *106 generadores.
O sea, treinta y dos millones de generadores de unas doscientas toneladas de metal cada uno. Pero eso es suponiendo lugares ideales en los 32 millones de emplazamientos y vientos promedio de los buenos. Cualquier fallo en este cálculo puede llevar la necesidad de cubrir esa necesidad de energía con más de 100 millones de generadores. Y eso sin contar la salvajada ecológica de colocar 32 millones de monstruos, que como veíamos tiene la misión de capturar el 10% de todos los vientos terrestres a menos de 100 metros de altura (o de capturar porcentajes bastante mayores en sitios más seleccionados; es decir en las importantes corrientes de viento que existen en el planeta y mantienen los delicados equilibrios medioambientales.
Vayamos a los cálculos al peso. Supongamos que son 150 toneladas de metal por generador, de las que 140 fueran de acero y unas 10 toneladas de cobre. La necesidad de metal para esos generadores, sería de 150 toneladas, por, digamos 32 millones de generadores = 4.800 de las que 4.480 millones de toneladas serían de acero y unos 320 millones de toneladas de cobre, lo que no está nada mal, si se tiene en cuenta que en 2002 se produjeron en el mundo 900 millones de toneladas de acero.
Con seguridad, algunos dirían que no es tanto y que bien podríamos dedicar los próximos cinco años en el mundo a producir el acero que necesitan los 32 millones de monstruos y Santas Pascuas. O quizá hacerlo, como sugirió alguien, aumentando la producción de acero mundial en un 20% para estos propósitos y dedicando, en vez 3 años a consumir todo el acero y paralizar todas las restantes industrias, a hacerlo en 25 años, sólo con esa subida.
Pero es que hay más. Si las turbinas de esos 32 millones de generadores requieren unos 320 millones de toneladas de cobre, dado que en el 2001 se produjeron en el mundo, unas 16 millones de toneladas de cobre9, se necesitaría además toda la producción mundial de cobre, con sus hornos de fundición y sistemas de refino, durante los próximos 20 años.
He aquí un buen dato para el que quiera hacer los cálculos de lo limpia que resulta o puede resultar la energía eólica, de su dependencia de otras fuentes de energía fósil (petróleo, carbón y gas), para energía para toda la maquinaria de extracción de minerales y toda la energía de las acerías y altos hornos para fundir todo ese metal y metemos toda la energía necesaria para laminarlo, extrusionarlo y perfilarlo y finalmente para transportarlo en grúas gigantescas y hacer los caminos rurales y de montaña o las gigantescas para las tan de moda plataformas “offshore”, mar adentro y en profundidades que obligan a anclajes costosísimos (en energía, aquí estamos hablando de energía y no de dólares)
Esos son los cálculos que hay que obligar a hacer a los que dicen que este es el futuro de la energía y el reemplazo de las energías fósiles. Que los desmientan. Que los maticen, pero que hablen de órdenes de magnitud, no que corrijan aspectos superficiales. Y si no pueden rebatirlo, que admitan que ellos están simplemente “jugando a ser ecológicos” o “jugando a las maquinitas”, no a cambiar un modelo de sociedad que está reventando. O jugando a arreglar su chiringuito, no a reemplazar a los fósiles. Si no le hablan de reducir drásticamente el consumo de este mundo, en el que siendo el hombre una maravillosa máquina de 100 vatios, cada occidental lleva sobre su cabeza permanentemente encendido el equivalente a 100 bombillas de 100 vatios cada una, es que le están vendiendo una locomotora o un generador eólico o un panelito solar. Desconfíe.
Madrid. 24 de noviembre de 2003
Pedro Prieto
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