Los aerogeneradores están aumentando de tamaño, y el más grande del mundo supera el cuarto de kilómetro de altura.
Un profesor de energías renovables analiza por qué las turbinas aumentan de tamaño a un ritmo tan rápido y si existe un límite para lo grandes que pueden llegar a ser.
Las palas más grandes pueden generar más electricidad, afirma, pero dificultan mantener la aerodinámica bajo control.
Si el Reino Unido quiere maximizar el beneficio de la energía eólica, el foco debe centrarse en desarrollar las competencias de los trabajadores y la cadena de suministro de la eólica marina.
En 2023, a unas 100 millas de la costa del noreste de Inglaterra, las turbinas eólicas más grandes del mundo comenzarán a generar electricidad. Esta primera fase del desarrollo del parque eólico marino de Dogger Bank utiliza la turbina de General Electric Haliade X, una turbina que se eleva más de un cuarto de kilómetro desde la superficie del mar hasta el punto más alto de la punta de la pala.
Si se colocara una en Londres, sería la tercera estructura más alta de la ciudad, más alta que One Canada Square en Canary Wharf y solo 50 metros más baja que The Shard. Cada una de sus tres palas sería más larga que la altura de la torre del reloj del Big Ben. Y Dogger Bank tendrá eventualmente cerca de 300 de estos gigantes.
Hace apenas dos décadas se construyó el primer parque eólico marino del Reino Unido frente a la costa del norte de Gales. Sus turbinas podían producir cada una 2 megavatios (MW) de electricidad en condiciones ideales, lo que se consideraba enorme en su momento. En cambio, la Haliade X puede producir 13MW de electricidad, y turbinas de 15MW están a solo uno o dos años de distancia.
¿Por qué las turbinas aumentan de tamaño a un ritmo tan rápido y existe un límite para lo grandes que pueden llegar a ser? En resumen, la primera respuesta es reducir el coste de la energía, y la segunda es que debe existir un límite, aunque nadie le ha puesto todavía una cifra.
Turbinas grandes, electricidad barata
Hace apenas cinco años, la industria de la energía eólica marina esperaba reducir sus precios de energía a menos de 100 libras por megavatio-hora para 2020 en nuevos proyectos en aguas del Reino Unido. Incluso con ese nivel, los proyectos seguirían dependiendo de subvenciones gubernamentales para ser económicamente viables, en comparación con otros tipos de generación eléctrica.
Sin embargo, en realidad los costes se redujeron tan rápidamente que los promotores de parques eólicos marinos pronto se comprometieron a vender su electricidad a precios mucho más bajos. Hoy en día, los promotores construyen parques eólicos como Dogger Bank, con compromisos de precios inferiores a 50 libras por megavatio-hora. Esto hace que la eólica marina sea competitiva frente a otras formas de generación de energía, eliminando en la práctica la necesidad de subvenciones.
El factor principal en la reducción de estos costes fue el tamaño de las turbinas. Las turbinas cada vez más grandes llegaron al mercado más rápido de lo que prácticamente todo el sector esperaba.
Las palas de los aerogeneradores no pueden girar demasiado rápido
En teoría, las turbinas pueden seguir creciendo. Al fin y al cabo, una pala más grande extrae energía del viento en una superficie mayor al girar, lo que genera más electricidad.
Pero existen algunas limitaciones de ingeniería. Una de ellas es la erosión de las palas, causada por el impacto de las gotas de lluvia y del rocío marino. En los diseños actuales, la velocidad de las puntas de las palas debe limitarse a 90 metros por segundo (lo que equivale a algo menos de 200 mph) para evitar la erosión. Por tanto, a medida que las turbinas crecen y las palas se alargan, sus rotores deben girar más despacio.
Una consecuencia de tener que reducir la velocidad del rotor es que, para producir la misma cantidad de energía, las palas deben desviar el viento en mayor medida. Esto provoca un aumento considerable de las fuerzas que soporta toda la turbina. Podemos hacer frente a estas fuerzas elevadas, pero solo aumentando tanto el peso como el coste de la turbina. Y eso significa que el punto en el que la turbina deja de ser rentable —el punto en el que el coste adicional ya no compensa el valor de la electricidad adicional generada— se alcanza mucho antes que si se permitiera que las puntas de las palas fueran más rápidas.
Además, a medida que las palas se alargan, se vuelven más flexibles. Esto dificulta mantener bajo control la aerodinámica del flujo de viento que las rodea y garantizar que las palas no golpeen la torre de la turbina en condiciones de viento extremo.
Limitaciones logísticas
Desafíos de ingeniería como estos quizá puedan resolverse a largo plazo. Esto significará que es más probable que el tamaño de los aerogeneradores esté limitado por cuestiones de fabricación, instalación y operación, y no por algún límite físico en el diseño de la turbina.
Solo el transporte de palas y torres desde la fábrica hasta el emplazamiento, y el montaje de la turbina una vez allí, presenta enormes desafíos. Cada una de esas palas del tamaño del Big Ben debe transportarse de una sola pieza. Esto requiere puertos enormes, buques gigantes y grúas capaces de operar de forma segura y fiable muy lejos de la costa. Aquí es donde es más probable que aparezca el límite.
Estos límites se observan en la práctica en el Reino Unido, que está rodeado de mares ventosos y poco profundos que son perfectos para generar energía. Pese a ello, el Reino Unido probablemente no alcance su ambicioso objetivo de triplicar con creces su capacidad de eólica marina para 2030.
Esto no se debe a la tecnología ni a la falta de emplazamientos marinos. Más bien, la industria no será capaz de fabricar turbinas con la suficiente rapidez, y es poco probable que la infraestructura portuaria, el número de buques de instalación, las grúas adecuadas y los trabajadores con las competencias necesarias sean suficientes.
Así que, si el Reino Unido quiere maximizar el beneficio para su economía de lo que, hasta ahora, es una historia de éxito fantástica, el foco debe pasar ahora de la mera reducción de costes al desarrollo de las competencias de los trabajadores y de la cadena de suministro de la eólica marina.
Las turbinas seguirán creciendo, estoy seguro, pero sospecho que a un ritmo más lento que el que hemos visto en los últimos años. Y si las turbinas se despliegan a 100 millas de la costa, ¿le importará a alguien? Al fin y al cabo, el público no estará allí para verlas.
