Blog con el ideal de ofrecer información de base (atemporal) sobre tres temáticas claves: 1) el imparable crecimiento de las energías renovables como único camino posible hacia un sistema energético sostenible 2) el ahorro y la eficiencia como parte fundamental de ese camino 3) la dificultad cada vez más actual del cambio climatico y del pico del petróleo o seguridad energética.

jueves, 12 de junio de 2008

RENOVABLES SIN LIMITES

DINOSAURIOS XXL EN EL SIGLO XXI

El gran Julio Verne, no llego a imaginar en alguna de sus proféticas obras, el gran logro tecnológico e icono de Paris, que se construiría en su época : la Torre Eiffel. Pero es que hace tan solo 25 años, ningún tecnólogo supo vaticinar que en el actual siglo XXI, emergerían las gigantes turbinas eólicas actuales.

El aerogenerador mas grande instalado en España es un GE Energy 3.6 ubicado en Barrax (Albacete). En su día fue el mas grande del mundo, y precursor experimental para instalaciones en el mar. Nótese al pie de la torre, el diminuto tamaño de un coche en comparación.


Barrax (Albacete)

Actualmente el mayor ingenio humano construido, que obtiene energía limpia y renovable, es el aerogenerador Enercon E-126. Las dos primeras instalaciones están en la ciudad de Emden. Tiene un diámetro de rotor de 127m, una altura de torre de 135m, y una potencia nominal de 6MW, pero del que se espera obtener mas de 7MW. Por si esto fuera poco, el E-126 tiene la ventaja de ser facilmente transportable por carretera, ya que la torre se divide en muchos pequeñas partes que se ensamblan en el punto a instalar. Su gran inconveniente, es que necesita grúas igual de gigantes, acordes con su altura y peso.

Emden, Alemania

El E-126 exprime al máximo la energía del viento, gracias a que es del tipo conexión directa, es decir, no utiliza caja multiplicadora, que además es el componente más propenso a averías. Enercon fue la primera empresa en desarrollar y fabricar en serie, aerogeneradores sin multiplicadores de velocidad.

En la comparativa de las turbinas mas grandes actualmente fabricadas, el segundo puesto de entre los gigantes de la eólica, se lo lleva la turbina REPOWER 5M



Véase un video de transporte del gigantesco generador REPOWER 5M:

http://es.youtube.com/watch?v=5mHnjb2wo1A



Y hablando de futuro, Clipper Windpower aspira a construir un aerogenerador de 7,5 MW de potencia nominal. Véase una foto del centro de pruebas NaREC, en donde se pretende construir el prototipo :



Hoy hablamos con evidente entusiasmo del “milagro de la eólica”. Pero en esta andadura, si hay algo que ha favorecido la de creación de tantos parques eólicos, el factor mas determinante que ningún otro, ha sido la tecnología.

Solo en los últimos diez años, el tamaño medio de estas máquinas se ha multiplicado por cuatro. Si esto no hubiese sido así, otro gallo nos cantaría. Las frases que algunos pronunciaban antaño como que "para que la eólica tenga peso, tendríamos que llenar toda España de molinillos" tendrían todavía hoy vigencia, sino es gracias al gran desarrollo tecnológico, que hasta ahora ha sido continuado.

Actualmente el principal impedimento al deseo de seguir creciendo, es mas económico (siempre la tecnología puntera es mucho mas cara), que por dificultades técnicas o físicas. Según los expertos, aún queda margen para seguir creciendo en los próximos años.

Para darnos cuenta de las dimensiones alcanzadas, véase un símil entre la turbina GE 3.6 de 104m de diámetro, y un Boeing 747.

Si desde sus comienzos, la potencia de los aerogeneradores hubiera crecido de forma aritmética, en vez de hacerlo en forma geométrica (aunque eso sí, paulatinamente a lo largo de muchos años), seguramente ni siquiera hubiera tenido interés, la creación de todos los parques eólicos existentes hoy en día, y aunque así fuera, estaríamos hablando de una gran extensión de territorios con parques eólicos, pero con un ínfimo porcentaje en el global energético (actualmente supone el 10% en el global eléctrico español). No tendría sentido hablar hoy, de los famosos planes 202020, si ni siquiera se hubiera recorrido una mínima parte del camino.

Igualmente también podría haber existido un presente mejor, si se hubiera empezado a actuar con determinación, desde la primera crisis del petróleo de 1973.



EOLICA : LA RENOVABLE ESPECIAL

El aprovechamiento de casi todas las fuentes renovables, se puede definir por el uso de dos, de cuatro posibles recursos, análogos a los cuatro elementos griegos : Tierra-Mar, Aire-Sol.

El de la eólica, es un caso único, ya que es la única de las renovable, que crece en tres sentidos :

  • Crecimiento territorial. A mas territorio, mayor potencia del parque.
  • Crece mediante los avances tecnológicos en eficiencia.
  • Crecimiento en superficie vertical. A mayor área del rotor, mayor potencia unitaria.

El primer y segundo punto son claros. Cualquier tipo de energía renovable, necesita primeramente de un territorio (o una parte del mar) propicio con un potencial X factible de ser aprovechado, aunque realmente solo se aproveche una pequeña parte X’, de ese potencial.

Para las energías basadas en la radiación solar (fotovoltaica, térmica, o termoeléctrica), se define la irradiancia como la magnitud utilizada para describir la potencia incidente por unidad de superficie, medido en W / m². La radiación solar extraterreste es de 1367 W/m². En la práctica, a la superficie terrestre solo llegan alrededor de 750 a 1000 W/m².

Podemos esperar en el futuro, que gracias a nuevos avances tecnológicos, aprovechemos cada vez mas, un mayor porcentaje de la irradiancia incidente en un terreno, pero claramente nunca se podrá obtener más energía, sin llegar a ampliar el territorio ocupado.

Lo mismo se puede decir para el resto de energías renovables, como pueden ser los biocombustibles, o las basadas en el movimiento del agua, como la hidráulica o la undimotriz, que dependen igualmente de un territorio, o mar específico.

El último punto es sin embargo la clave de la eólica, ya que significa, que los avances en potencia unitaria, no suponen una necesidad de crecimiento territorial (al menos, no directamente proporcional), sino mas bien un crecimiento en superficie vertical.

La eólica es la única renovable que permite la repotenciación al cambiar en un emplazamiento, antiguos generadores por modelos actuales mucho mas potentes (en algunos casos, se ha hecho repotenciación, con un factor diez veces mayor), consiguiendo con ello aumentar igualmente la densidad energética renovable : W / m²

La siguiente página, muestra un estupendo recorrido histórico fotográfico, del desarrollo eólico durante los primeros 25 años, en la precursora Dinamarca, en Europa, y en Estados Unidos :

http://www.windsofchange.dk/WOC-eurstat.php

Solo existe otra energía renovable que también crece en la tercera dimensión, la energía geotérmica, solo que en este caso, en vez de crecer en altura, lo hace en profundidad. A día de hoy, la utilización de energía geotérmica en España, es prácticamente inexistente.

Respecto a la eólica, si somos una potencia mundial (el segundo país del mundo), con 15.145 MW de potencia instalada en Diciembre de 2007, y cada poco tiempo se produce, un nuevo record de generación eólica. El último, 10.880 MW eólicos, el 18 de Abril de 2008 :


El principal inconveniente de la eólica es su aleatoriedad respecto a la demanda. Red Eléctrica Española, proporciona en su web, diversos enlaces para ver en tiempo real, el porcentaje de la eólica en el global de la demanda :

https://demanda.ree.es/eolica.html

https://demanda.ree.es/demanda.html

Frente a esta aleatoriedad, existen dos posibles soluciones limitadas : aumentar el nivel de interconexión entre países, y posibilitar el almacenamiento de energía.

Como ejemplo de lo primero, el siguiente video muestra imágenes de la creación de la segunda línea de interconexión eléctrica entre España y Marruecos, terminada en Junio de 2006 :

Para lo segundo, el único sistema de almacenamiento de energía de gran capacidad, es una
central hidroeléctrica reversible. A continuación se muestra un esquema general :


El principal requisito, es la necesidad de crear dos embalses, uno superior y otro inferior, a muy diferentes alturas. Desde el inferior, se bombea agua al superior en momentos de baja demanda, que posteriormente pueda ser utilizada en horas de alta demanda.

El ratio de eficiencia es del orden del 70-80%, es decir existe un mínimo de un 20-30% de pérdida de energía, en el ciclo completo de almacenamiento.

Las principales centrales de bombeo existentes en España son :
  • La Muela (Valencia) 628 Mv
  • Sallente-Estany Gento (Lleida) 451 MW
  • Tajo de la Encantada (Málaga) 360 MW
  • Aguayo (Cantabria) 339 MW
  • Moralets-Llauset (Lleida/Huesca) 210 MW
  • Guillena (Sevilla) 210 MW
  • Bolarque (Guadalajara) 208 M

Mucho mayor es la Dinorwig Power Station de 1728 MW de potencia, construida cerca de Dinorwig en el norte de Gales. Véanse algunas de las fotos hechas durante la construcción :

Dinorwig Power Station

Dinorwig Power Station


Dinorwig Power Station



TERMOELECTRICA : ACUMULANDO EL SOL

Al igual que la eólica, ha tenido un gran desarrollo en los últimos años, la solar termoeléctrica está llamada a recoger el testigo, porque tiene además una gran ventaja sobre la eólica : la capacidad de almacenar la energía calorífica del Sol, haciendo posible que durante el día, la producción eléctrica sea constante y estable (a diferencia de la fotovoltaica), y permitiendo además, seguir produciendo electricidad a la misma potencia, muchas horas después de que se haya puesto el Sol (por ejemplo 7 horas). Aunque a costa de una mayor complejidad, se elimina así, uno de las defectos mas criticados en las renovables: la aleatoriedad.

Un ejemplo de lo dicho son las centrales térmicas de cilindros parabólicos Andasol , II y III, de 50 MW cada una, que están siendo construidas en Aldeire y Calahorra, Granada. El sistema de almacenamiento térmico consiste en dos depósitos de sales fundidas, uno frío y otro caliente.

En Sanlúcar la Mayor, Sevilla, ya está operativa la planta solar térmica de tipo torre PS10, la primera comercial del mundo con 11 MW de potencia, y justo al lado se construye la PS20 de 20MW. Jocosamente, a la PS10 se la conoce como “El ojo de Sauron”


La PS10 genera (y almacena) vapor que directamente acciona una turbina de vapor, con lo que su esquema de funcionamiento es simple y eficiente, pero su capacidad de almacenamiento es muy pequeña (de solo 30 minutos), y que en algunos momentos de baja irradiación, puede necesitar quemar entre un 12% y un 15% de gas natural.

Un reportaje de la PS10 :
http://es.youtube.com/watch?v=0OkqJw1oTMk&feature=related

Otro ejemplo de que España es pionera en termoeléctrica, es la planta experimental DISS (DIrect Solar Steam) que existe en la Plataforma Solar de Almería : El objetivo es lograr construir las primeras centrales comerciales del tipo de cilindros parabólicos, con generación directa de vapor. Hasta ahora todas las centrales térmicas de cilindros parabólicos, utilizan aceite como transportador de calor, que luego calientan otro circuito de vapor de agua.
El lazo DISS construido en 1998, es el primero del mundo que tan solo utiliza agua, logrando así eliminar múltiples componentes de todo el circuito, y reducir consecuentemente el coste de la energía producida, en un 20% :


FOTOVOLTAICA : LOS NUEVOS HUERTOS DE SECANO

Cada poco tiempo, aparece en la prensa, noticias del tipo “Tal lugar albergará el parque fotovoltaico mas grande del mundo”. La realidad es que dicho parque, solo está en su primeras fases iniciales, y su terminación está proyectada a mas tres años vista. No es justo pues hablar en términos presentes respecto al concepto “el mas grande del mundo”.

Para ver el verdadero ranking, ver las siguiente páginas que son actualizadas frecuentemente :

http://www.pvresources.com/en/top50pv.php

http://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_power_stations

Como podemos ver, que a fecha de hoy (en 2008), tenemos en los cinco primeros puestos, a cuatro parques fotovoltaicos españoles, con unos 20MW cada uno. Véanse la foto aérea de dos de ellos, Beneixama en Alicante (con 20 MW), y Jumilla en Murcia (con 23 MW) :

Parque Solar Beneixama

Parque Solar Hoya de Los Vincentes, Jumilla

No se trata de llenar España de módulos fotovoltaicos. Se trata de usar aquellos campos con buena insolación, pero que no tengan actualmente uso agrícola, quizás por su escasez en recursos hídricos. A diferencia de la termoeléctrica, la fotovoltaica es una tecnología que no requiere agua, solo tierra y Sol. Otro lugar idóneo de instalación, es en tejados urbanos e industriales, un amplísimo territorio por aprovechar. Además se consume donde se produce.

España tiene una extensión territorial de 504.645 km² = 50.464.500 ha. En el supuesto de que llegásemos a instalar parques fotovoltaicos (con una media de 6ha por megavatio) solamente con el 1% del suelo de todo el país, tendríamos unos 84.107 MW fotovoltaicos, es decir, practicamente igual a los 85.959 MW de potencia total instalada en España, a fecha de 2007.

Se da la paradoja de que los parques fotovoltaicos mas modernos, con tecnología de seguidores solares, necesitan mas hectáreas por megavatio (de 5 a 7ha) para evitar sombras, que aquellos parques fijos (de 3 a 5 ha).

La virtud de la fotovoltaica es que es la tecnología mas simple de instalar y mantener, y es modular (escalable). Su único defecto, es el alto precio de las células de silicio, que es muy elevado ya que han de tener una pureza muy elevada, y una estructura cristalina casi perfecta.

Los costes de los paneles es normalmente el factor determinante. Sin embargo, a veces es el suelo, el factor más importante. Por ejemplo en las Islas Canarias, el suelo vale tanto, que se prefiere utilizar parques fijos para aprovechar al máximo cada metro cuadrado de insolación. Véase abajo la Plataforma Fotovoltaica SOLTEN I, ubicada en Granadilla (Tenerife), en donde la separación entre hileras, es casi inexistente :
Plataforma Fotovoltaica SOLTEN I

El coste de fabricación de la células fotovoltaicas, sigue bajando año tras año, mientras que crece de forma exponencial la capacidad de fabricación :

FVC : MAS EFICIENCIA, MENOR COSTE

Otra tecnología en la que España es un país puntero, es la FVC, fotovoltaica de concentración. Consiste en simplemente en concentrar 500 veces (o incluso 1000) la luz solar en una diminuta célula solar multi-unión de alta eficiencia (de tan solo 1 cm²). Con ello se consigue maximizar la producción eléctrica, y minimizar los costes. Aunque una célula de muy alto rendimiento sea muy cara de fabricar, se usa muy poca materia activa en comparación con los paneles estándar de células de silicio (500 veces menos).

Como curiosidad, decir que el record de producción eléctrica de una célula fotovoltaica, es de un 42,8% de rendimiento, y que el límite teórico máximo está en torno al 50%. No obstante, a nivel comercial, el rendimiento típico de las mejores células es de un 30%.

Aunque esta andadura no acaba mas que comenzar, ya se la considera una las tecnologías que mas van a crecer, gracias a su corto tiempo de amortización (unos 5 años), y sobretodo porque se prevé que será la primera tecnología fotovoltaica que logrará igualar precio a la energía convencional.

Al igual que la fotovoltaica convencional, y a diferencia de la termoeléctrica, esta es una tecnología fácilmente escalable, que puede empezar con un solo módulo y crecer poco a poco.

El mayor proyecto experimental de concentración fotovoltaica del mundo, se está construyendo en Castilla la Mancha (3MW en sus cinco provincias), donde participan las distintas empresas punteras del mundo, muchas de ellas españolas. Tres Megavatios pueden parecer ridículos, pero de forma parecida empezó la eólica. Y ya hay planificado la construcción en cinco años de un megaparque de 154 MW en Australia (ver siguiente sección).



PROGRESIÓN GEOMÉTRICA DE INSTALACIONES SOLARES.

Por mucho que exista una voluntad política por cambiar el estado actual de adicción a los combustibles fósiles, el crecimiento y desarrollo en renovables para que pasen a ser la principal fuente de energía, tardará un mínimo de 20 a 30 años. Sin embargo, solo en los próximos cinco años, se construirán en el mundo gigantescas instalaciones solares.

Hablando de una de las instalaciones ya construidas, en Junio de 2007 se ignauguró Nevada Solar One (de la empresa española Acciona), la tercera central termosolar mas grande del mundo, con 64MW de potencia y una extensión de 160 ha, en Boulder City (Nevada) :

http://es.youtube.com/watch?v=kEZXoOcRMBQ

Actualmente la mayor instalación termosolar plenamente operativa del mundo, son las múltiples plantas SEGS (Solar Electricity Generating System) construidas en el desierto de Mojave (California) que en conjunto suman un total de 354 MW :

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_Energy_Generating_Systems

http://es.youtube.com/watch?v=28SZbeys5xY

Hablando ya claramente en términos futuros, en los próximos cinco años están por venir 13 proyectos de parques solares cada cual mas descomunal en potencia y terreno ocupado. Wikipedia también recoge estos proyectos.

http://www.gruponeva.es/index.php?content=ver-noticia&id=179

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_solar_thermal_power_stations

Uno de las plantas del listado anterior es Solena Solar Plant (a construir por la empresa española Abengoa) con 280 MW. Un video demostrativo del futuro parque es el siguiente :

http://es.youtube.com/watch?v=W4yoy5FFO34

Pero si hay un proyecto que merece especial atención es el Victorian Project en Australia, que con 154 MW en un solo parque, será un hito al equiparar a la fotovoltaica de concentración, como otra tecnología mas que puede abastecer a una gran ciudad.

http://www.solarsystems.com.au/HCPV_Technology.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_station_in_Victoria



BIOPETROLEO : EL TECHO EN LOS BIOCOMBUSTIBLES

Otro ejemplo muy prometedor de renovable con gran futuro, es la empresa de capital completamente español BFS (Bio Fuel System), que ha conseguido la fabricación de bio-petróleo, a través de una selección de microalgas alimentadas tan solo de luz solar, CO2, y agua. Este el método más rápido de generación de biocombustible, en el menor espacio posible, y a un precio realmente ínfimo. Además el biopetróleo puede ser usado, como el método mas eficiente de almacenar CO2.

Si hay un ámbito que contribuye en un gran porcentaje a la emisión de CO2 (un 40%) y que esta actualmente rezagado en cuanto a uso de renovables, este es el transporte. La rápida generación del biopetróleo, puede ser la mejor solución a corto plazo para resolver el gran problema del trasporte actual, que aunque en cada año se consiguen mejores eficiencias, sigue dependiendo plenamente de los combustibles fósiles.

En el video adjunto y en el dossier de la propia empresa, se explican todas las características:

http://es.youtube.com/watch?v=9TA1L67pgUU

http://www.biopetroleo.com/pdf/dossier.pdf



LA NUEVA ERA

El cambio hacia las renovables hace ya muchos años que empezó, pero ahora es mas nunca imparable. Razones no faltan :

  • Los recursos renovables son democráticos : Todo país los tiene, y no dependen del exterior.
  • La tecnología ya está a punto.
  • La gente tiene mucha mas conciencia ahora, de la necesidad de no dependencia, y del cambio climático.
  • El viejo argumento de que las renovables son caras, es cada año menos cierto.
  • El también viejo argumento de que las renovables no producen en cantidad suficiente, tampoco es cierto (como claramente se muestra en este blog).
  • Puede ser mas costoso, no cambiar hacia renovables, que hacerlo cuanto antes.
  • España es actualmente puntera y exportadora de tecnología en renovables.
  • España es muy rica en los cuatro elementos renovables : Tierra-Mar, Aire-Sol
  • Ya ha demostrado que es oportunidad de negocio, y generador de puestos trabajo.
La actual subida del precio del petróleo, ha puesto de manifiesto la imperante necesidad de cambiar hacia las renovables, pero que esto no se puede hacer de la noche a la mañana. Se necesitarán 20 o 30 años, para que el cambio sea significativo.

Se puede decir que el día D, será aquel en el que podamos afirmar la siguiente frase :
“Las renovables ya han superado, a las no renovables, en el global de energía primaria.”

Solo podemos esperar una inequívoca voluntad política y total apoyo ciudadano (sin peros), para que ese día que llegue lo antes posible.