7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

1/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

2/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

3/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

4/180

TTULOEnerga elica

DIRECCIN TCNICAInstituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa

AUTOR DE APIAClemente lvarez

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Este manual forma parte de una coleccin de 7 ttulos dedicados a las energas renovables; uno decarcter general y seis monografas sobre las diferentes tecnologas.

La coleccin es fruto de un convenio de colaboracin firmado por el Instituto para la Diversificacin yAhorro de la Energa (IDAE) y la Asociacin de Periodistas de Informacin Ambiental (APIA).

Esta publicacin ha sido producida por el IDAE y est incluida en su fondo editorial, dentro de la SerieManuales de Energas Renovables.

Cualquier reproduccin, total o parcial, de la presente publicacin debe contar con la aprobacin del IDAE.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

IDAEInstituto para la Diversificacin y Ahorro de la EnergaC/ Madera, 8E-28004-Madridcomunicacion@idae.eswww.idae.es

Madrid, septiembre de 2006

mailto:comunicacion@idae.esmailto:comunicacion@idae.es

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

5/180

INTRODUCCIN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1 SITUACIN ACTUAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.1 En el mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.2 En Espaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2 TECNOLOGA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1 El viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2 El aerogenerador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.3 El parque elico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3 LA ENERGA ELICA EN EL MAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

3.1 Los recursos elicos en el mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

3.2 Evolucin de la tecnologa mar adentro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

4 OTROS USOS Y APLICACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

4.1 Generacin elctrica a escala mini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

4.2 Bombeo de agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

4.3 Hidrgeno verde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

4.4 Desalinizacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

6/180

Energa Elica

5 SOSTENIBILIDAD Y MEDIO AMBIENTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

5.1 Aspectos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

5.2 Aspectos socioeconmicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6 INSTALACIONES MS REPRESENTATIVAS EN ESPAA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

7 PERSPECTIVAS FUTURAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

7.1 El Plan de Energas Renovables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

7.2 Barreras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

7.3 Medidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

8 SABER MS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1378.1 Orgenes de la energa elica en Espaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

8.2 Curiosidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

8.3 Glosario de trminos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

I. Legislacin y normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

II. Direcciones de inters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

III. Referencias y Bibliografa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

7/180

5

IntroduccinFrente a la mayora de los pronsticos realizados hace apenas unos aos, hoy la energa elicano solo crece de forma imparable en Espaa y bate todos los rcords, sino que adems se haconvertido en la mejor demostracin de que las energas renovables pueden contribuir a transformar el modelo energtico tradicional. Y esto en un momento en el que el precio del petrleosupera los 60 dlares el barril. Cuando se escriba esta publicacin eran ms de 12.000 los aerogeneradores que se recortaban en el horizonte nacional, y la potencia elica acumulada

rebasaba los 9.000 megavatios (MW); es decir, 80 veces ms de la que haba hace ahora casidiez aos, y de la que se hablaba con entusiasmo en la introduccin de la anterior gua sobreenerga elica editada por el Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa (IDAE) en1996. Entonces eran muy pocos los que crean que una energa renovable como la elica llegara a competir con las convencionales. Sin embargo, este milagro se ha producido y en el ao2005 se han podido observar algunas seales inequvocas de que as ha ocurrido.

Primera seal: A finales de 2004, Espaa se converta en el segundo pas del mundo con ms

megavatios acumulados (8.155) de energa elica y el segundo en megavatios instalados.Adems, esta marca supona un hito energtico adicional pues, por primera vez, la potenciaelica acumulada en el pas superaba a la nuclear. Aunque esto fuese solo sobre el papel,pues nunca sopla viento para hacer girar todos los aerogeneradores simultneamente; sobretodo, como se dice, cuando ms se los necesita: en los das ms fros del invierno y los mscalurosos del verano.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

8/180

Energa Elica6

Segunda seal: Quin dijo que las turbinas elicas no aportan energa cuando ms se las necesita? El 26 de enero de 2005, en medio de un intenso temporal y temperaturas glidas, lademanda peninsular de electricidad telemedida por Red Elctrica de Espaa bata todos los rcords y se situaba en 42.950 MW a las 19:30 horas. Si no sucedi nada fue porqueafortunadamente los parques elicos estaban funcionando a pleno rendimiento y se estima

que aportaron ms de 5.000 MW que cubrieron el 12% de la demanda. No se trat de una casualidad, pues solo unos das despus, el 15 de febrero, los aerogeneradores del pasmejoraban su propia marca y aportaban esta vez casi 6.000 MW, el 70% de toda la potencia elica instalada (cuando la media anual no alcanza el 30%), lo que permiti atender el 17% de lademanda existente en aquellos momentos.

Tercera seal: Poco ms de cinco aos antes de que llegue a su fin el Plan de Fomento de lasEnergas Renovables 1999-2010, en agosto de 2005, el Gobierno aprobaba un nuevo objetivo

para el desarrollo de la energa elica, una vez superado el que apareca con anterioridad sobre el papel. La nueva meta fijada en el Plan de Energas Renovables en Espaa 2005-2010 son20.155 MW de potencia: ms del doble de lo instalado hoy en da. Una potencia ya nada despreciable, incluso con los parques funcionando al 30%.

A pesar de estas seales, todava hay voces que cuestionanla energa elica y argumentan que, por muchos rcords quese logren, los aerogeneradores no han servido para cerraruna sola central trmica en Espaa. Cada vez que se vierte laenerga de los parques elicos en la red elctrica, esto supone miles de toneladas de CO2 que se dejan de emitir a laatmsfera porque se ha sustituido una o varias centrales trmicas de combustin convencionales que estaranfuncionando si no hubiese aerogeneradores.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

9/180

Introduccin7

En este terreno, el

sector avanza haciaturbinas m grandes

y eficientes

En cualquier caso, tampoco hay que caer en triunfalismos, pues todo esto no implica que laenerga elica no mantenga importantes retos por delante. Uno de los mayores desafos delsector es conseguir dar mayores garantas de estabilidad conjunta al sistema elctrico. Paraello, se trabaja en la mejora de la prediccin de la produccin, en la adaptacin de los parquesa las crecientes exigencias de la red elctrica y en la bsqueda de soluciones para llegar a al

macenar la energa extrada del viento; como, por ejemplo, mediante hidrgeno a alta presin.Del mismo modo, con 20.155 MW en el horizonte de 2010, otra cuestin por resolver es encontrar emplazamientos para duplicar la actual potencia elica. En este terreno, el sector avanzahacia turbinas ms grandes y eficientes que reemplacen a las antiguas, o hacia mquinas quepuedan aprovechar vientos ms moderados. Por otro lado, aunque la energa elica sea muchomenos impactante que cualquiera de las fuentes tradicionales, tampoco podemos dejar de cuidar la huella que deja en el entorno, particularmente en el paisaje. Quiz el desafo estentonces en dar el salto al agua, con parques elicos mar adentro.

De estas cuestiones, y todo lo relacionado con la energa elica, se ocupa esta gua. Con ella ellector podr realizar un recorrido por la situacin en el mundo, la tecnologa, las aplicaciones,las instalaciones, los planes de futuro, la historia o la normativa de esta fuente de energa limpia, inagotable y autctona como es el viento.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

10/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

11/180

1Situacinactual

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

12/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

13/180

1

11

Situacin

actual

1.1 En el mundo

Al finalizar 2004 la potencia elica instalada en el conjunto delplaneta se situaba aproximadamente en 47.200 MW. Esto supona un nuevo rcord de crecimiento anual, con 7.700 MWnuevos instalados durante el ao 2004. Pero, sobre todo, con

firmaba un cambio significativo en el desarrollo de estaindustria: la globalizacin de la energa elica. Si bien la UninEuropea (UE) representa an el 72% de toda la potencia instalada en el mundo, lo cierto es que el aprovechamientoenergtico del viento ha dejado de ser cuestin de un nicocontinente. Solo unos datos1: mientras que en 2003 fuerondiez los pases que construyeron parques elicos por encimade los 100 MW, en 2004 esta lista aumentaba a 19, de los cua

les 9 eran no europeos. Del mismo modo, el continenteasitico posea ya el 10% de la potencia elica instalada.

1 Fuente: World Wind Energy Association.

E Eli

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

14/180

Energa Elica12

En lo que respecta al ranking mundial, los cinco pases del mundo con ms potencia elica acumulada a finales de 2004 volvan a ser: Alemania (16.630 MW), Espaa (8.155), EE. UU. (6.750),Dinamarca (3.120) e India (3.000). Espaa no slo escalaba a la segunda posicin superando aEE. UU. en potencia acumulada, sino que tambin fue el segundo pas del mundo que ms megavatios elicos nuevos instal (1.920) durante el ao 2004, muy cerca de Alemania (2.020),

lder indiscutible del actual desarrollo elico mundial.

Europa

El continente europeo sigue siendo el ms destacado en el desarrollo de la energa elica. En especial tres pases, Alemania, Espaa y Dinamarca, que juntos suman 27.905 MW de los ms de47.000 instalados en el planeta. No obstante, en los ltimos aos los aerogeneradores se han multiplicado en otras naciones del continente. Italia y Holanda entraron a formar parte en 2004 del

exclusivo grupo de siete pases del mundo que han rebasado la barrera de los 1.000 MW de potencia. Y por detrs se acercan a gran velocidad Reino Unido y Portugal. En su conjunto, el continenteeuropeo termin 2004 con 34.360 MW. Y, de ellos, 600 MW correspondan a parques elicos marinos en Dinamarca, Holanda, Reino Unido, Suecia e Irlanda. Los pases del Este adheridos en 2004a la UE aportan hoy en da muy pocos megavatios, aunque son mercados ms prometedores.

Alemania: El fuerte apoyo de las autoridades federales y regionales alemanas ha sido elfactor decisivo que ha convertido a este pas en el nmero uno mundial de la industria

elica. El gran despegue se produjo con la aprobacin en 1991 de una ley fundamental,que garantizaba a los productores de energas renovables la percepcin de hasta el 90%del precio que las compaas elctricas cobraban a los consumidores domsticos porcada kilovatio-hora que generasen. Adems, esta legislacin nacional ha estado acompaada por fuertes polticas regionales. A finales de 2004, Alemania contaba con unapotencia elica acumulada de 16.630 MW, el 35% de la instalada en todo el mundo.

Situacin actual

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

15/180

Situacin actual13

Dinamarca: Este pas de apenas 5 millones y medio de habitantes dispona en 2004 deuna potencia elica acumulada de 3.120 MW, capaz de proporcionar en un ao medioel 20% de su consumo de electricidad. En este caso, la clave del xito ha venido de lamano de la industria danesa de aerogeneradores, que domina el mercado mundialdesde los aos 80. Dinamarca es el pas nmero uno en parques mar adentro, con ms

de 400 MW instalados. Sin embargo, ltimamente el crecimiento del parque elico dans prcticamente se ha paralizado.

Reino Unido: Los atlas elicos muestran que elReino Unido cuenta con los mayores recursos elicos del continente. Sin embargo, es ahora cuandoempieza a explotarlos. En 2004, este pas disponade una potencia elica acumulada de 890 MW, de

los que ms de 120 estaban en el mar. Las previsiones apuntan a la instalacin de cerca de 8.000MW, a partes iguales entre tierra y mar, en los prximos aos.

Portugal: Al final de 2004 eran 520 los megavatiosinstalados en Portugal, pero este pas espera llegar a 1.000 en 2005 y tiene concedidas licencias

para alcanzar los 3.000 en 2008. Este boom hasido impulsado por una nueva regulacin que propone mantener la tarifa actual durante 15 aos.Varios promotores espaoles han impulsado deforma decisiva el despegue de esta tecnologa enel pas vecino.

Energa Elica

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

16/180

Energa Elica14

Amrica

El continente americano tena instalados a finales de 2004 un total de 7.410 MW de potencia, de los cuales 6.750 pertenecan a EE.UU. Aun as, EE.UU. no est solo. El mercadocanadiense se muestra bastante activo y hay fundadas expectativas en torno a pases como

Brasil o Argentina. EE.UU.: Ha sido el nico pas del mundo en el que la energa elica ha crecido a un

ritmo similar al europeo. En 2004 acumulaba 6.750 MW, pero la instalacin de nuevos megavatios (375) se fren debido al retraso en la prolongacin de la exencinfiscal a la produccin (Production Tax Credit, PTC). La ampliacin del plazo de estabonificacin hasta 2007 permite aventurar una pronta recuperacin que pudiera sermuy importante. Estados Unidos, junto con Canad, dispone de los mayores recursos elicos comprobados del planeta.

Canad: Tiene excelentes recursos y comienza a despertarse. En 2004 termin con450 MW acumulados. No obstante, la Canadian Wind Energy Association ha anunciado un ambicioso plan para disponer de un total de 10.000 MW elicos en 2010.

Brasil y Argentina: Aunque ninguno de los dos est entre los 20 primeros pases enel aprovechamiento energtico del viento, se espera que Brasil (30 MW) logre undesarrollo significativo en el bienio 2006-2007, cuando se pongan en marcha las primeras instalaciones impulsadas por el programa gubernamental PROINFA, en cuyaconstruccin participan varias empresas espaolas. Argentina (25 MW) posee enormes recursos en la Patagonia, y algunas compaas europeas elaboraron ya planesde negocio para explotarlos, pero los aos de recesin han alejado provisionalmente a los inversores.

Situacin actual

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

17/180

Situacin actual15

Asia

Asia concluy 2004 con 4.650 MW acumulados, despus deinstalarse ese mismo ao ms megavatios nuevos que enAmrica. Por otro lado, India, Japn y China estn entre los

diez primeros pases del mundo en potencia elica acumulada. Entre los tres disponen del 9,7% de la potencia mundial.

India: La nacin pionera en el aprovechamiento delrecurso elico entre los pases en vas de desarrollocomenz a impulsar esta fuente de energa de formapoco racional y con equipos inadecuados. Los promotores buscaban beneficios fiscales ms quegeneracin elctrica y el 70% de los aerogeneradoreseran fabricados por empresas nacionales. En los ltimos aos, el mercado indio ha vuelto a resurgir, perode forma ms ordenada, presentando unas elevadasprobabilidades de rpido crecimiento. En 2004 acumulaba 3.000 MW en operacin, situndose enquinta posicin mundial. El fabricante indio de aerogeneradores Suzlon ha comenzado su expansin internacional recientemente, mediante

la adquisicin de varias fbricas de componentes de primer nivel. China: El hecho de que China organizase la Conferencia Mundial de Energa Elica en

2004, ms la reciente aprobacin de legislacin sobre energas renovables, hace esperar un fuerte impulso del mercado elico en el gigante asitico. Este pas posee buenosrecursos elicos, disponiendo a finales de 2004 de 750 MW.

Energa Elica16

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

18/180

Energa Elica16

Oceana

Australia, Nueva Zelanda y los archipilagos del Pacfico solo disponan en conjunto de 555 MWde potencia elica en 2004. Sin embargo, 325 de estos fueron instalados ese mismo ao, siendo esta regin donde ms creci relativamente la energa elica.

Australia: Muchos creen que Australia ser la Espaa del sur del Pacfico en el aprovechamiento de la energa elica. Por ahora, la implantacin de aerogeneradores esmodesta, pero empiezan a aparecer planes bastante activos. Tiene buenos recursos,pero faltan infraestructuras elctricas que interconecten su vasto territorio.

Situacin actual

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

19/180

17

frica

Sin disponer de informacin suficiente en buena parte de su territorio sobre la existencia de recursos elicos apreciables, s que hay ciertas zonas que en los ltimos tiempos han sidointensamente evaluadas, presentando un elevado potencial (norte de Marruecos, Mar Rojo,

Sudfrica...). Aun as, la mayor parte del continente posee una red elctrica muy dbil para posibilitar la evacuacin de la posible energa generada, por lo que se considera que la mejor formade contribuir a la electrificacin es mediante el empleo de instalaciones a pequea escala en poblaciones aisladas. Alfinalizar el ao 2004 frica contaba con 225 MW.

Se prev que en el ao 2050 frica doble su poblacin actual,alcanzando los 2.000 millones de habitantes (el 21% de lapoblacin del planeta prevista para entonces). Hoy en da su

poblacin consume nicamente el 3% de la electricidad mundial. A pesar de la pobreza imperante, se constata un notablecrecimiento econmico conexo a un mayor incremento de lademanda energtica. Fuentes de energa como la originadapor el viento servirn para paliar en el futuro la escasez de recursos energticos endgenos.

Egipto y Marruecos: Los pases del norte de frica

han mostrado un especial inters por la promocinde la energa elica. Algunos han presentado ya planes de desarrollo, pero stos no han cuajadotodava. Egipto es el primero en el ranking elicoafricano con 145 MW en 2004, seguido de Marruecos, con 55 MW.

Energa Elica18

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

20/180

g18

1.2 En Espaa

Con unos 400 parques elicos y casi 11.500 aerogeneradores, Espaa concluy el ao 2004como el segundo pas del mundo con ms potencia elica acumulada (8.155 MW) y como el segundo en donde ms creci esta fuente de energa: uno de cada cuatro megavatios nuevos en

el mundo se instalaron en suelo espaol. Ese mismo ao, la energa puesta en la red comercialpor los aerogeneradores fue de 16.000 GWh, el 6,5% del consumo neto nacional.

La frmula de este espectacular desarrollo no es ningn secreto: un apoyo continuado de todos los Gobiernos mediantela aprobacin de una legislacin estatal favorable (como laLey 82/80 de Conservacin de la Energa o la Ley 54/97 delSector Elctrico), el despegue de la industria nacional de aerogeneradores (Gamesa y Ecotcnia terminaron el ao ensegunda y novena posicin en el ranking mundial) y la atraccin ejercida sobre los inversores de gran capacidadfinanciera. Eso y la apuesta decidida de distintas comunidades autnomas que han confiado en esta tecnologa parasuministrar una parte de su demanda elctrica. El resultadoes que hoy hay cuatro comunidades por encima de los 1.000MW instalados: Galicia (1.830), Castilla y Len (1.543), Casti

lla-La Mancha (1.534) y Aragn (1.154). Juntas representanlas tres cuartas partes de la potencia elica que opera en Espaa y siguen autorizando nuevos proyectos, a la vez queamplan y mejoran sus redes elctricas. La siguiente en potencia elica es Navarra (854), la regin con ms porcentajede energas renovables, donde el Gobierno regional mantiene

Situacin actual

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

21/180

19

Espaa concluy

el ao 2004 como

el segundo pas

del mundo con

mayor potencia

elica acumulada

una poltica singular: no permite construir ms parques elicos, pero apoya el desarrollo de aerogeneradores ms potentes y eficientes, con los que se estn reemplazando los ms antiguose incrementando la potencia total de una forma apreciable, sin aumentar el impacto visual.

Comunidades como La Rioja (356) o Andaluca (350) superan a pases como Irlanda, Noruegao Blgica, lo que resulta especialmente llamativo en una comunidad del tamao de La Rioja. En

Asturias (145) y Canarias (139) la energa elica tiene un peso apreciable, pero todava se estlejos de sus objetivos.

Por debajo de los 100 MW estn Catalua (94), Pas Vasco (85), Murcia (49), Comunidad Valenciana (21) y Baleares (3), donde se dan los primeros pasos en la implantacin de losaerogeneradores. Y, finalmente, quedan Madrid, Extremadura y Cantabria, que son las nicascomunidades que en 2004 tenan todava su cuenta de megavatios a cero. Aunque no deberaser as por mucho tiempo, habida cuenta de las iniciativas existentes para implantar los prime

ros parques elicos.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

22/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

23/180

2Tecnologa

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

24/180

23

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

25/180

23

2Tecnologa 2.1 El vientoCmo se forma el vientoSi se colocan seis aerogeneradores imaginarios de ltimatecnologa (1,5 MW de potencia y 77 metros de dimetro de

rotor) en cada kilmetro cuadrado de las reas terrestres conlos mejores vientos del planeta, la potencia elctrica que seobtendra sera de 72 teravatios (TW)2, que son 72 billonesde vatios, y podra reemplazar 54.000 millones de toneladasequivalentes de petrleo (Mtep). Es decir: el aprovechamiento del viento cubrira diez veces el consumo de electricidadmundial del ao 2002 (14.700 TWh)3. Para ello, habra quecolocar nada menos que 48 millones de turbinas, en unespacio de 8 millones de km2, una extensin equivalente a

2 Evaluation of global wind power. C.L. Archer y M.Z. Jacobson.Stanford University. 2005.

3 Key World Energy Statistics 2004. International Energy Agency. 2005.

24 Energa Elica

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

26/180

16 veces Espaa, si bien el terreno realmente afectado por infraestructuras elicas no superara los 250.000 km2: 0,0005 veces toda la superficie del planeta. Este es un mero ejercicioterico, pero sirve para hacerse una idea de los enormes recursos elicos disponibles sobre laTierra. Para conseguir aprovechar la mayor parte posible de ellos, resulta esencial entender elcomportamiento de ese fluido transparente, incoloro e inodoro, que se mueve paralelamente a

la superficie terrestre: el viento.En realidad, y una vez ms, la existencia del viento en el planeta es consecuencia de la accin delSol, pues es la radiacin de esta estrella, en combinacin con otros factores como la inclinacin y

el desplazamiento de la Tierraen el Espacio o la distribucinde los continentes y los ocaQu es el aire?nos, lo que activa la circulacin

Un litro de aire pesa 1,225 gramos. A nivel del mar, y excluidos el contenido en agua (y de las masas de aire en el globootros productos en suspensin como materia orgnica o partculas contaminantes), su al calentar de forma desigual

composicin es la siguiente: las distintas zonas de la superficie y de la atmsfera terres

78,08% Nitrgeno (N2) tres. El aire que ms se calientase vuelve ms ligero (al agitar20,95% Oxgeno (O2)se sus molculas y perder

0,93% Argn (Ar) densidad) y se desplaza hacia

0,03% arriba, siendo ocupado su lugarDixido de carbono (CO2) por masas ms fras.0,01% Nen (Ne), helio (He), metano (CH4), kriptn

A gran escala, existe una serie de corrientes de(Kr), hidrgeno (H2), dixido de nitrgenoviento dominantes que circulan por todo el(NO2), xenn (Xe), ozono (O3)planeta en capas de la estratosfera. Estosvientos globales se rigen por los cambios de

25Tecnologa

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

27/180

5

temperatura y de presin atmosfrica, pero tambin por otros factores, como la fuerza de Coriolis, que hace que, visto desde el Espacio, el viento del hemisferio norte tienda a girar en elsentido de las agujas del reloj cuando se acerca a un rea de bajas presiones y el del hemisferio sur lo haga en direccin opuesta.

Por otro lado, cerca de la superficie terrestre, a nivel local, soplan otros vientos ms especficos

caracterizados por el relievedel terreno y otras variablescomo la rugosidad o la altura. El aumento de la velocidad del viento en funcin de la altura, en terrenos no dema

siado complejos, puede evaluarse mediante la siguiente expresin: Rugosidad: Una super

ficie muy rugosa como V(h) = Vo * (h/ho)

un bosque o una aglo-V(h) = Velocidad del viento que se desea estimar, a la altura h del suelo

meracin de casasV

o= Velocidad del viento conocida a una altura h

ocausar turbulencias yfrenar el viento, mien- h = Altura a la que se quiere estimar la velocidad del viento

tras que otra muy lisa ho = Altura de referenciacomo el mar o las pis- = Valor que depende de la rugosidad existente en el emplazamiento (ver cuadro)tas de un aeropuertofavorecer el desplaza- Estimacin del valor para distintos terrenosmiento del aire.

Tipo de terreno

Altura: Si el terreno esrugoso, se necesitarn Liso (mar, arena, nieve) 0,10-0,13

aerogeneradores de mayor altura Rugosidad moderada (hierba, cultivos) 0,13-0,20para alcanzar la misma velocidad de Rugoso (bosques, edificaciones) 0,20-0,27viento que en otros emplazamientos Muy rugoso (ciudades) 0,27-0,40ms lisos.

Energa Elica26

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

28/180

Para conocer el viento que har en un punto determinado se deben analizar tanto los

vientos globales como los locales. A veces sern los primeros los que predominen sobre

los segundos, y otras, al revs.

Los dos valores clave para analizar el viento son su velocidad (medida con un anemmetro) y

su direccin (medida con una veleta). No todo el viento sirve para generar energa. Por lo gene-

ral, para que las palas de un aerogenerador giren se necesitan vientos moderados por encimade los 4 m/s y por debajo de los 25. No obstante, cada mquina est diseada para una deter-

minada velocidad de viento, a partir de la cual generalmente se conseguir la mxima potencia.

Cunta energa contiene el viento

Aproximadamente el 2% de la energa que llega del sol se transforma en energa cintica de los

vientos atmosfricos. El 35% de esta energa se disipa en la capa atmosfrica a tan solo un ki-

lmetro por encima del suelo. Del resto se estima que por su aleatoriedad y dispersin solo

podra ser utilizada 1/13 parte, cantidad que hubiera sido suficiente para abastecer 10 veces el

consumo de energa primaria mundial del ao 2002 (10.000 Mtep), de ah su enorme potencial

e inters.

La masa de aire en movimiento es energa cintica que puede ser transformada en energa elc-

trica. Al incidir el viento sobre las palas de una aeroturbina se produce un trabajo mecnico de

rotacin que mueve a su vez un generador para producir electricidad. La cantidad de energa

que contiene el viento antes de pasar por un rotor en movimiento depende de tres parmetros:la velocidad del viento incidente, la densidad del aire y el rea barrida por el rotor.

La velocidad a la que el aire pase por las palas resulta determinante, pues la energa cintica

del viento aumenta proporcionalmente al cubo de la velocidad a la que se mueve. Por ejemplo:

si la velocidad se duplica, la energa ser ocho veces mayor (23).

Tecnologa27

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

29/180

Aproximadamente el

2% de la energa

que llega del sol se

transforma enenerga cintica

En cuanto a la densidad, la energa contenida en el viento aumenta de forma proporcional a lamasa por unidad de volumen de aire, que en condiciones normales (a nivel del mar, a una presin atmosfrica de 1.013 milibares y a una temperatura de 15 C) es de 1,225 kilogramos porcada metro cbico. Esto quiere decir que, cuando el aire se enfre y aumente de peso al volverse ms denso, transferir ms energa al aerogenerador. Y, al contrario, cuando el aire se caliente

o cuando se asciende en altitud, ser menor la energa cintica que llegue a la turbina.En lo que respecta al rea barrida, cuanto ms aire en movimiento sea capaz de capturar un aerogenerador ms energa cintica encontrar. En el caso de un rotor de una turbina de 1.000 kWde potencia nominal, el rotor puede tener un dimetro de unos 54 metros, as que barrer unasuperficie de unos 2.300 m2.

La energa cintica contenida en el viento es muy grande. Sin embargo, no puede ser extradatoda por los aerogeneradores. Primero porque esto implicara detener por completo el viento,

lo que impedira que ste pasara de forma continua a travs de las palas de la turbina; de hecho, y segn el Lmite de Betz,

se, como mximo, el 59% de laenerga que llega al rotor. Y segundo, porque tambin sepierde parte en el proceso detransformacin de la energa

en la mquina. Al final, hoy enda, un aerogenerador aprovecha cerca del 40% de la energaalmacenada en el viento. Unporcentaje muy alto, pues supone extraer lagran mayora una vez aplicado el Lmite de Betz.

puede tericamente obtener-

Para cuantificar la cantidad de energa contenida en el viento antes de pasar a tra-vs de un rotor se utiliza la siguiente frmula:

P = 1/2 S V3

P = potencia en vatios (W) = densidad del aire en kg/m3

S = superficie o rea barrida por el rotor en m2

V = velocidad del viento en m/s

28 Energa Elica

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

30/180

Modelos meteorolgicos para predecir el viento

El principal inconveniente a la hora de producir energa a partir del viento es que ste noes un recurso del que se pueda disponer de forma constante. Igual aparece que desaparece. Esto resulta especialmente problemtico para gestionar la oferta de energa dentro

de la red general de suministro, en especial cuando los parques elicos superan ya los9.000 MW de potencia. Por este motivo, el Real Decreto 436/04 introdujo una gran novedad en el sector elico espaol, y es la obligacin de predecir con antelacin cuntaenerga se va a producir para poder participar en el mercado energtico (una obligacinque se extender tambin a las instalaciones que permanezcan en tarifa regulada enenero de 2007 y tengan ms de 10 MW de potencia).

Esto est forzando a poner a punto sistemas de prediccin meteorolgicos que ayuden a es

timar con la mayor precisin posible el viento que soplar en cada zona. Y, dentro de esteproceso, resulta especialmente interesante el Ejercicio de Prediccin, pionero en el mundo,puesto en marcha a mediados de 2004 por la Asociacin Empresarial Elica (AEE) en Espaa.Este ejercicio, que tambin cuenta con la participacin del Instituto para la Diversificacin yAhorro de la Energa (IDAE), consiste en analizar el estado actual del arte de la prediccin elica (niveles de resultados alcanzables, deteccin de variables con ms trascendencia en losresultados, influencia del tipo de modelo de prediccin seleccionado, importancia de la cuenca elica considerada, influencia del tamao y caractersticas del parque y de los

aerogeneradores, etc.), adems de detectar fuentes de mejora de los modelos y del propio intercambio de informacin entre los parques elicos y los modelos de prediccin.

Para ello, se cuenta con seis modelos de prediccin (de las empresas Meteolgica, Meteotemp, CENER, Casandra, Garrad & Hassan y Meteosim), a los que posteriormente se

29Tecnologa

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

31/180

aadieron otros dos (Aleasoft y Aeolis), aplicados a siete parques del pas (Pramo dePoza y Villacastn, en Castilla y Len; Pena da Loba, en Galicia; El Pilar, en Aragn; Muela, en Castilla-La Mancha; Buenavista, en Andaluca; y Punta Gaviota, en Canarias).Adems, para ello estn contando con datos del Instituto Nacional de Meteorologa

(INM) para cuadrculas de 5 x 5 km2

. El ejercicio todava no ha terminado. No obstante,la AEE ha ofrecido ya algunos resultados: El promedio de error de produccin hasta ahora entre la produccin estimada y

la real es muy variable segn el parque del que se trate y del modelo que se utilice, rondando entre el 30% y el 60%, incluso superndose estos valores enalgunos casos.

Con el estado del arte actual, resulta muy difcil reducir el error de produccinpor debajo del 30%.

Cuanto ms baja es la produccin de un parque, mayor es el porcentaje de error. No se ha encontrado una influencia apreciable de la complejidad del terreno.

Quiz porque la dispersin de parques y el diseo del Ejercicio no permite detectar la influencia de este parmetro. En cualquier caso, s se demuestra queotros parmetros influiran de manera ms decisiva que la complejidad, talescomo el Factor de Capacidad y la cuenca elica donde se ubica el parque.

Paralelamente a este Ejercicio, se est llevando a cabo otro con un carcter ms cientfi

co a nivel europeo: el proyecto ANEMOS, en el que participan 22 organizaciones de 7pases, 5 de ellas espaolas, entre ellas el IDAE, financiado con cargo a fondos del extinto V Programa Marco de la UE, y se desarrolla un sistema de prediccin elico a granescala para la integracin en la red de la mayor parte de la potencia elica onshore yoffshore generada en la Unin Europea.

Energa Elica30

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

32/180

2.2 El aerogenerador

Cmo es un aerogenerador

La torre: Soporta la gndola y el rotor. Hoy en da suelen ser tubulares de acero. Las de celosa

(perfiles de acero soldados) son ms econmicas, pero han dejado de usarse por esttica y porser ms incmodas e inseguras para los trabajadores. En terrenos rugosos, las torres ms altas captarn vientos de mayor velocidad.

Rotor: Conjunto formado por las palas y el buje que las une. Sirve para transformar la energacintica del viento en energa mecnica. Cuanto mayor sea el rea barrida del rotor mayor serla produccin. Los rotores pueden ser de paso variable (que permiten girar sobre s mismas alas palas) o de paso fijo (en el que no pueden girar). Tambin puede ser de velocidad variable

(cuando la velocidad de giro del rotor es variable) o constante.Las palas: Las palas de un aerogenerador son muy similares a las alas de un avin. Hoy en da,la mayora de las turbinas cuentan con tres palas. Y suelen ser de polister o epoxy reforzadocon fibra de vidrio.

Gndola: En su interior contiene los diferentes dispositivosque van a transformar la energa mecnica del rotor en energa elctrica. Adems, en su exterior cuentan con un

anemmetro y una veleta que facilitan informacin continuaa todo el sistema para su control.

Multiplicador: Multiplica la velocidad de giro que llega delrotor para adaptarla a las necesidades del generador. El movimiento de giro de los aerogeneradores suele ser bastante

Tecnologa31

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

33/180

lento. El rotor de una turbina de 1.500 kW de potencia, por ejemplo, suele girar a una velocidadde entre 10 y 20 revoluciones por minuto (r.p.m.). El multiplicador aumentar esta velocidadhasta las 1.500 r.p.m.

Generador: Transforma la energa mecnica en energa elctrica, tal y como hace la dinamo deuna bicicleta, aunque generando normalmente corriente alterna. El alternador puede ser sn

crono o asncrono. El primero suministra una energa de mayor calidad, pero es ms caro ycomplejo. Esta es la razn por la que el asncrono es el ms extendido de los dos.

Controlador electrnico: Un ordenador controla continuamente las condiciones de funcionamiento del aerogenerador mediante el anlisis de las seales captadas por mltiples sensoresque miden temperaturas, presiones, velocidad y direccin del viento, tensiones e intensidadeselctricas, vibraciones...

Sistemas hidrulicos: Elemen

tos auxiliares que permiten elaccionamiento del giro de laspalas sobre su eje, as como elfrenado del rotor o el giro yfrenado de la gndola.

Sistema de orientacin: Losaerogeneradores disponen de

un sistema de orientacinque, con ayuda de los datosrecogidos por la veleta, colocasiempre el rotor de maneraperpendicular al viento.

La potencia de los aerogeneradores

Es comn utilizar la potencia nominal para clasificar un aerogenerador. Sin embargo,esto puede llevar a errores, sobre todo si se usa este parmetro para comparar turbinas,pues la potencia nominal representa la capacidad de generacin mxima que puede suministrar cada mquina. Resulta mucho ms correcto definir una turbina por su curva depotencia, que determina la potencia que proporciona para cada velocidad de viento. Sino se dispone de esta informacin, entonces es preferible utilizar el dimetro del rotor,

ms fiable para calcular la energa que puede generar. De hecho, para identificar cadamodelo de aerogenerador se emplea una serie de letras y nmeros, como G80 2.000 oV72 1.500, pertenecientes, en este orden, al nombre del fabricante (en este caso Gamesa o Vestas), el dimetro del rotor y su potencia nominal.

Energa Elica32

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

34/180

Tipos de turbinas elicas

El aerogenerador de eje horizontal con rotor tripala a barlovento es hoy el modelo ms utilizado para generar electricidad. Existen, sin embargo, variaciones en las turbinas.

Aerogenerador Darrieus: Si bien el rotor de los aerogeneradores ms comunes gira sobre un eje

horizontal, otros modelos lo hacen sobre un eje vertical, perpendicularmente al suelo. La mquina ms conocida de este tipo es la turbina Darrieus, que fuepatentada por el ingeniero francs George Darrieus en 1931 ycomercializada por la empresa estadounidense Flowind hastasu quiebra en 1997. El aerogenerador est compuesto por uneje vertical, en el que giran varias palas con forma de C. Algosimilar a un batidor de huevos. Su ventaja principal es que nonecesita ningn sistema de orientacin que lo dirija hacia el

viento. No obstante, es menos eficiente que un aerogenerador de eje horizontal, requiere ayuda para arrancar y recibemenos viento al estar pegado al suelo.

Aerogenerador monopala, bipala, tripala o multipala: Una,dos, tres o muchas palas. Qu resulta ms eficiente para extraer la energa del viento? Los primeros aerogeneradorestenan un gran nmero de palas, pero con los aos se han re

ducido a tres. Este es el nmero menor de palas queproporciona mayor estabilidad. Es decir, el nmero que permite ahorrar ms material y peso, sin complicar el sistema.Algunos modelos utilizan rotores bipala o monopala, que logran un ahorro todava mayor, pero resultan menos eficientesy deben introducir sistemas de control ms complicados para

Tecnologa33

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

35/180

mejorar la estabilidad. Elmultipala americano tambin sigue utilizndose,aunque solo para vientosmoderados.

Aerogenerador con rotor asotavento: Normalmente,las turbinas tienen el rotor abarlovento, es decir, delante de la gndola, para queno haya ningn elementodel aerogenerador que pueda frenar el viento o crear

turbulencias. Sin embargo,existen tambin turbinascon rotor a sotavento, en lasque las palas se encuentranen la parte trasera de lagndola. En mquinas pequeas, este sistema puede

ser interesante para que lacarcasa de la gndola hagade veleta y oriente el aerogenerador en direccin alviento sin necesidad deotros dispositivos.

Energa Elica34

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

36/180

Clasificacin de aerogeneradores de eje horizontal para produccin elctricaen funcin de su potencia

Denominacin PN (kW) R (m)4 Aplicaciones

Muy baja5 < 1 < 1

Embarcaciones, sistemas de

comunicacin, refugios demontaa, iluminacin...

1-10 1-3Granjas, viviendas aisladas(sistemas EO-FV), bombeo

Baja 10-100 3-9Comunidades de vecinos, PYMEs(sistemas mixtos EO-disel),drenaje, tratamiento de aguas...

Media 100-1.000 9-27 Parques Elicos (terrenocomplejo).

Alta 1.000-10.000 27-81Parques Elicos (terreno llano,mar adentro).

Muy alta > 10.000 > 81

En fase de investigacin ydesarrollo, requieren nuevosdiseos y materiales no

convencionales. Suponen un saltotecnolgico.No antes del ao 2010.

4 Los valores de la dimensin caracterstica radio de la circunferencia descrita por el rotor (R) son aproximados.

5 Esta clase se subdivide segn la potencia nominal (PN) en microaerogeneradores (< 1 kW) y miniaerogeneradores (1 < PN< 10 kW).

Tecnologa35

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

37/180

Tecnologa propia de aviones para el diseo de las palas

Las palas de un aerogenerador no son muy distintas de las alas de un avin. Y es que el diseo de una turbina le debe mucho a la tecnologa aeronutica, aunque luego haya sido adaptadade forma especfica a las condiciones en las que trabajan estas mquinas. De hecho, los aerogeneradores modernos utilizan principios aerodinmicos procedentes de la aviacin para

mejorar la eficiencia de los rotores, como el de sustentacin.

El principio de sustentacin explica cmo el perfil especial deun ala provoca que el aire fluya ms despacio por debajo delala que por encima, lo que conlleva que el avin sea empujado hacia arriba y sostenido as por el aire. Esta sustentacindepende principalmente del rea expuesta al flujo del aire, lavelocidad con la que incide y la inclinacin del ngulo de ata

que del ala. Si el rea expuesta no es uniforme o el ala seinclina demasiado, entonces el aire deja de sostener el avino el aerogenerador se frena.

Las aeroturbinas modernas usan la resistencia y la sustentacin del viento no solo para extraer la mxima energa, sinotambin para controlar el funcionamiento de la mquina. As,en los aerogeneradores de paso variable (en los que las pa

las pueden girar sobre s mismas en el buje) basta colocar laspalas en un ngulo en el que encuentren la fuerza suficientepara que comiencen a dar vueltas. Por el contrario, si el viento se vuelve demasiado fuerte, entonces se giran en sentidocontrario y el rotor se ir frenando.

Energa Elica36

E l d l l d fij l j l b j it l l di d l

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

38/180

En el caso de las palas de paso fijo, cuyo anclaje al buje no permite moverlas, el diseo de lapala hace que, llegados a una velocidad de viento alta, sean los propios perfiles los que entrenen prdida, controlando aerodinmicamente la potencia de salida.

La turbina ms grande del mundo: REpower 5 MW

Una torre tan alta como un edificio de 40 pisos, un rotor con un rea barrida mayor queun campo de ftbol y una generacin elctrica con la que abastecer a cerca de 3.500 hogares espaoles. Estas son las proporciones colosales del que, a da de hoy, es elaerogenerador ms grande del mundo: el REpower 5 MW. De momento, slo existe unade estas mquinas y es un prototipo instalado en Brunsbttel (Alemania), en septiembrede 2004, que ya vierte energa a la red elctrica. Est diseada especialmente para par

ques elicos marinos y constituye el lmite tecnolgico al que han llegado hasta ahoralos ingenieros. Fabricada por la empresa alemana REpower, esta turbina instalada en tierra tiene una torre de 120 metros de alto y un rotor de 126 metros de dimetro, que giraa una velocidad de entre 7 y 12 revoluciones por minuto. Una de sus particularidades msinteresantes son sus palas, fabricadas por LM, pues si bien son las ms grandes del mundo con una longitud de 61,5 metros, los materiales con los que estn fabricadas a basede fibra de vidrio y de carbono con resinas sintticas logran que cada unidad pese tanslo 18 toneladas. El aerogenerador est equipado con un innovador sistema de genera

cin de velocidad variable y con cambio de paso independiente en cada pala. La preguntaes: hasta dnde ms pueden crecer los aerogeneradores? Muchos tcnicos piensan quea partir de los 5 MW resulta realmente difcil lograr la viabilidad econmica de las mquinas. No obstante, otros consideran que ste es simplemente un nuevo desafo.

Los molinos de viento se

vuelven gigantesNo hay nada que ejemplaricemejor el salto dado por laenerga elica en los ltimosaos como los cambios experimentados por los propiosaerogeneradores. En s, la tec

nologa bsica no ha variadoen gran medida desde aquellasprimeras turbinas instaladasen Espaa en los aos ochenta. Sin embargo, los molinosde viento han ido aumentando constantemente de tamaohasta convertirse en autnti

cos gigantes. Se ha pasado depequeas mquinas de unaspocas decenas de kilovatiosa colosos de varios miles; esdecir, se ha multiplicado la potencia por cien. De hecho, al

Tecnologa37

fi l d l t di d l d i t l d E b

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

39/180

final de 2004, el tamao medio de los nuevos aerogeneradores instalados en Espaa superabaya los 1.000 kW.

Esta revolucin en el tamao de las turbinas constituye todo un hito de la ingeniera y ha resultado decisivo para lograr el despegue de esta energa renovable. Primero, porque supusomultiplicar la potencia de los parques a la vez que se redu

can los costes por cada kilovatio: con menos mquinas sepoda generar ms energa. Pero tambin porque ha permitido mejorar la eficiencia y la fiabilidad de las mquinas. Lapieza clave, una vez ms, est en el rotor de las turbinas. Parauna misma potencia, pongamos 1.500 kW, la media europeadel dimetro del rotor ha pasado de 65 metros en 1997, a 69en 2000 y 74 en 2003. Esto ha significado tener que izar torrescada vez ms altas y aumentar el gasto en materiales. Sin em

bargo, se ha visto compensado por el incremento de laproduccin de energa como consecuencia del aumento delrea barrida y de la captacin de mejores vientos a mayoresalturas. El resultado? A la vez que ha crecido el tamao de losaerogeneradores, ha descendido el coste por kilovatio de potencia. Hoy en da, el coste de cada kilovatio instalado en unparque elico en Espaa es de unos 940 euros, cuando en1990 era superior a 1.200. Y a esto hay que sumar una mayorprofesionalizacin del sector y la drstica reduccin de losgastos de operacin y mantenimiento, que en los ltimos diezaos se han reducido prcticamente a la mitad.

Sin embargo, se percibe un cierto estancamiento en el crecimiento de la rentabilidad de las nuevas instalaciones por la

Energa Elica38

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

40/180

La evaluacin

econmica de un

parque elico es uncamino largo y

complejo

Aunque sea como una aproximacin, la obtencin de una velocidad media anual delviento en m/s (V) s que permite realizar una estimacin de la produccin neta de electricidad en kWh/ao (E) para un nico aerogenerador, considerado como representativodel conjunto del parque, tomando como referencia el dimetro del rotor en m (D):

Esta frmula aproximada es vlida para aerogeneradores convencionales de paso yvelocidad variable, situados a una altitud de entre 0 y 1.500 metros sobre el nivel delmar, sometidos a un viento que sigue una distribucin de Weibull con un factor de for

ma cercano a 2. La relacin es til para velocidades medias de viento comprendidasentre 7 y 10 m/s si la relacin rea barrida / Potencia nominal (S/PN) se acerca a 2,5;mientras que cuando la relacin S/PN es cercana a 3 las velocidades se hallan entre6 y 8 m/s. En la expresin estn implcitamente consideradas todo tipo de prdidas,mediante un coeficiente global de correccin del 85%: indisponibilidad tcnica, prdidas electromagnticas (incluidos los autoconsumos de la instalacin), prdidas porestela provocadas por el resto de aerogeneradores, estado de conservacin de laspalas y envejecimiento de los equipos, indisponibilidad por causas ajenas a la insta

lacin (mantenimiento de la red elctrica de evacuacin y gestin tcnica delsistema), operatividad de la turbina (estrategias de control, rearranques...) y ajustede la curva de potencia del aerogenerador al emplazamiento. La energa as calculada no vara generalmente ms de un 10% respecto a la que se obtiene en la realidad.

E [2 - (V-7)/4)] D2 V3

39Tecnologa

paulatina desaparicin de los enclaves con vientos de mayor intensidad an no ocupados en el

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

41/180

paulatina desaparicin de los enclaves con vientos de mayor intensidad an no ocupados en elpas. Aunque la aparicin de aerogeneradores de mayor tamao y eficiencia supone tambin aprovechar mejor el territorio disponible (y reducir el impacto paisajstico) y abre la posibilidad de irrenovando los parques mediante la sustitucin de las turbinas antiguas por otras modernas. Unmtodo conocido en ingls como repowering, que se abre paso ya en Alemania o en Dinamarca.

2.3 El parque elico

Evaluacin econmica

Desde que un promotor se lanza a la construccin de un parque elico hasta que los aerogeneradores instalados empiezan a verter energa en la red elctrica suelen pasar ms de cinco aos.

En ese tiempo, habr sido necesario realizar evaluaciones de viento, analizar la viabilidad econmica, redactar el proyecto y el estudio de impacto ambiental, negociar el alquiler de losterrenos, resolver la evacuacin elctrica, conseguir financiacin, lograr todos los permisos administrativos, abrir vas de acceso, cerrar los contratos de compra-venta de la energa, trasladarlas piezas, montar los aerogeneradores, probar los equipos... Se trata sin duda de un largo y arduo camino. Y, adems, caro, pues una instalacin requiere una inversin de decenas o cientosde millones de euros que ha de amortizarse a largo plazo. Por ello, solo se emprender el proyecto si al principio del todo se comprueba que es viable ambiental y econmicamente. Y estodepende, antes que nada, de los vientos que soplen en el lugar seleccionado, de ah la importancia de contar con evaluaciones rigurosas. Un error del 10% en la estimacin de la velocidadmedia puede llegar a suponer desvos del 30% en la produccin de energa.

Existen simulaciones numricas, basadas en modelos fsico-estadsticos, como las que proporciona el programa informtico WASP (Wind Atlas Analysis and Application Program) con las

Energa Elica40

que se pueden calcular distribuciones espaciales de la velocidad del viento y la produccin de

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

42/180

que se pueden calcular distribuciones espaciales de la velocidad del viento y la produccin deenerga esperada a largo plazo en un determinado emplazamiento. Mediante la hbil combinacin en el ordenador de la descripcin detallada del terreno y datos elicos reales, adquiridosdurante perodos de tiempo significativos, validados por estaciones meteorolgicas de referencia cercanas, se obtiene el atlas elico local. Este atlas ser el que se utilice, junto con lascaractersticas de los aerogeneradores seleccionados (curva de potencia y empuje) para calcular la produccin energtica de cada lay-out(distribucin de aerogeneradores) propuesto.

Resulta interesante medir las caractersticas del viento a la altura a la que vaya a situarse el bujede los aerogeneradores y, cuando la zona sea grande o accidentada, simultneamente en variospuntos del emplazamiento. Y no vale slo con una velocidad media, que no deja de ser un promedio de los vientos ms rpidos y ms lentos, y que no describe realmente la distribucin estadsticade la velocidad del viento. De hecho, puede llevar a sobreestimar o subestimar los recursos, puespuede ocurrir que vientos rpidos pero escasos, aporten mucha ms energa que otros lentos muy

abundantes (no hay que olvidar que la energa del viento aumenta con el cubo de la velocidad).

El siguiente paso tras evaluar de forma rigurosa la velocidad del viento y estimar la produccin de energa previsible es analizar la viabilidad econmica del proyecto. Para valorar elproyecto se debe tener en cuenta la inversin necesaria para promover, construir y poner en

marcha la planta, los costes de explotacin a lo largo de lavida operativa de la misma y la previsin de la evolucin enel tiempo del precio percibido por cada kilovatio-hora pues

to en red. Con estos datos y aplicando la tasa impositivacorrespondiente ser suficiente para calcular el beneficioneto estimado anualmente y, aadiendo la amortizacin, losflujos de caja, para calcular ex ante la rentabilidad econmica del proyecto. Y, por tanto, la decisin de seguir adelanteo no con la inversin.

Tecnologa41

De acuerdo con datos facilitados por los propietarios de los parques elicos a las comunidades au

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

43/180

De acuerdo con datos facilitados por los propietarios de los parques elicos a las comunidades autnomas, transmitidos y corroborados por la experiencia de IDAE mediante la participacin ennumerosos proyectos, la inversin total, llevada al momento cero, es decir, cuando inicia su operacin comercial, para un parque tipo en el ao 2005 se establece en 940/MW (IVA no incluido).

Las caractersticas del parque tipo son:

Potencia nominal: 25 MW Potencia unitaria mquina: 1.250 kW

Dimetro rotor / Altura buje: 65 m/60 m

Orografa y accesibilidad: Normal

Lnea de evacuacin: 10 km/132 kV

El desglose porcentual del coste de la inversin es el siguiente: Aerogeneradores: 74%

Equipamiento Elctrico: 17%

Obra Civil: 5%

Varios: 4%

En la partida Equipamiento Elctrico se incluyen los transformadores de BT/MT que normalmente se encuentraninstalados dentro del aerogenerador. Igualmente, se ha con

siderado un captulo que tiene en cuenta la participacin dela Propiedad del parque en la financiacin de la ejecucin denuevas lneas de distribucin/transporte o en la remodelacin y repotenciacin de las ya existentes, incluso alejadasdel parque elico en cuestin, pero necesarias para permitirsu evacuacin.

Energa Elica42

Se supone que el suministro se realiza llave en mano, donde un nico Contratista asume so

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

44/180

Se supone que el suministro se realiza llave en mano , donde un nico Contratista asume solidariamente ante la Propiedad y las entidades financieras el riesgo de ejecucin y puesta enmarcha de la totalidad del proyecto hasta la Recepcin Provisional. Bajo esta modalidad de suministro la Propiedad se inhibe en buena parte del proyecto durante la fase de ejecucin. ElContratista se hace cargo de todo lo necesario para poner en operacin la planta, responsabilizndose del Suministro, Ingeniera, Construccin, Transporte, Instalacin, Pruebas, Puesta enMarcha, Ensayos de Funcionamiento, Direccin del Proyecto, Seguridad y Salud, Control de Calidad, Seguros, Vigilancia, etc. Por su parte, la Propiedad contrata al Director Facultativo y alCoordinador de Seguridad y Salud para asegurarse de la buena marcha del proyecto, as comola Asistencia Tcnica externa durante la fase de construccin. El gasto que conllevan estos tresconceptos se incluye en el apartado Varios, junto con los gastos de promocin del proyectoenumerados ms adelante.

Si se contrata el suministro por partidas el coste total muy probablemente sera menor, aunque

en este caso la Propiedad tendra que supervisar y controlar rigurosamente el desarrollo delproyecto para evitar desviaciones y errores en la planificacin que incrementaran fcilmente elcoste de la instalacin.

Los intereses intercalarios, abonados por la Propiedad para la financiacin del proyecto mediante la contratacin de una pliza de crdito puente durante la fase de construccin, es decir,desde la firma del contrato llave en mano hasta su puesta en marcha, as como los interesesinherentes al prstamo a corto plazo otorgado por las entidades financieras para la financia

cin del IVA de la inversin, que se recuperar despus, se estiman en un coste efectivo del2,5% de la totalidad del proyecto, y estn incluidos capitalizados proporcionalmente en losapartados Aerogeneradores, Equipamiento Elctrico y Obra Civil.

El apartado Varios se financia normalmente con recursos propios e incluye los gastos realizados en la promocin del proyecto: evaluacin y validacin de los recursos elicos, realizacin

43Tecnologa

de estudios de impacto ambiental y arqueolgico, elaboracin de documentacin y proyectos

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

45/180

p y q g , y p y

de ejecucin, tramitacin, relaciones con la administracin, particulares y compaa elctrica,

gestin de compras (elaboracin de especificaciones tcnicas, peticin y adjudicacin de ofer-

tas, contratacin, etc.), obtencin de licencias y permisos, gestin integral del proyecto,

contratacin de asesores tcnicos, legales, de seguros, financieros, etc.

Los gastos de explotacin han sufrido una importante disminucin durante los ltimos aos, altiempo que mejoraba la fiabilidad y disponibilidad de los equipos. En total representan en me-

dia aproximadamente el 22% de la facturacin anual del parque (1,5 c/kWh sobre unos

ingresos, considerando tarifa regulada, de 6,9 c/kWh para 2005), y pueden desglosarse por-

centualmente:

Operacin y Mantenimiento 57%

Alquiler de terrenos 16%

Seguros e Impuestos 14%

Gestin y Administracin 13%

Las cifras expuestas representan los valores medios a lo largo de la vida operativa de la insta-

lacin, estimada en 20 aos. Ha sido considerada una garanta inicial ofertada por el fabricante

(o por el suministrador de la instalacin completa) de dos aos, perodo durante el cual los gas-

tos de O&M son nulos o muy pequeos (solo se facturan los consumibles, el correctivo est

cubierto por la garanta) y son realizados por el Contratista.

La partida de O&M puede desglosarse a su vez en: Aerogeneradores 87%

Resto de instalaciones 13%

Cada uno de estos epgrafes se divide a su vez en gastos de personal, repuestos y consumibles.

Energa Elica44

Rentabilidad del proyecto

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

46/180

p y

La hiptesis realizada para el clculo de la rentabilidad delproyecto (sin financiacin) para el parque tipo, con una produccin media de 2.350 horas anuales equivalentes, enrelacin con los gastos de explotacin es que evolucionarn

de acuerdo con el IPC previsto (2,5%), en consecuencia novariarn en trminos reales a lo largo de su vida.

En cuanto a los ingresos por venta de energa elctrica se ha elegido la opcin tarifa regulada siguiendo una evolucin, durantelos 20 aos de vida til de la instalacin, estimada en un incremento medio anual del 1,4%.

Con los datos anteriores se obtiene una tasa interna de rendimiento (TIR) del proyecto,

sin financiacin, en moneda corriente, despus de impuestos superior al 7% y sin riesgo regulatorio.

Sensibilidad econmico-financiera

Finalmente, si se considera la financiacin y se realiza un anlisis de sensibilidad con las diferentes variables del proyecto se muestra que desde el punto de vista econmico-financiero es:

Extremadamente sensible al precio de venta del kWh producido.

Muy sensible a la produccin y a la relacin Fondos Propios/Fondos Ajenos a Largo Plazo. Sensible a la inversin, a los gastos de explotacin, al tipo de inters del prstamo y a

la duracin del mismo.

Menos sensible a la inflacin (si no se supera el 4%) y al perodo de amortizacin fiscal (atendiendo a lo que marca la legislacin vigente).

Tecnologa45

Composicin y diseo del parque

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

47/180

p y p q

El diseo de cada parque va a depender de las condiciones del viento, de la tecnologa empleada y del proyecto especfico realizado por el promotor, junto con las condicionesimpuestas por los rganos implicados en su aprobacin, fundamentalmente de carcter ambiental y urbanstico. No obstante, toda instalacin de estas caractersticas debe contar con

los siguientes elementos:Terrenos

Los terrenos sobre los que se asientan los parques elicos suelen ser propiedad de municipios o particulares a los que se alquila (el alquiler en promedio ronda el 3,5% delvalor de la energa producida, aunque los lmites oscilan mucho, entre el 1% y el 15%en algunas zonas de las Islas Canarias, dependiendo fundamentalmente del potencial elico y de la voluntad negociadora de las partes). Este alquiler est ayudando muy

positivamente a promocionar la energa elica en las poblaciones rurales. Por otrolado, unas de las virtudes de esta fuente de energa es que la instalacin de los aerogeneradores no impide que se siga aprovechando los terrenos para otros usos, comocampos agrcolas o pastos.

Aerogeneradores

Para sacar el mximo rendimiento a los recursos elicos, los aerogeneradores deben alinearse de forma perpendicular a la direccin predominante de los vientos queproporcionen mayor generacin elctrica. En cuanto a la separacin entre mquinas,sta depender del dimetro de los rotores, la disponibilidad de terreno y la direccinde los vientos dominantes. Generalmente se superan los 2,5 dimetros del rotor paraaerogeneradores situados en una misma hilera y los 7,5 dimetros para aerogeneradores de hileras paralelas. En la fase de construccin debe tenerse en cuenta tambin eltamao cada vez mayor de las aeroturbinas y la necesidad de accesos amplios por los

Energa Elica46

que entren los remolques con las piezas y las gras de montaje para elevar gndolas con

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

48/180

pesos del orden de las 100 toneladas (y en un futuro prximo superiores).

Infraestructura elctrica

Un parque elico requiere toda una infraestructura elctrica para recoger la energa delos aerogeneradores (normalmente a 690 voltios de tensin) y llevarla hasta la lnea de

distribucin de la compaa elctrica ms adecuada o hasta las grandes lneas detransporte de REE (de hasta 400.000 V). En instalaciones de poca potencia la evacuacin se realiza a la tensin de generacin de los aerogeneradores hasta untransformador que eleva la tensin hasta la existente en el punto de conexin, siendolas prdidas elctricas importantes. En grandes instalaciones, en cambio, se suelenagrupar por sectores los aerogeneradores, existiendo distintos transformadores. En estos casos se necesitan lneas de media tensin areas, de unos 30.000 V, que van

desde los transformadores hasta una subesta

cin central del parque, donde se eleva latensin hasta alcanzar la de la distribucin general de la compaa elctrica. Con el objeto dereducir el impacto visual que ocasionan en elpaisaje los centros de transformacin dispersospor el parque es habitual que los aerogeneradores incorporen en su interior el transformadorelevador de baja a media tensin -BT/MT- (disminuyndose las prdidas elctricas peroincrementndose el coste de la inversin) y mediante lneas subterrneas llevar la energaproducida hasta la subestacin central del parque elico.

47Tecnologa

Infraestructura de control

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

49/180

Un operador

puede seguir en

su pantalla todoslos pormenores

del parque elico,

detectando en el

acto cualquier

incidencia

Aunque un parque elico est hoy totalmente automatizado y no requiere la intervencin humana para funcionar, a partir de cierto tamao estas instalaciones cuentan conun centro de control que recibe y analiza todos los datos de funcionamiento y ambientales registrados por los aerogeneradores. De este modo, un operador puede seguir en

su pantalla de ordenador todos los pormenores del parque o detectar cualquier incidencia, lo que resulta muy til para optimizar su operacin. Los valores captados sirventambin para generar bases de datos histricas del funcionamiento del parque, que sonfundamentales para implementar y poner a punto el programa de mantenimiento predictivo de la instalacin.

Otras dependencias

La instalacin suele contar adems con algn almacn donde guardar repuestos, consumibles y herramientas y donde acumular el aceite usado de los aerogeneradores. Este es elresiduo ms importante generado por una instalacin, ya que cada 18 meses se debe renovar el aceite de las mquinas.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

50/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

51/180

3La energaelicaen el mar

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

52/180

51

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

53/180

3La energaelicaen el mar

3.1 Los recursos elicos en el mar

Con cerca de 600 MW acumulados al finalizar el ao 2004,los parques elicos marinos representan todava una proporcin pequea de la potencia instalada en el mundo. Noobstante, la industria elica europea es consciente de queestas instalaciones marinas constituyen uno de los grandes

desafos actuales y una de las reas con ms proyeccin defuturo. Se han llevado a cabo diversos estudios para evaluarlos recursos elicos de los mares europeos: algunos estimanen unos 3.000 TWh/ao6 la cantidad de energa que se podra extraer, y de ellos, 140 TWh/ao en Espaa. Otrosrebajan este clculo a alrededor de 500 TWh/ao7 en el continente y 7 TWh/ao en Espaa, lo que sigue siendo un valorapreciable. En cualquier caso, el dato que mejor refleja el po

tencial de esta tecnologa es que en la actualidad son ya ms

6 Garrad Hassan; Germanischer Lloyd; Windtest (1995).7 Concerted Action on Offshore Wind Energy in Europe. Delft University

et al. 2001.

Energa Elica52

de 20.000 los megavatios propuestos en los mares del norte de Europa. Greenpeace8, por suparte estima que podra satisfacerse un 23% de la demanda elctrica prevista en la UE 15 para

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

54/180

parte, estima que podra satisfacerse un 23% de la demanda elctrica prevista en la UE-15 parael ao 2020 si para entonces se tienen instalados en las costas 240 GW (720 TWh/ao).

Por qu en el mar? Las condiciones especiales del medio marino suponen importantes ventajas para el aprovechamiento de la energa elica:

En el mar la rugosidad superficial es muy baja en comparacin con el medio terrestrey no existen obstculos que puedan reducir la velocidad del viento. Esto favorece la circulacin del viento a mayores velocidades y hace innecesario el tener que subir laaltura de la torre ms de lo que obligue la suma del semidimetro del rotor y la alturamxima de la ola prevista. Por lo general, los vientos van ganando en velocidad al separarnos de la costa.

El recurso elico es mayor y menos turbulento que en localizaciones prximas en lneade costa sin accidentes geogrficos. La existencia de menor turbulencia ambiental enel mar disminuye la fatiga a la cual se encuentra sometido un aerogenerador aislado,y aumenta su vida til.

Las reas marinas disponen adems de enormes espacios donde colocar aerogeneradores, lo que ofrece la posibilidad de instalar parques mucho ms grandes que entierra. El parque de Arklow Bank, en Irlanda, en el que participa la empresa espaolaAcciona, tiene proyectado ampliarse a 520 MW, pero hay propuestas en Alemania y enFrancia para crear instalaciones de ms de 1.000 MW.

La vastedad de este medio, unido a su lejana con los ncleos de poblacin, consiguereducir tambin el impacto visual sobre el paisaje.

8 Sea Wind Europe. Greenpeace. 2004

La energa elica en el mar 53

Su ubicacin lejos de lugares habitados permitesuavizar las restricciones impuestas por las autori

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

55/180

suavizar las restricciones impuestas por las autoridades ambientales en relacin con la emisin ypropagacin de ruido e incrementar la velocidad depunta de pala, con la correspondiente disminucinde su peso y de las estructuras que las soportan,

consiguiendo una reduccin significativa del costede fabricacin del aerogenerador en su conjunto.

Sin embargo, no todo es tan sencillo; de ser as, habra hoymuchos ms megavatios offshore en funcionamiento. Estasinstalaciones marinas tienen tambin importantes desventajas respecto a las terrestres:

La evaluacin del recurso elico en la Zona de Dis

continuidad Costera (< 10 km) es ms compleja ymucho ms cara que en tierra.

No existen infraestructuras elctricas que conectenlas reas con mayores recursos elicos en mitad delmar con los centros de consumo. La situacin es semejante a lo experimentado por el sector del gasnatural cuando descubrieron importantes yacimientos de este recurso en el Mar del Norte, antes de quehubiese gasoductos con los que poder trasladarlosal continente.

Los costes de la cimentacin y las redes elctricasde estas instalaciones encarecen en gran medida la

Energa Elica54

tecnologa offshore: si en tierra los aerogeneradores suponen del orden del 75% de lainversin total de un parque elico, en el mar representan aproximadamente un 55%.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

56/180

La tecnologa

de energa

elica marina

ha progresadoconsiderablemente

en los ltimos

aos

inversin total de un parque elico, en el mar representan aproximadamente un 55%.Por su parte, el coste de la obra civil en un parque elico marino tipo se estima en un20% del total (frente al 5% en tierra firme) y el de las infraestructuras elctricas en otro20% (15% en tierra).

Las limitaciones de acceso y las dificultades para trabajar en medio del mar en la fasede montaje y en el mantenimiento de la instalacin.

El aumento de los costes y dificultades de construccin, segn el proyecto vaya alejndose de la costa o aumente la profundidad marina, siendo este ltimo uno de losprincipales argumentos esgrimidos para justificar la nula penetracin de la energa elica marina en Espaa (pues la mayora de las aguas superan la profundidad mximaeconmicamente viable en la actualidad: 25 metros).

Debido a la mayor propagacin de las turbulencias por la baja rugosidad del mar, el

efecto provocado por la propia estela de los aerogeneradores sobre el resto de las mquinas de un parque elico es ms importante en este medio que en tierra, lo quedisminuye la vida til de las turbinas. Para evitarlo, las mquinas requieren ms separacin entre ellas y esto implica un aumento de la inversin.

3.2 Evolucin de la tecnologa mar adentro

A pesar de la lenta cadencia de implantacin de las instalaciones offshore, lo cierto es que la tecnologa de energaelica marina s que ha progresado de forma considerable enlos ltimos aos. Los aerogeneradores han llegado hasta los5 MW de potencia nominal y han incorporado mejoras para el

La energa elica en el mar 55

trabajo en el mar, como una mayor velocidad punta de pala (con palas ms delgadas y menospesadas) y un mayor equipamiento en las gndolas para mejorar el trabajo de mantenimiento

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

57/180

p ) y y q p g p j j(helipuertos).

Los avances conseguidos hasta la fecha estn esperando para ser implementados en los grandes proyectos elicos marinos. Los objetivos a conseguir para los nuevos desarrollos de grandes

aerogeneradores marinos en cuanto a caractersticas tcnicas son: 25 kg de peso de gndolams rotor (top head mass) por cada m2 de rea barrida y 50kg por kW de potencia nominal.

Las mayores limitaciones de las mquinas son de tipo logstico: el traslado de las piezas y el montaje en alta mar. Encualquier caso, hoy el gran desafo de las instalaciones maradentro sigue siendo reducir los costes de las cimentaciones,de las que existen distintas variantes: monopilotaje, trpode,

de gravedad y flotante. Las de monopilotaje son las ms utilizadas para aguas de profundidad media (hasta 25 metros),las de gravedad para profundidades pequeas (de menos de5 metros) y las de trpode para mayores profundidades (hasta 50 metros). Por su parte, las flotantes son todava unaincgnita, pero pueden ser la solucin para aquellas zonasde aguas ms profundas. Hasta la fecha todos los parqueselicos marinos instalados no superan los 20 metros de profundidad y su distancia a la costa es menor de 15 km.

Para disminuir al mximo las prdidas electromagnticas en losparques elicos marinos debido a su gran tamao y a las considerables distancias entre el lugar de generacin y los puntos de

Energa Elica56

consumo, se est analizando la posibilidad de generar en continua y realizar el transporte a muyalta tensin tras la correspondiente transformacin (HVDC o High Voltage Direct Current).

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

58/180

p ( g g )

El primer parque elico en el mar se construy en 1991 en Dinamarca. Es el de Vindeby, en elMar Bltico, una instalacin de 4,95 MW, compuesta por once aerogeneradores Bonus (hoySiemens) de 450 kW. Entonces, la inversin necesaria fue de 2.200 /kW. Ms de una dcada

despus, en 2002, se construy tambin en este pas uno de los mayores parques elicos marinos de la actualidad, el de Horns Rev, que tiene 80 aerogeneradores Vestas de 2 MW quesuman una potencia de 160 MW, y el coste haba descendido a unos 1.700/kW, aunque la modificacin temprana de las mquinas tras su instalacin, por un defecto de diseo, implic eldesmontaje de la totalidad de los generadores y transformadores elctricos para su reparacinen tierra firme, incrementando la inversin de forma considerable, cuyo coste, asumido porVestas, puso en un serio aprieto a esta compaa. La inversin sigue siendo mucho ms altaque para una instalacin en tierra, aunque con una tendencia decreciente.

Parques elicos marinos en las costas espaolas

A fecha de hoy no hay ningn parque elico marino en aguas espaolas. Y, a pesar deexistir varios proyectos propuestos, en especial en las costas de Cdiz y del Delta delEbro, stos se estn encontrando con muchos obstculos. En el caso de Cdiz, la empresa EHN (hoy propiedad del grupo Acciona) present un proyecto para construir un parque(asociado a la acuicultura) de 273 aerogeneradores y 983 MW de potencia. Otra firma,Capital Energy, plante instalar 540 MW. Y una filial de la empresa alemana Unweltkontor, que actualmente ha cedido los proyectos al grupo Elecnor, propuso cinco parques

La energa elica en el mar 57

marinos de 50 MW cada uno. Solo estos parques marinos suman 1.773 MW, ms de cinco

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

59/180

veces la potencia instalada a finales de 2004 en toda Andaluca en tierra firme. Sin embargo, estos proyectos han sido recibidos con mucho recelo por parte de las poblacioneslocales, en especial los pescadores, que piensan que las grandes construcciones costeraspueden perjudicar a los recursos pesqueros o a la navegacin y, por este motivo, se opo

nen frontalmente a ellas. Y esto a pesar de que los clculos de los promotores reflejan queestas instalaciones supondran ms de 1.500 nuevos empleos en la comarca.

Al margen de estos intentos, lo cierto es que la extensin del litoral espaol, la localizacin geogrfica de la Pennsula Ibrica y los altos recursos elicos aprovechables tierraadentro, posibilitan la existencia de fuertes corrientes areas sobre el mar. Sin embargo,la compleja orografa del fondo del mar, las fuertes corrientes marinas, las actividadestursticas, pesqueras y otros condicionantes, junto con la inexistencia de estudios eli

cos detallados, imposibilita presentar cifras estimativas sobre el potencial tcnicamentedisponible. Aun as, se calcula que en alguno de los emplazamientos se superaran fcilmente las 3.000 horas anuales equivalentes.

La instalacin de estos parques implica un aumento sustancial de la inversin inicial, estimada en aproximadamente un 50% para localizaciones ubicadas a 15 kilmetros de lnea decosta con 15 metros de profundidad media, as como de los costes de operacin y mantenimiento, en un porcentaje parecido, respecto a las instalaciones convencionales ubicadas entierra. Adems, requerirn un importante esfuerzo en las reas de diseo, planificacin, instalacin y explotacin, ya que el desarrollo de una tecnologa propia en nuestro pasnecesita unos plazos prudenciales que permitan trasladar la experiencia adquirida en losparques convencionales, mediante la incorporacin de las innovaciones pertinentes.

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

60/180

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

61/180

4Otros usos yaplicaciones

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

62/180

61

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

63/180

4Otros usos yaplicaciones

4.1 Generacin elctrica a escala mini

Si bien los aerogeneradores se han vuelto cada vez ms grandes,hay una variante de mquinas que se han negado a crecer. Sonlas turbinas de una potencia inferior a los 10 kW, una de las joyasde los defensores de la generacin elctrica a escala mini.Aunque la produccin de energa de esta tecnologa es limitada

puede ser suficiente para cubrir pequeos consumos, y tiene unbuen nmero de ventajas con respecto a la gran elica:

Puede suministrar electricidad en lugares aislados yalejados de la red elctrica.

Causa mucho menor impacto visual que las mquinas grandes.

Genera la energa junto a los puntos de consumo,

por lo que reduce las prdidas. Es accesible a muchos usuarios, sin apenas necesitar obra civil, y su instalacin es sencilla.

Funciona con vientos moderados y no requiere estudios de viabilidad complicados.

Energa Elica62

En Espaa, los pequeos aerogeneradores son sobre todo utilizados para el autoconsumo deedificaciones aisladas. Adems, suelen ir acompaados de paneles solares fotovoltaicos for

d t d i t hb id di d l bi i d l d l

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

64/180

mando parte de pequeos sistemas hbridos que, por medio de la combinacin de la energa delsol y el viento, permiten garantizar el suministro elctrico. Estos sistemas, bastante fiables, incluyen unas bateras donde se almacena la energa sobrante para cuando no haya viento ni sol.

Otra posibilidad consiste en utilizar estas mquinas para producir energa y verterla a la red elctrica aunque su costeresulta prohibitivo, al igual que en las instalaciones de media potencia (entre 10 y 100 kW). Esta opcin est muy pocodesarrollada en Espaa; sin embargo, esto podra cambiar conunas condiciones ms favorables en la retribucin de la ventade la electricidad, similares a las de la energa fotovoltaica.

Tcnicamente, estas aeroturbinas tienen una estructura si

milar a las grandes, solo que su diseo es mucho mssimple (sistemas de orientacin pasivos, generadores elctricos robustos de bajo mantenimiento, ausencia demultiplicadores...). Su sencillez de funcionamiento hace queestas pequeas instalaciones puedan ser atendidas por lospropios usuarios.

4.2 Bombeo de agua

Aparte de la generacin elctrica, la tecnologa elica puedetener otras importantes aplicaciones. Tal es el caso de la extraccin de agua del subsuelo, para lo que resultan

Otros usos y aplicaciones 63

El ejemplo de California

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

65/180

En la costa oeste de Estados Unidos, los californianos que estn meditando instalar unaerogenerador de pequea potencia pueden entrar en Internet y consultar directamentelos mapas de viento suministrados online por la Comisin de la Energa de California(CEC). El permiso para la instalacin es sencillo y las normas estn totalmente estandarizadas. Entre otros requisitos, la mquina debe contar con el certificado de la CEC, laaltura de la torre tiene que cumplir los mximos establecidos por las ordenanzas municipales, en funcin de la superficie de la finca donde se instale, y ha de avisarse a losvecinos que vivan 100 metros alrededor. Luego se conecta a la red elctrica y se colocaun contador especial que descontar los kilovatios-hora consumidos a los producidos. Laenerga generada de ms al final de cada perodo ser pagada al dueo del aerogenerador al mismo precio de venta al consumidor o a un porcentaje cercano.

especialmente interesantes los molinos multipala de bombeo, unas mquinas que no han cambiado prcticamente desde hace ms de un siglo. Estas aerobombas, cuyo par de arranque esalto, funcionan bien con vientos flojos o medios, muy estables y poco racheados. Por lo general, cuentan con un nmero de palas entre 12 y 24, aunque pueden tener ms, y su mximorendimiento aerodinmico alcanza el 30% (50% del lmite de Betz), mantenindose dicho valorprcticamente constante desde el arranque hasta una velocidad de viento incidente de 12 m/s,

en la que se alcanza la mxima potencia, para despus disminuir rpidamente hasta la paradadel molino a unos 20 m/s.

Este tipo de mquina presta servicios importantes en las regiones con velocidades mediasanuales entre los 4 y los 5 m/s, aprovechando principalmente los vientos de velocidades comprendidas entre los 3 y los 7,5 m/s.

Energa Elica64

Las instalaciones de molinos multipala suelen emplearse en explotaciones agropecuarias aisladas cuyas necesidades de agua no sean elevadas, ya que su limitada potencia impide suaplicacin con caudales grandes o a mucha profundidad Un molino de 5 m de dimetro espe

7/16/2019 10374 Energia Eolica_06

66/180

aplicacin con caudales grandes o a mucha profundidad. Un molino de 5 m de dimetro, especialmente indicado para captar caudales medios, a 7,5 m/s es capaz de impulsar 8.000 litrosde agua por hora desde una profundidad de 50 metros.

El sistema de funcionamiento es muy sencillo: El molino comienza a trabajar a partir de vientos de 3 m/s y la rotacin de la rueda multipala acciona solidariamente, a travs de la biela ylos vstagos, la bomba de pistn colocada en el fondo del pozo del que se quiere extraer elagua. La bomba cuenta con un pistn y un sistema de vlvulas que van impulsando el agua porel interior de los tubos hasta que sta sale finalmente a la superficie. Es comn que la aerobomba se encuentre conectada a un depsito donde almacenar el agua. Si el viento aumentarasu velocidad de golpe, un sistema automtico frenara la rueda para evitar daos.

Aunque esta es la tecnologa ms difundida existen otras posibilidades para bombear agua como

los aerogeneradores con electrobomba sumergida o con accionamiento mecnico directo sobreuna bomba de eje vertical o las aeroturbinas basculantes con accionamiento oleohidrulico.

4.3 Hidrgeno verde

El hidrgeno, la sustancia ms abundante en la naturaleza, que almacena la mayor cantidad deenerga por unidad de peso, puede ser el combustible que destrone al petrleo, pero tiene un in

conveniente: no se encuentra libre. Para obtenerlo se requiere gran cantidad de energa. La energaelica ya ha demostrado que puede generar tanta electricidad como se quiera, y sin contaminar,pero tiene tambin un inconveniente: como depende del viento no siempre produce la energacuando se necesita. Ahora bien, por qu no juntar estos dos elementos? Los expertos estn deacuerdo en que la combinacin del hidrgeno con las energas renovables puede representar

Otros usos y aplicaciones 65

la revolucin energtica del siglo XXI: el hidrgeno verde. En el caso de la elica, cuando hayaviento se podra utilizar la elect