E3: Energía, Ecología, Economía

El potencial de las energías renovables:                                el reto de la intermitencia eólica

Dr. Luca Ferrari

No es casualidad que, entre las fuentes renovables, la energía hidroeléctrica y la geotermia hayan sido las que se desarrollaron primero desde el siglo pasado. De hecho, son las fuentes que pueden proporcionar energía de manera constante y controlada compitiendo, así, con la generación por medio de combustibles fósiles. En cambio, las otras dos fuentes que han venido creciendo en la última década, la solar y eólica, son intermitentes y no controlables, lo que hace problemática su integración a la red eléctrica, donde una demanda variable tiene que ser satisfecha constantemente incrementando o disminuyendo la generación.

En el caso de la energía eólica, la variación en la generación eléctrica puede ser enorme y por esta razón los parques eólicos se han ubicado en áreas donde el viento sopla de manera mas continua, ya sea en la zonas costeras o mar adentro, como en el caso de Dinamarca e Inglaterra. Aún así, el factor de carga de la energía eólica (la energía generada durante un año con respecto a la energía generada si hubiera trabajado continuamente durante ese mismo período) raramente rebasa 30 %, lo que se traduce en un mayor costo de producción y en la necesidad de compensar las bajas, mediante la generación con gas natural o combustóleo.

Para obviar este problema, se ha propuesto que la energía excedente se almacene en forma de energía potencial hidráulica, esto es, usar la energía eléctrica que excede la demanda producida durante periodos de viento sostenido para bombear agua en reservorios conectados a plantas hidroeléctricas, que son puestas en operación cuando el viento no sopla. Esta propuesta ha sido probada en un proyecto piloto en la Isla de El Hierro, la más occidental del archipiélago de Canarias, España.

Por muchos años, la isla obtuvo su electricidad de una planta de diésel con una capacidad de 11.36 MW y cuyo costo de producción era de 0.242 Euros por kWh. Después de una larga espera, a finales de junio de 2015, la isla inauguró su nuevo sistema de energía renovable, que se preveía iba a sustituir por completo la generación con diésel, por medio de un sistema híbrido eólico e hidráulico permitiendo, así, eliminar 8700 toneladas de emisiones de CO2 y ahorrar 1,8 millones de Euros en costes de combustible cada año. El sistema tiene tres componentes básicos: un parque eólico de 11,5 MW, un reservorio inferior de 150,000 metros cúbicos a 56 metros de altura, cuya agua es bombeada a un reservorio de 380,000 metros cúbicos ubicado a 709 metros de elevación.

A un año de su funcionamiento, la central, llamada Gorona del Viento, ha demostrado la factibilidad de la propuesta, pero no ha podido cumplir con las expectativas. Las cuentas que arroja este experimento indican que, en un año, la central ha suministrado solo 34,6 % de la demanda eléctrica de la isla de El Hierro generando electricidad renovable a un costo probablemente cercano a 1.00 Euro por kWh. Si se toma en cuenta el mes de julio de 2016, la generación promedio sube a 37.8%, sin embargo, esto se debe a que el viento sopla más sostenidamente en junio, julio y agosto, meses en donde se ha podido llegar a producir hasta 67 % de la energía por medio de fuente renovables y se ha llegado a producir 100 % hasta por dos días. Los periodos de menor viento durante los meses invernales, por su parte, hacen que el promedio baje significativamente. Un estudio científico reciente indica que la central no podrá producir más de 46 % de la energía eléctrica total que requiere la isla, principalmente porque el sistema de reservorios hidroeléctricos no puede producir más de dos días si no hay viento.

Por otro lado, el estudio indica que Gorona del Viento pierde 29 % de la energía, ya que producir un 1 Mwh de electricidad con agua requiere gastar un total de 1,4 Mwh de electricidad eólica. Lo anterior, indica que para alcanzar 100 % de generación eléctrica, se necesitaría ampliar mucho más la capacidad de las dos plantas, pero ya en la actualidad los costos de generación son ya aproximadamente el triple que la generación solo con diésel. La lección que nos enseña este experimento es que si bien es posible alimentar la red eléctrica sólo con fuentes renovables sin contribución de los combustibles fósiles, el costo de esta sustitución es muy elevado, demasiado alto para continuar con el consumo energético actual de los países desarrollados, por lo que en el futuro tendremos que hacer un uso más parsimonioso de la energía.

Gorona del Viento

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Dr. Luca Ferrari 

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