El potencial de la energía eólica

El potencial tecnológico de la energía eólica, es decir, la cantidad de energía que podría obtenerse del viento, se puede obtener midiendo la velocidad del viento en miles de estaciones repartidas a lo largo y ancho del planeta. Con las estadísticas de estas velocidades se evalúa qué sitios son accesibles a los molinos y la energía que se podría extraer de ellos. Con este tipo de cálculo, se llega a un potencial tecnológico de la energía eólica de 50 a 100 TW (TW = teravatio = 1.000.000 MW).

A partir de este potencial tecnológico se ha evaluado el potencial económico y/o sostenible, restringiendo el potencial tecnológico en virtud de barreras económicas y/o de criterios ecológicos, por ejemplo, no poner parques eólicos en parques naturales, o en sitios en los que económicamente no sean suficientemente rentables. Otros estudios añaden además restricciones temporales, en escenarios que se consideran realistas y posibles mediante las políticas adecuadas. Los resultados de estos estudios varían bastante, pero en los estudios más recientes podríamos hablar de una horquilla factible tras las restricciones económicas, sostenibles y políticas de 1-7TW para antes del 2050. Por ejemplo, un escenario que mantuviera el crecimiento actual de la instalación de parques eólicos, nos llevaría a superar los 4TW de producción eléctrica para el año 2030. Como actualmente hay instalados en el mundo unos 240.000 MW (0,24 TW), y la potencia media eólica producida es de 45.000 MW (0,045 TW), quiere decir que queda todavía, según este cálculo, mucho potencial a la energía eólica.

En conclusión, la energía eólica parece la fuente renovable ideal para una transición renovable factible y asequible desde las energías fósiles, mitigando además los efectos del cambio climático.

Sin embargo, un artículo científico publicado en 2011 y escrito por Carlos de Castro, Margarita Mediavilla, Luis Javier de Miguel y Fernando Frechoso de la Universidad de Valladolid, acerca de los límites fisico-tecnológicos de la energía eólica, titulado Global wind power potential: physical and technological limits, viene a enfriar estas perspectivas.

En él, los autores señalan que el método de cálculo usado hasta ahora tiene un fallo fundamental, ya que viola el principio de la conservación de la energía, ya que este método desprecia la extracción de la energía cinética del viento que suponen los molinos eólicos.

Así pues, los autores parten de la ley de la conservación de la energía (la potencia que se disipa en los vientos del mundo es aproximadamente constante). Toman estudios sobre la cantidad de esa energía total de todos los vientos en toda la atmósfera, para concluir que es de unos 1200TW. Calculan cuanta de esa energía se disipa en los primeros 200 metros (la accesible a los molinos), y llegan a la conclusión que es de unos 100 TW.

No sería accesible razonablemente más del 80% de esos 100TW, porque hay que excluir las zonas de baja velocidad, las zonas muy alejadas (el océano profundo, la Antártida, que por cierto es el continente más ventoso), etc.

Pero es que además, resulta que de un frente de viento de 200 metros de altura, más de la mitad de su energía nunca pasa por la zona de las aspas, además más de la mitad de la energía cinética que sí interactúa con los molinos no se transforma en electricidad neta, además los molinos hay que espaciarlos para evitar sombras y que el rendimiento del parque baje mucho, etc., total que cualquiera que haga sus propios cálculos llegará a la conclusión de que nunca llegaremos a transformar en electricidad ni el 1% de esos 100 TW. Conclusión: el límite técnico es 1TW, a partir de ahí viene el límite económico-ecológico y demás, siempre menor. Con el crecimiento actual de la energía eólica (25 %), se llegará a este límite técnico en menos de 15 años.

Para llegar a esta cifra, los autores aplican diversos coeficientes a la energía eólica total:

f1 = energía en la parte más baja de la atmósfera = 0,083
f2 = restricciones geográficas < 0,2
f3 = energía del viento que interactúa con las paletas < 0,3
f4 = áreas con una energía eólica razonable = 0.5
f5 = energía del viento con velocidades válidas (entre 2,5 y 25 m/s) = 0,75
f6 = eficiencia de la conversión de la energía cinética en energía eléctrica = 0,5

En un parque eólico, la superficie útil de cada molino es S1. Si todos los molinos están en una superficie plana, cada uno de ellos ocupa una superficie S1 + S2, donde S2 es la superficie no ocupada por las aspas. Por otra parte, aunque el parque tenga varias líneas de turbinas, habrá una superficie, S3, entre los molinos, donde el flujo del viento es libre. De manera que el coeficiente a aplicar, para medir el efecto de la superficie útil, será f3 = S1 / (S1 + S2 + S3)

Por supuesto el límite accesible será menor si decidimos que no ponemos parques en zonas de viento de clase 3 porque resulta muy caro, o si no destinamos el suficiente capital en I+D para aproximarnos al límite de Betz o al diseño de molinos capaces de producir electricidad en horquillas más altas de velocidades… Y pueden existir otros límites no considerados aquí, como la escasez de neodimio para imanes permanentes de altas prestaciones que hagan subir los precios de la electricidad eólica o que se busquen motores y bobinados más baratos pero menos eficientes…

Más bien pronto que tarde, unos parques eólicos interactuarán con otros, y si en España, por ejemplo, se tratara de estrujar al máximo sus vientos, resulta que en Francia y Alemania sus parques comenzarían a rendir menos, porque los vientos españoles resulta que son muchas veces los mismos que terminan soplando en Francia (la misma molécula que pasó por Madrid puede terminar en París antes de acabar el día).

Según los autores, pues, el potencial eólico se ha sobrestimado en uno o dos órdenes de magnitud, y los resultados obtenidos, si son ciertos, hacen pensar que la energía eólica no superará nunca el 10% del consumo que hoy tenemos de energía fósil.