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Energía

Diseños novedosos para hacer avanzar la energía eólica

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El uso de nueva tecnología, además de mejores algoritmos de control y comunicaciones, está mejorando el rendimiento de las turbinas eólicas.

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 07 Febrero, 2013

En la superficie, las turbinas eólicas no han cambiado mucho desde hace décadas. Sin embargo, se han vuelto mucho más inteligentes y considerablemente más grandes, lo que ha ayudado a aumentar la cantidad de electricidad que pueden generar y a reducir el coste de la energía eólica.

La nueva turbina 2.5-120 de GE, anunciada la semana pasada, es un ejemplo de todo esto. Su potencia de salida máxima, 2,5 megavatios, es menor que la de la turbina de 2,85 megavatios que viene a reemplazar. Pero durante el transcurso de un año puede generar un 15 por ciento más de kilovatios-hora. Unas matrices de sensores combinadas con mejores algoritmos de control y supervisión de la turbina permiten que siga girando en ocasiones en las que las generaciones anteriores de turbinas eólicas se hubiesen tenido que apagar.

La tecnología es parte de una tendencia que ha hecho que la energía eólica sea casi tan barata como la procedente de los combustibles fósiles. En 1991, la energía eólica costaba 15 centavos de dólar (11 céntimos de euros) por kilovatio-hora. El coste ha bajado a 6,5 ​​centavos de dólar (4,8 céntimos de euros) por kilovatio-hora, señala Ryan Wiser, líder adjunto del grupo de Mercados y Políticas Eléctricas del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en Berkeley, California (EE.UU.). Se espera que las nuevas plantas de energía de gas natural generen electricidad a alrededor de 6,5 centavos de dólar por kilovatio-hora.

Una nueva generación de turbinas eólicas más productivas que será lanzada este año podría hacer que el viento fuera finalmente ampliamente competitivo con los combustibles fósiles.

De hecho, el mes pasado el Consejo de Fiabilidad Eléctrica de Texas (EE.UU.), señaló que los últimos datos sobre el rendimiento de turbinas eólicas y costes sugieren que la energía eólica probablemente sea más rentable que el gas natural en los próximos 20 años, y podría representar la mayor parte de la nueva capacidad de generación añadida durante ese tiempo en Texas. Antes de que el consejo tuviera en cuenta los datos más recientes, esperaba que toda la nueva generación provendría de plantas de gas natural.

El mayor impacto en la producción de electricidad proviene del hecho de aumentar el tamaño de las turbinas eólicas. Aumentar el tamaño de las aspas de una turbina, y hacer que la torre sea más alta, permite capturar más viento, especialmente a bajas velocidades. Fabricar turbinas eólicas de mayor tamaño es cada vez más difícil, en parte porque sus dimensiones han aumentado tanto que las condiciones del viento en el punto más alto de barrido de las aspas pueden ser muy distintas a las del punto más bajo. Para compensar la diferencia, GE ha tenido que desarrollar algoritmos de control que respondan a la información recogida por varios sensores durante el giro de las aspas. Esto ha ayudado a la compañía a pasar de un rotor eólico de 100 metros de diámetro a uno de 120 metros.

Evitar el tiempo de inactividad tras los fallos mecánicos también ayuda a aumentar la producción de electricidad. Si ocurre cualquier problema con una turbina de viento, a menudo se apaga hasta que los técnicos llegan a su ubicación, suben a la torre para evaluar el problema y, a continuación, realizan las reparaciones, un proceso que puede ser especialmente difícil y llevar mucho tiempo puesto que las granjas eólicas están situadas a menudo en zonas remotas. Con su último diseño, GE ha colocado sus turbinas de viento en red para hacerlas más resistentes. Por ejemplo, si el hielo congela el indicador de velocidad del viento en una turbina y hace que falle, la turbina puede utilizar datos de otra turbina cercana (y unos algoritmos realizan las correcciones pertinentes para compensar las diferentes localizaciones de las turbinas), eliminando la necesidad de apagarla.

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) en Golden, Colorado (EE.UU.), está estudiando de qué modo las turbinas dentro de un parque eólico podrían ajustar su producción de energía para maximizar la potencia de salida de toda la granja. Por ejemplo, si algunas turbinas de viento en el frente de un parque eólico produjeran menos energía de la que son capaces, esto podría dejar más viento para las otras turbinas. "Se trata de dejar de pensar en las turbinas eólicas de forma individual y tener en mente toda la planta de energía", asegura Fort Felker, director del Centro Nacional de Tecnología Eólica en el NREL.

Hace poco más de una década, un parque eólico típico con 2,5 megavatios de turbinas eólicas generaba menos de 4 millones de kilovatios-hora de electricidad al año. GE señala que sus nuevas turbinas eólicas generan 10 millones de kilovatios-hora al año, es decir, que han multiplicado más del doble la producción de electricidad. (El aumento de potencia de salida ayuda a bajar el precio por kilovatio-hora, siempre que el coste de la turbina instalada no aumente proporcionalmente).

Los avances tecnológicos puede que hayan bajado el precio del viento y lo hayan llevado al alcance de la energía procedente de combustibles fósiles, pero la escala del viento estará limitada por la capacidad de la red para manejar la intermitencia inherente. Los diseños de turbinas eólicas inteligentes también están teniendo en cuenta ese factor. La nueva turbina de GE incluye una batería de respaldo. Los nuevos algoritmos, junto con un software de predicción del tiempo, determinan en qué momento almacenar energía en la batería y cuándo enviarla a la red. Como resultado, los operadores de parques eólicos pueden garantizar la potencia de salida, pero solo durante 15 minutos cada vez. Para que la energía eólica pueda llegar a proporcionar una gran parte del suministro total de electricidad, podría ser necesario almacenar energía equivalente al suministro de varias horas, o de lo contrario habrá que seguir usando fuentes de respaldo como por ejemplo las plantas de gas natural.

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