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08 octubre 2018

Energía eólica (II): de la Segunda Guerra Mundial hasta hoy

Cambio Climático | Recursos Naturales
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En un texto previo he descrito la evolución de la tecnología eólica desde los primeros tiempos de los que se tiene constancia documental (hacia el 5000 a. C.) hasta los años anteriores a la Segunda Guerra Mundial, en este artículo prosigo con el estudio desde ese momento hasta la actualidad.

Desde la Segunda Guerra Mundial hasta el comienzo del siglo XXI

Podemos constatar que la tecnología eólica experimentó enormes cambios y progresos debido a razones muy diferentes en dos países muy alejados entre sí: Dinamarca y Estados Unidos. En el primero, motivado por el deseo de los sucesivos gobiernos de posguerra de continuar promoviendo un sistema de generación de energía de carácter distribuido por el territorio y por lo tanto, independiente de grandes centrales de generación con una red de distribución acorde; como vimos en el artículo anterior, este esfuerzo ya se había iniciado en los primeros decenios del siglo XX. De otra parte, en los Estados Unidos, las razones iniciales hay que buscarlas en las grandes crisis del petróleo de los años 70 del siglo pasado. Lo analizo en los siguientes párrafos.

En 1957, el ingeniero danés Johannes Juul (1887-1969), alumno de Paul le Cour, al que vimos en el artículo anterior, instaló una turbina eólica de 24 metros de diámetro, conocida como generador de Gedser (el nombre de la ciudad donde se instaló), que funcionó entre 1957 y 1967. Esta era una turbina de tres palas, de eje horizontal, muy similar a las que ahora se usan en la gran mayoría de los huertos eólicos del mundo, por lo que se considera la primera turbina eólica moderna. Tenía 200 kW de potencia y funcionó ininterrumpidamente durante 11 años sin mantenimiento alguno. La imagen la muestra:

Turbina de Juul, instalada en Gedser, pueblecito de la costa sur oriental de Dinamarca, del que tomó su nombre. Fuente: Windpower.org

En años posteriores y a consecuencia de las dos grandes crisis del petróleo de 1973 y 1979, se impulsó por parte de la administración Carter en Estados Unidos el uso de las fuentes renovables de energía. Este momento puede considerarse como el punto de partida del desarrollo de las tecnologías renovables modernas. De hecho, este período de tiempo alumbró el nacimiento de esa industria, ya que fue entonces cuando se fundaron algunas de las grandes empresas del sector, como Vestas [1] y LM Wind Power (fundada en 1940, comenzó a fabricar aerogeneradores en 1978), así como otras de tamaño más reducido, como Nordex (fundada en 1985 y fusionada en 2016 con la española Acciona), Nordtank o Micon (Nordtank se fundó en 1980 y Micon en 1982; ambas se fusionaron en 1997 con el nombre de NEG Micon), sin olvidarnos de la española Gamesa, fundada en 1976, hoy en día Siemens Gamesa, el segundo fabricante de turbinas eólicas del mundo, detrás de Vestas.

Durante el período comprendido entre 1975 y 1980, se pusieron en marcha diversos programas de investigación y desarrollo financiados por la National Science Foundation (la agencia estatal de investigación de los EEUU) y el Departamento de Energía de dicho país. Como resultado de estos esfuerzos, a comienzos de 1980 se instalaron en California los primeros huertos eólicos del planeta, empleando generadores con potencias comprendidas entre 20 y 50 kW, con incentivos fiscales (las denominadas “primas”) a la producción de electricidad.

En paralelo, a comienzos de 1975 la NASA puso en marcha un programa para el Departamento de Energía de los Estados Unidos destinado a desarrollar turbinas eólicas de gran tamaño para obtener energía eléctrica, en respuesta al aumento en los precios del petróleo. Varias de las turbinas eólicas más grandes del mundo fueron desarrolladas y puestas a punto bajo este programa pionero. El programa fue un intento de dar un fuerte impulso a la tecnología de las turbinas eólicas de aquellos años y permitió el desarrollo de toda una serie de nuevas ideas, adoptadas posteriormente por la industria del sector.

Sin embargo, el desarrollo comercial de los generadores basados en estas ideas se retrasó, debido a la significativa disminución de los precios de la energía durante la década de 1980 y finalmente, ninguno de aquellos generadores se fabricó comercialmente, pero las turbinas desarrolladas durante la vigencia del programa impulsaron muchas de las tecnologías de turbinas con potencias de varios megavatios actualmente en uso, incluyendo características tales como generadores de velocidad variable, utilización de materiales compuestos para las aspas con objeto de hacerlas más ligeras, diseño aerodinámico de las aspas, etc. La siguiente figura muestra los principales generadores que se desarrollaron bajo ese programa:

Las conocidas como “turbinas de la NASA”; la compañía Boeing jugó un papel determinante en el desarrollo de algunos modelos, como el Mod-2 y el Mod-5B. Fuente de la figura: adaptado de Wikipedia

El siglo XXI

Al comenzar este siglo, los combustibles fósiles todavía eran relativamente baratos, pero la creciente preocupación en numerosos países sin recursos energéticos por asegurarse el suministro de energía, unido al calentamiento global y al eventual agotamiento de los combustibles fósiles, facilitaron una expansión generalizada de las energías renovables, fuertemente incentivadas inicialmente en algunos países como Alemania y España y más tarde en otros como Italia, EEUU, etc. La incipiente industria de la energía eólica comenzó a expandirse a un ritmo de crecimiento verdaderamente impresionante, cercano al 25% anual, impulsada por la disponibilidad de grandes recursos eólicos en amplias zonas geográficas del planeta y por la disminución de los costos debido a la mejora de la tecnología y las primas a la producción ya señaladas.

A partir de los años 2002-2003, los precios del petróleo empezaron a subir de manera ininterrumpida, lo que ha acentuado los temores a que el agotamiento de los combustibles fósiles esté cada vez más próximo, lo que ha a su vez ha incrementado aún más el interés por la energía eólica y, en general, por las energías renovables, como la fotovoltaica y la termoeléctrica.

En la actualidad, las energías renovables han demostrado su enorme potencial para reemplazar a los combustibles fósiles en la generación de electricidad con costes plenamente competitivos. Fruto de este enorme desarrollo, es la gran cantidad de potencia instalada en todo el mundo, que no hace más que crecer año tras año, como muestra la figura final de este artículo:

Potencia eólica instalada (en MW) acumulada en el mundo desde comienzos del siglo XXI. Fuente de la figura: Global Statistics, Global Wind Energy Council

En la actualidad, la energía eólica es la fuente renovable moderna de la que más potencia instalada hay en todo el planeta (540.000 MW a finales de 2017), superando a las otras alternativas como la fotovoltaica, termoeléctrica, mareomotriz, geotérmica, etc. En un próximo texto, analizaré las expectativas de futuro previstas para la energía eólica en estos momentos.

Ignacio Mártil

Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

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[1] Vestas, el principal fabricante del mundo de turbinas eólicas, se fundó en 1898, pero su actividad en este campo se inició en los años finales de la década de 1970.

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