10 mayo 2011

Sobre cómo las grandes turbinas eólicas hacen caer el precio de la energía


Venimos hablando en muchos artículos de costes de la energía y de cómo mientras aumentan los precios de los combustibles fósiles están cayendo en todos los demás casos. Volvemos a hablar de la competitividad en costes de la energía eólica (ver competitividad de la energía eólica) y esta vez nos centramos en cómo caen los costes en las grandes turbinas.

No hace mucho tiempo las turbinas eólicas no eran más que pequeños molinillos de 15 metros de altura y con aspas de 40 metros, generando si acaso 50 kw. No estaba mal para esos prehistóricos sistemas. Actualmente, las turbinas eólicas típicas comienzan a partir de 1 MW y se son comunes en el rango entre 3 y 5 MW. Las turbinas de 10 MW están ya probándose.
Representativas son hoy en día turbinas que trabajan a 125 metros de altura y pesan 263 toneladas. Eso supone que un proyecto de 150 MW requiere el trabajo de 689 cargas de camión.
Entre las megaturbinas tenemos las Enercon E-126 7-MW. Esta es la turbina más grande del mundo y ya se han instalado 11 unidades. La turbina se sitúa a 134 metros de altura y el diámetro del rotor es de 127 m.
A principios de 2010, la compañía noruega Sway AS anunció el desarrollo de la nueva turbina eólica offshore de 10 MW. La turbina eólica tendrá un diámetro de rotor de 145 m y la altura del eje será de 160 m. Esta nueva megaturbina estará en funcionamiento en 2013.
Uno de los principales motivos de esta carrera hacia las grandes turbinas es de tipo económico. Los datos compilados por AWEA (ver aquí) muestran que el coste de la electricidad generada a partir de turbinas eólicas ha caído más de un 80 % desde comienzos de los años ochenta. En esa época la electricidad obtenida a partir de la energía eólica costaba entre $0,30 y 0,40 por kWh. Hoy cuesta entre $0,03 y 0,05 kWh, similar a los combustibles fósiles. AWEA acredita esta reducción en los grandes parques eólicos y tecnología mejorada.
Para conseguir aumentar la potencia hay que colocar aspas más grandes y para ello el eje debe estar más alto. Cuando la torre está a más altura la velocidad del viento se incrementa. Matemáticamente, la energía generada del viento es proporcional al cubo de la velocidad del viento que encuentra la turbina. Si puede doblarse la velocidad del viento la energía que se extrae será más de ocho veces superior. Las turbinas de transmisión directa pueden superar estos retos. La transmisión directa simplifica la góndola y disminuye su peso al eliminar la caja de engranajes. Como resultado son más ligeras, más baratas y más fiables (la caja de engranajes causa la mayoría de los problemas de mantenimiento). Gran parte de la reducción del peso se consigue gracias a la eliminación de los engranajes y al uso de magnetismo permanente en vez de electromagnetismo.
Bibliografía: Green energy on a Gigawatt Scale. Transmission & Distribution. March 2011
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