Voluble como el viento, quema como el sol. El lado oscuro de la energía renovable

Las fuentes de energía renovable no son solo sueños, esperanzas y pronósticos optimistas. La verdad también es que las energías renovables están causando mucha confusión en el mundo de la energía y causando problemas que las redes y los sistemas tradicionales no siempre pueden manejar. Su desarrollo trae muchas sorpresas desagradables y preguntas que aún no podemos responder.

La energía producida en fuentes de energía renovables -parques eólicos e instalaciones fotovoltaicas- es un verdadero desafío para los sistemas energéticos nacionales.

El consumo de energía de la red no es constante. Está sujeto a fluctuaciones diarias en un rango de valores bastante amplio. Su regulación por el sistema de potencia sigue siendo difícil, ya que está asociada a la necesidad de asegurar los parámetros adecuados de la corriente de red (tensión, frecuencia). En el caso de centrales eléctricas convencionales, como una turbina de vapor, la reducción de potencia es posible reduciendo la presión de vapor o la velocidad de rotación de la turbina. Tal regulación no es posible en un aerogenerador. Es cierto que los cambios rápidos en la fuerza del viento (como las tormentas) pueden generar una cantidad significativa de energía en poco tiempo, pero son difíciles de absorber para la red eléctrica. Las sobretensiones en la red o su ausencia temporal, a su vez, suponen una amenaza para los usuarios finales, máquinas, ordenadores, etc. redes inteligentes, las llamadas equipados con herramientas apropiadas, incluyendo sistemas de almacenamiento de energía, sistemas de distribución eficientes y completos. Sin embargo, todavía hay pocos sistemas de este tipo en el mundo.

Obra de arte de los Verdes australianos que celebra las cero emisiones de gases de efecto invernadero

Excepciones y facultades no utilizadas

Los apagones que azotaron el sur de Australia el pasado mes de septiembre se debieron a problemas en nueve de los trece parques eólicos que suministran electricidad a la región. Como resultado, se perdieron 445 megavatios de electricidad de la red. Si bien los operadores de los parques eólicos aseguraron que las rupturas no se debieron a las fluctuaciones típicas de la energía eólica -es decir, un aumento o disminución de la energía eólica- sino a problemas de software, la impresión de una energía renovable no del todo confiable fue difícil de destruir.

El Dr. Alan Finkel, quien más tarde investigó el mercado energético en nombre de las autoridades australianas, llegó a la conclusión de que el desarrollo de fuentes de energía renovable discrimina a los sectores más pobres de la sociedad. En su opinión, a medida que la industria invierte mucho en energía renovable, los precios de la energía deberían aumentar, lo que afectaría más a los ingresos más bajos.. Esto es cierto para Australia, que está cerrando sus centrales eléctricas de carbón baratas e intentando reemplazarlas con energías renovables.

Afortunadamente, la última central eléctrica de carbón en el sur de Australia afectado por un apagón mencionado anteriormente cerró justo antes de los problemas descritos, en mayo de 2016. La volatilidad del suministro es un problema bien conocido pero aún no muy familiar con las energías renovables. También lo conocemos de Polonia. Si se combinan los 4,9 GW de capacidad de turbinas eólicas alcanzados el 26 de diciembre de 2016, cuando azotó el huracán Bárbara, con la generación de turbinas domésticas una semana antes, ¡resulta que entonces era setenta veces menor!

Alemania y China ya se han dado cuenta de que no basta con construir molinos de viento y paneles solares para que la nueva energía funcione de manera eficiente. El gobierno alemán se vio obligado recientemente a pagar a los propietarios de turbinas eólicas que cultivan hongos para que cortaran la energía porque las redes de transmisión no podían manejar la carga que se entregaba. También hay problemas en China. Allí, las centrales eléctricas de carbón, que no se pueden encender y apagar rápidamente, hacen que las turbinas eólicas permanezcan inactivas el 15 % del tiempo, ya que la red no puede recibir energía de las centrales eléctricas y las turbinas. Eso no es todo. Allí se están construyendo plantas de energía solar a tal ritmo que la red de transmisión no puede recibir ni el 50% de la energía que generan.

Los aerogeneradores están perdiendo potencia

El año pasado, investigadores del Instituto Alemán Max Planck en Jena publicaron un artículo en la prestigiosa revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) que mostraba que la eficiencia de los grandes parques eólicos es mucho menor de lo que podría ser simplemente el resultado de su escala. ¿Por qué la cantidad de energía recibida no depende linealmente del tamaño de la instalación? Los científicos sugieren que son los propios molinos de viento los que ralentizan el viento usando su energía, lo que significa que si hay mucho instalado en un área determinada, entonces algunos de ellos no lo recibirán en cantidades suficientes para trabajar con la máxima eficiencia.

Los investigadores utilizaron datos de una serie de grandes parques eólicos y los compararon con datos de aerogeneradores individuales para crear un modelo basado en modelos ya conocidos de la mecánica del viento. Esto permitió observar el clima en la zona de los molinos de viento. Como señaló el Dr. Lee Miller, uno de los autores de la publicación, la eficiencia energética calculada de las turbinas eólicas aisladas es significativamente mayor que la observada para todas sus instalaciones.

Los científicos determinaron que, en el caso extremo, un aerogenerador ubicado en un área de alta densidad de este tipo de instalaciones podría producir solo el 20% de la electricidad potencialmente disponible si estuviera ubicado solo.

Los científicos utilizaron el modelo de impacto desarrollado de las turbinas eólicas para estimar su impacto global. Esto hizo posible calcular cuánta energía

La electricidad se puede generar a escala mundial utilizando turbinas eólicas. Resulta que solo alrededor del 4% de la superficie terrestre puede generar potencialmente más de 1 W/m.²y de media unos 0,5 W/m² – Estos valores son similares a estimaciones previas basadas en modelos climáticos avanzados, pero unas diez veces inferiores a las estimaciones basadas únicamente en la velocidad media local del viento. Esto significa que, manteniendo la distribución óptima de los aerogeneradores, el planeta no podrá recibir más de unos 75 TW de energía eólica. Sin embargo, esto sigue siendo mucho más que la capacidad eléctrica actualmente instalada en el mundo (unos 20 TW), por lo que no hay razón para preocuparse, dado que solo hay unos 450 MW de energía eólica operando en la Tierra hoy.

Masacre de criaturas voladoras

En los últimos años, ha habido informes e información sobre la matanza de aves y murciélagos por aerogeneradores. Son conocidos los temores de que las máquinas, al girar en los pastos, asusten a las vacas, además, produzcan infrasonidos nocivos, etc. No existen estudios científicos convincentes sobre este tema, aunque los informes de hecatombe de criaturas voladoras son datos relativamente fiables.

Imagen de cámara térmica que muestra un murciélago volando cerca de una turbina eólica por la noche.

Cada año, cientos de miles de murciélagos atacan los parques eólicos. Los mamíferos que anidan en las copas de los árboles confunden las corrientes de aire alrededor de los molinos de viento con las corrientes alrededor de sus casas, informó el sitio en 2014. Las centrales eléctricas también deben recordar a los murciélagos los árboles altos, en cuyas copas esperan nubes de insectos o su propio nido. Esto parece estar respaldado por imágenes de cámaras térmicas, que muestran que los murciélagos se comportan de la misma manera con los parques eólicos que con los árboles. Los científicos afirman que cientos de miles de murciélagos podrían sobrevivir si se cambiara el diseño de las palas del rotor. La solución también es aumentar el umbral en el que comienza a girar. Los investigadores también están pensando en equipar turbinas con alarmas ultrasónicas para advertir a los murciélagos.

Un registro de colisiones de estos animales con aerogeneradores, por ejemplo para Alemania, realizado por la Agencia de Protección Ambiental del Estado de Brandeburgo, confirma el carácter masivo de las muertes. Los estadounidenses también investigaron este fenómeno, confirmando la alta mortalidad entre los murciélagos, y notaron que la frecuencia de las colisiones dependía en gran medida de las condiciones climáticas. A velocidades de viento altas, la relación de impacto fue menor y, a velocidades de viento más bajas, aumentó el número de víctimas del impacto. La velocidad límite del viento a la que la tasa de colisión disminuyó significativamente se determinó en 6 m/s.

Un pájaro quemado sobre el complejo de Ivanpa

Al final resultó que, desafortunadamente, la gran planta de energía solar estadounidense Ivanpah también mata. Poco después de su lanzamiento, The Wall Street Journal anunció que el proyecto californiano podría ser el último de este tipo en EE.UU., precisamente por las hecatombe de aves.

El complejo ocupa 1300 hectáreas en uno de los desiertos de California, al suroeste de Las Vegas. Tiene tres torres con una altura de 40 pisos y 350 mil espejos. Los espejos reflejan la luz del sol hacia las salas de calderas ubicadas en la parte superior de las torres. Se produce vapor, que impulsa los generadores para producir electricidad. Suficiente para 140 mil. Casas. Sin embargo el sistema de espejos calienta el aire alrededor de las torres hasta 540°C y las aves que vuelan cerca simplemente se queman vivas. Según un informe de Harvey & Associates, más de 3,5 personas murieron en la planta durante el año.

Demasiado hype mediático

Finalmente, vale la pena mencionar otro fenómeno desfavorable. La imagen de las energías renovables a menudo adolece de exageración y exageración mediática, lo que puede inducir a error a las personas sobre el estado real del desarrollo de esta tecnología.

Por ejemplo, los titulares una vez anunciaron que la ciudad de Las Vegas se volvería completamente renovable. Sonaba sensacional. Solo después de leer más detenidamente y profundizar en la información provista, descubrimos que sí, en Las Vegas están cambiando a energía 100 % renovable, pero solo... los edificios municipales, que representan una fracción del porcentaje de los edificios en este aglomeración.

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