Energía verde del siglo XXI

Para muchos, las energías renovables tienen que pasar una reválida antes de alcanzar la mayoría de edad como actores importantes del sistema energético mundial: su falta de gestionabilidad. Eso significa que, a diferencia de una central nuclear o una térmica de gas, las plantas eólicas vierten kilovatios cuando a la naturaleza le da por agitar el aire, por ejemplo, y no necesariamente cuando una ola de calor dispara el consumo de electricidad. Por eso, la obsesión de los tecnólogos energéticos de medio mundo en estos momentos es cómo conservar la energía que produce el sol, el viento y compañía.

Todo esto da una gran ventaja a la energía solar termoeléctrica, la renovable que más crece en la actualidad, puesto que el aceite que recibe y concentra el calor de los rayos tiene una inercia térmica que permite seguir produciendo electricidad horas después de ponerse el sol. Pero, además, estas plantas están incorporando sistemas y materiales que acumulan el calor por la noche, como sales fundidas, cerámicas o cemento. Y, para ayudar aún más a la estabilidad de la red, muchos proyectos incluyen ya sistemas de generación por combustión –lo que se denomina “hibridación”–, bien con biomasa, bien con gas.

La energía solar termoeléctrica es la renovable que más crece en la actualidad

Los más recientes desarrollos están avanzando especialmente en este campo, hasta el punto de que algunas tecnologías consiguen ya producir electricidad las 24 horas del día. “La solar termoeléctrica tiene la gran ventaja de ser menos inconstante por su inercia térmica y porque se están desarrollando sistemas de almacenamiento de energía –explica Belén Díaz-Guerra, especialista en planificación de la empresa controladora Red Eléctrica de España–. Por eso es muy deseable implantarla y no hace falta limitar su acceso a la red.” Red Eléctrica, por cierto, realizó a finales de 2008 pruebas de gestionabilidad y almacenamiento de calor en las dos plantas termosolares que ya funcionan en nuestro país –la PS-10, en Sanlúcar la Mayor (Sevilla) y Andasol, en Guadix (Granada)– y los resultados parecen convencer al operador de red.

Hibridación con hidrógeno

En opinión de Luis Crespo, secretario general de la asociación sectorial Protermosolar, “difícilmente podremos competir con otras formas de energía sin gestionabilidad y, aunque mucha gente era escéptica sobre los tanques de sales y otras tecnologías de conservación del calor, las pruebas están dándonos la razón”. Sin embargo, la gran apuesta de las renovables para conservar la energía es su hibridación con el hidrógeno, llamado a desempeñar un papel estelar en el transporte del futuro, pero también en la producción de electricidad.

Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (Estados Unidos), por ejemplo, ha desarrollado catalizadores de fosfato, cobalto y platino que utilizan la electricidad producida por una pila fotovoltaica, una turbina eólica o cualquier otro sistema renovable para separar las moléculas del agua y producir, por un lado, oxígeno y, por otro, hidrógeno. Este último se comprimiría luego en una pila de combustible que puede alimentar una batería como las que ya hacen andar a los más modernos coches japoneses, pero también puede servir como combustible prácticamente limpio para producir electricidad en plantas térmicas.

En la misma línea, el Parque Eólico Experimental de Sotavento, entre Xermade (Lugo) y Monfero (A Coruña), trabaja ya para obtener hidrógeno del agua a partir de electricidad de origen ventoso. En este caso, el hidrógeno se comprime en grandes botellas a alta presión que puede, posteriormente, usarse como carburante en un sencillo grupo generador de electricidad. “Esto permite que en los momentos en que la producción eólica sea superior a la prevista, o cuando existan problemas de capacidad en las líneas de evacuación, se pueda usar esa energía para obtener hidrógeno a partir del agua”, explica José Núñez, gerente de este parque dependiente de la Xunta de Galicia. Se trata de un proyecto de demostración en el que, además del gobierno regional, participa la empresa Gas Natural.

El Instituto Tecnológico de Canarias también está construyendo dos plantas piloto de producción de hidrógeno en Gran Canaria; una, alimentada con energía eólica y fotovoltaica y la otra, sólo con eólica. En definitiva, hidrógeno y viento están llamados a vivir juntos grandes momentos.

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Mejorar el rendimiento

La energía eólica ha dejado de ser alternativa en España. Unos 600 parques suministran entre el 20 y el 25 por ciento de toda la electricidad que consumimos, y siguen abriéndose otros porque, pese a que el precio que paga la red al kilovatio ventoso se ha ido reduciendo con los años, también se abaratan los costes. Y sólo es el principio, ya que la tecnología no deja de evolucionar para solucionar pequeños y grandes problemas de esta propuesta energética. Uno de ellos es el de las estelas o apantallamientos que producen unos aerogeneradores sobre otros, especialmente en grandes concentraciones eólicas. Unos molinos le quitan el viento a otros, con lo que se reduce la producción de electricidad del conjunto.

Para solucionar este problema, que es consecuencia directa del éxito de la tecnología eólica, la Universidad Politécnica de Madrid y varios centros de investigación de Dinamarca, Alemania y el Reino Unido –esto es, entidades de los cuatro gigantes eólicos europeos– han creado un consorcio denominado Topfarm. La tarea de los investigadores españoles ha consistido en crear modelos matemáticos que simulen el comportamiento del viento y, concretamente, el de las estelas, con lo que se pretende cuantificar las interferencias que pueden crear unas máquinas sobre otras y la energía que se deja de producir por ello.

Unos 600 parques eólicos suministran entre el 20 y el 25 por ciento de toda la electricidad que consumimos

Según Antonio Crespo, investigador del Departamento de Ingeniería Energética de la UPM, una de las utilidades de su trabajo será distribuir las aeroturbinas de una manera apropiada y minimizar los efectos indeseables de las estelas desde el diseño de los parques. Una mejor distribución de los vientos a través de las palas permitirá incluso alargar la vida de la tecnología, dado que las estelas también provocan turbulencias que no sientan muy bien a los rotores o a esas aspas de 40 o 50 metros. Todo ello con la idea de aumentar la eficiencia y reducir los costes, que no es poco en tiempos de crisis económica. El proyecto Topfarm comenzó hace dos años y está previsto que finalice dentro de otros dos. Para entonces, la eólica habrá solucionado gran parte de sus problemas tecnológicos y podrá competir sin complejos con cualquier otra tecnología energética. 

La batalla de los supermolinos

De todos modos, la próxima revolución eólica tiene que ver con el tamaño. En julio de 2008, la empresa Alstom estrenó en El Perelló (Tarragona) una turbina eólica de tres megavatios de potencia fabricada por el pionero catalán Ecotècnia. Este molino, que multiplica varias veces los más potentes aerogeneradores instalados hasta hoy en nuestro país, mide 140 metros de altura y es el primero de los cuatro que se emplazarán en este parque del Baix Ebre para dar electricidad a unas 8.000 personas.

La batalla de los supermolinos no ha hecho más que empezar y es el as en la manga que se guarda el sector eólico para alzarse en la próxima década con el primer puesto como suministrador de nuestra electricidad, por encima de las centrales térmicas de carbón o gas y de las nucleares. Los fuertes y regulares vientos que se dan a cuatro o cinco kilómetros del borde costero son un auténtico salvavidas climático, no sólo para España sino para todo el planeta, aunque las fuertes inversiones de los parques offshore exigen tecnologías de alto rendimiento, como son esos molinos de tres, cuatro y hasta cinco megavatios.

Gamesa, el gigante tecnológico español, tiene a punto un modelo de 120 metros de altura, 128 metros de diámetro de aspas y nada menos que 4,5 megavatios de potencia. “Será el generador español de mayor potencia –explica Teodoro Monzón, director general de Promoción y Venta de Parques de Gamesa– gracias a los materiales más ligeros y serán básicos para los parques offshore y la repotenciación de parques con mejores vientos”.

La eficiencia es también una obsesión de los tecnólogos solares, ya que las actuales células que convierten en electricidad la luz del sol no son muy eficientes –apenas aprovechan el 30% de la energía que les llega–, lo que limita mucho su producción de kilovatios. De hecho, en muchos casos, las cuentas no cuadrarían sin importantes subvenciones. Ahora bien, no parece que este panorama vaya a continuar así por mucho tiempo.Para empezar, un grupo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha patentado recientemente un nuevo tipo de célula solar cuya eficiencia alcanza el 40% gracias a un cristal compuesto por una superficie nanoestructurada que aumenta la transmisión de la luz en el interior del dispositivo. Según el director de la investigación, Pablo Aitor Postigo, “la fabricación a gran escala de estas nuevas células solares con mayor capacidad tendría el mismo coste que las convencionales” y, por si fuera poco, “para obtener la misma cantidad de energía se necesita menos material semiconductor”. Teniendo en cuenta el alto precio y la excesivamente concentrada producción de silicio, estos nuevos cristales de nanotecnología pueden suponer una revolución en el mundo solar.

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Microalgas marinas

El desarrollo de todas las energías renovables, especialmente de aquellas concebidas para producir electricidad, tienen un problema crucial del que pocas veces se habla: las empresas eléctricas tienen invertidos billones de euros en centrales térmicas de gas o carbón con una vida útil de 30, 40 o más años que no pueden desecharse así como así. Para muchos, el despegue definitivo de las tecnologías limpias sólo podrá darse cuando incorporen a este proceso las actuales centrales basadas en la combustión de materia orgánica. Pero ¿cómo podría hacerse? Pues quemando biodiésel procedente de algas producidas en balsas o fotobiorreactores ubicados junto a centrales térmicas. ¿Por qué? Porque es un combustible renovable y porque las algas necesitan para su crecimiento CO2, precisamente lo que les sobra a las térmicas. Naturalmente, es preferible criar algas marinas para no consumir agua dulce y fotosintéticas, ya que éstas utilizan la energía del sol y el problemático dióxido de carbono.

La empresa alicantina Biofuel Systems (BFS), nacida en el seno de la Universidad de Alicante, ha creado el primer sistema de cultivo de microalgas marinas. Utilizan más de 20 especies distintas que absorben dióxido de carbono y lo convierten en una biomasa de la que obtener biocombustible líquido para automoción o sólido para generar electricidad. Según el director científico del proyecto Airemar y profesor de la Universidad de Alicante, Cristian Gomis, los compuestos que se obtienen “tienen un valor en el mercado, con una eficiencia 10.000 veces superior a la de cualquier otro tipo de cultivo energético conocido” (125.000 litros de biodiésel por hectárea). Y el coste económico es aún más sorprendente: tres céntimos de euro por litro de bioaceite.

Por ahora, BFS ha firmado con el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) un convenio de colaboración para desarrollar todos estos usos de las microalgas. Y, para predicar con el ejemplo, se ultima la primera planta de producción de biopetróleo en la Universidad de Alicante, además de una planta termoeléctrica de un megavatio de potencia que producirá electricidad sostenible de enorme futuro y que, según sus responsables, secuestrará cada año hasta 9.000 kilos de dióxido de carbono.