Contributed by: Redacción CE on Miércoles, 31 Agosto 2011 @ 18:27 CEST
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Presentamos a nuestros lectores el resumen de un artículo científico escrito por Carlos de Castro, Margarita Mediavilla, Luis Javier de Miguel y Fernando Frechoso de la Universidad de Valladolid, acerca de los límites fisico-tecnológicos de la energía eólica: De Castro C. et al. 2011. Global wind power potential: physical and technological limits[*1] . Energy Policy. Doi:10.1016/j-enpol.2011.06.027
Este resumen ha sido confeccionado por los propios autores y se reproduce a continuación:
La mayoría de los trabajos previos publicados sobre el potencial de la energía eólica han utilizado metodologías bottom-up (de abajo a arriba). La idea es medir la velocidad de los vientos en miles de estaciones repartidas a lo largo del mundo. Con las estadísticas de estas velocidades se evalúa luego qué sitios son accesibles a los molinos y qué energía se podría extraer de ellos. Este es el llamado potencial tecnológico de la energía eólica.
A partir de él, otros autores han evaluado el potencial económico y/o sostenible, restringiendo el potencial tecnológico en virtud de barreras económicas y/o de criterios ecológicos, por ejemplo, no poner parques eólicos en parques naturales, o en sitios en los que económicamente no sean suficientemente rentables. Otros estudios añaden además restricciones temporales, en escenarios que se consideran realistas y posibles mediante las políticas adecuadas. Los resultados de estos estudios varían bastante, pero en los estudios más recientes podríamos hablar de una orquilla de 50-100 TW para el potencial tecnológico y de una orquilla factible tras las restricciones económicas, sostenibles y políticas de 1-7TW para antes del 2050. Por ejemplo, un escenario que mantuviera el crecimiento actual de la instalación de parques eólicos, nos llevaría a superar los 4TW de producción eléctrica para el año 2030.
En conclusión, la energía eólica parecía la fuente renovable ideal, y candidata principal, hacia una transición renovable factible y asequible desde las energías fósiles y nuclear, mitigando además los efectos del cambio climático.
Sin embargo, todos estos estudios tienen un fallo fundamental, resulta que las metodologías bottom-up ¡violan el principio de conservación de la energía! En realidad, desprecian la extracción de la energía cinética del viento que suponen los molinos eólicos lo que por encima del TW es un error grueso.
Así pues, nuestro estudio parte de la ley de la conservación de la energía (la potencia que se disipa en los vientos del mundo es aproximadamente constante). Tomamos estudios sobre la cantidad de esa energía total de todos los vientos en toda la atmósfera, para concluir que es de unos P0 = 1200TW. Calculamos cuanta de esa energía se disipa en los primeros 200 metros (la accesible a los molinos), unos 100 TW. Es obvio pues que no podemos extraer toda la energía eólica de todos los vientos del mundo, así que todos los estudios anteriores (decenas) están mal.
Pero nos son útiles para los cálculos de cual es el potencial técnico, porque excluyen zonas de baja velocidad, muy alejadas (el océano profundo, la Antártida –que por cierto es el continente más ventoso), etc.
No sería accesible razonablemente más del 80% de esos 100TW, pero es que además, resulta que de un frente de viento de 200 metros de altura, más de la mitad de su energía nunca pasa por la zona de las aspas, además más de la mitad de la energía cinética que sí interactúa con los molinos no se transforma en electricidad neta, además los molinos hay que espaciarlos para evitar sombras y que baje el rendimiento del parque mucho, etc., total que cualquiera que haga sus propios cálculos llegará a la conclusión de que nunca llegaremos a transformar en electricidad ni el 1% de esos 100 TW. Conclusión: el límite técnico es 1TW, a partir de ahí viene el límite económico-ecológico y demás, siempre menor.
En nuestro estudio los factores de reducción que hemos empleado han sido:
El resultado con los datos anteriores es que el potencial técnico sería: PT = f1·f2·f3·f4·f5·f6·P0 ~1TWe
Por supuesto el límite accesible será menor si decidimos que no ponemos parques en zonas de viento de clase 3 porque resulta muy caro, o si no destinamos el suficiente capital en I+D para aproximarnos al límite de Betz o al diseño de molinos capaces de producir electricidad en orquillas más altas de velocidades… Y pueden existir otros límites no considerados aquí, como la escasez de neodimio para imanes permanentes de altas prestaciones que hagan subir los precios de la electricidad eólica o que se busquen motores y bobinados más baratos pero menos eficientes…
Más bien pronto que tarde, unos parques eólicos interactuarán con otros (tragedia de los comunes) y si en España, por ejemplo, se tratara de estrujar al máximo sus vientos, resulta que en Francia y Alemania sus parques comenzarían a rendir menos, porque los vientos españoles resulta que son muchas veces los mismos que terminan soplando en Francia (la misma molécula que pasó al lado del Prado puede terminar absorbida en el Louvre antes de acabar el día).
El potencial eólico pues se ha sobrestimado en uno o dos órdenes de magnitud, nuestros resultados hacen que, de ser vista como la posible panacea, la energía eólica no superará nunca el 10% del consumo que hoy tenemos de energía fósil.
Bibliografía básica:
Archer C. L., M. Z. Jacobson, 2005. Evaluation of global wind power. Journal of Geophysical Research, vol. 110, D12110. doi:10.1029/2004JD005462
Capps S.B., C.S. Zender, 2010. The estimated global ocean wind power potential from QuickScat observations, accounting for turbine characteristics and sitting. Journal of Geophysical Research. Vol 115, D01101, 13PP, doi:10.1029/2009JD012679
Estos dos artículos utilizan las metodologías clásicas.
Peixoto, J. P., Oort, A. H., 1992. Physics of climate. American Institute of Physics, 1, 379–385, 1992. 109
Sorensen, B., 2004. Renewable energy: its physics, engineering use, environment impacts, economy and planning aspects. Elsevier Acad. Press.
Estos dos proporcionan datos sobre el total de energía cinética disipada en la atmósfera, energía de la que partimos nosotros para nuestra estimación top-down