Ventajas y desventajas de la energía eólica

La energía eólica convierte la fuerza del viento en electricidad y es ya una de las principales fuentes renovables en muchos países. Sus ventajas son claras: no emite gases al funcionar, no consume agua en la generación y su coste se ha vuelto competitivo. Sus desventajas también: depende de un viento que no sopla a voluntad, afecta al paisaje y a algunas aves y murciélagos, y el reciclaje de sus palas sigue siendo un reto.

¿Qué es la energía eólica?

La energía eólica es la que se obtiene de la energía cinética del viento, es decir, del movimiento de las masas de aire. El viento se produce porque el Sol calienta de forma desigual la superficie terrestre, lo que crea diferencias de presión que ponen el aire en movimiento. Por eso la eólica se considera una forma indirecta de energía solar y una de las energías renovables.

Cómo funciona un aerogenerador

Un aerogenerador moderno de eje horizontal tiene estas partes principales:

• Rotor: las palas (normalmente tres) y el buje que las une. El viento genera sobre las palas una fuerza de sustentación, como en el ala de un avión, que las hace girar.
• Góndola: la carcasa situada en lo alto, que contiene el eje, en muchos modelos una multiplicadora que aumenta la velocidad de giro, y el generador, que transforma el giro en electricidad. Otros diseños, de accionamiento directo, prescinden de la multiplicadora.
• Torre: eleva el rotor hasta alturas donde el viento es más fuerte y regular.
• Sistemas de control: un anemómetro y una veleta miden el viento; el sistema de orientación gira la góndola para encararla al viento y el de paso variable ajusta el ángulo de las palas.

La física que explica su comportamiento

La potencia que transporta el viento a través del área barrida por las palas es:

P = ½ · ρ · A · v³

donde ρ es la densidad del aire, A el área barrida y v la velocidad del viento. De esta fórmula salen dos conclusiones importantes: la potencia crece con el cubo de la velocidad, de modo que pequeños cambios en el viento producen grandes cambios en la producción, y crece con el área, lo que explica por qué las palas son cada vez más largas.

Además, ninguna turbina puede captar toda esa energía, porque el aire debe seguir saliendo por detrás. El físico alemán Albert Betz demostró en la década de 1920 que el máximo teórico es 16/27, aproximadamente el 59,3 % (límite de Betz). Las máquinas reales quedan por debajo de ese valor.

Eólica terrestre y marina

Los parques pueden instalarse en tierra (onshore) o en el mar (offshore). En el mar, los aerogeneradores se fijan al fondo con cimentaciones cuando el agua es poco profunda o se montan sobre plataformas flotantes ancladas cuando es profunda. También existe la minieólica, con aerogeneradores pequeños para viviendas aisladas o explotaciones agrícolas.

Ventajas de la energía eólica

• Es renovable y autóctona. El viento no se agota y aprovecharlo reduce la necesidad de importar combustibles.
• No emite gases de efecto invernadero ni contaminantes durante la generación. Sus emisiones proceden de la fabricación, el transporte y la construcción, y en el conjunto del ciclo de vida están entre las más bajas de todas las tecnologías eléctricas.
• No consume agua para producir electricidad, a diferencia de las centrales térmicas y nucleares, que la necesitan para refrigeración.
• Coste competitivo. Los informes de IRENA y de la AIE muestran un fuerte descenso de costes en las últimas décadas, sobre todo en la eólica terrestre.
• Produce también de noche y en invierno, cuando la solar rinde poco, por lo que ambas fuentes se complementan bien en el sistema eléctrico.
• Compatible con otros usos del suelo. Los aerogeneradores ocupan una superficie pequeña en relación con el área del parque, y entre ellos pueden seguir los cultivos o el pastoreo.
• Actividad en zonas rurales: empleo en construcción y mantenimiento, alquileres para los propietarios de los terrenos e ingresos fiscales para los municipios.
• En el mar, vientos más fuertes y constantes, lo que permite producir más con cada aerogenerador.

Desventajas de la energía eólica

• Intermitencia y variabilidad. La producción depende del viento, que cambia de una hora a otra y de un día a otro. Las previsiones meteorológicas permiten anticiparla, pero no controlarla.
• Necesidad de respaldo y almacenamiento. Para garantizar el suministro cuando no sopla, el sistema necesita otras centrales gestionables, almacenamiento y redes bien interconectadas.
• Impacto en aves y murciélagos. Se producen colisiones con las palas, y en el caso de los murciélagos también daños por los cambios bruscos de presión cerca de ellas. El riesgo depende mucho del emplazamiento: es mayor en rutas migratorias y zonas de campeo de grandes planeadoras.
• Impacto paisajístico. Los aerogeneradores son muy visibles, a menudo en crestas y lomas, y muchas personas los perciben como una alteración del paisaje.
• Ruido y efecto de sombra. Cerca de los aerogeneradores se percibe un sonido aerodinámico de las palas y, en ciertas horas, el paso de las palas frente al sol proyecta sombras intermitentes. Por eso se establecen distancias a las viviendas.
• Obras e infraestructuras. Los parques requieren pistas de acceso, cimentaciones, subestaciones y líneas eléctricas que también afectan al territorio y a la biodiversidad.
• Reciclaje de las palas. Están hechas de materiales compuestos (fibra de vidrio o de carbono unidas con resinas) que son difíciles de separar. La torre de acero y gran parte de la góndola se reciclan bien, pero las palas son el punto débil, y algunos países europeos han restringido su depósito en vertederos.
• Materias primas críticas. Muchos generadores, sobre todo los de accionamiento directo y los marinos, usan imanes permanentes con tierras raras como el neodimio, cuya extracción y refinado se concentran en pocos países.

Tabla resumen

Eólica terrestre frente a eólica marina

Cómo se reducen sus inconvenientes

• Evaluación de impacto ambiental antes de autorizar cada parque, con estudios de fauna y de paisaje, y vigilancia una vez construido.
• Elección cuidadosa de cada posición, evitando rutas migratorias, colonias y zonas sensibles.
• Paradas selectivas: detener aerogeneradores cuando se detectan aves de riesgo o en las condiciones en que los murciélagos son más activos.
• Palas diseñadas para reciclarse, con resinas que permiten separar los componentes, y nuevos usos para las palas retiradas.

Ejercicios resueltos

Importancia del debate

La eólica es, junto con la solar, uno de los pilares de la transición hacia una electricidad con menos emisiones. Sus beneficios climáticos son globales, pero sus impactos son locales: los soportan el paisaje, la fauna y los vecinos del lugar. Por eso el debate suele centrarse en dónde, cómo y con qué medidas de protección instalarla.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Manwell, J. F., McGowan, J. G. y Rogers, A. L. Wind Energy Explained: Theory, Design and Application. Wiley.
• Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA). Renewable Power Generation Costs (informe anual).
• Betz, A. (1926). Wind-Energie und ihre Ausnutzung durch Windmühlen. Vandenhoeck & Ruprecht.