Una sinergia entre la energía hidráulica y eólica
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
Noticias de Tecnología: Miércoles 16 de setiembre de 2009 | 01:43 (actualizado a las 01:42)
Hace unos días fui a tomar un café con el ingeniero argentino Enrique Covas. Me estuvo contando sobre un concepto innovador que viene pensando hace varios años, y que podría ser una solución interesante para mejorar nuestra matriz energética, primordialmente orientada hacia los combustibles fósiles.
La energía eólica , como muchos saben, es una de las energías más "limpias" disponibles en la actualidad, y la Argentina tiene numerosas regiones consideradas dentro de las mejores del mundo. Sin embargo, presenta algunos inconvenientes.
El primero es que el viento es discontinuo. Si imaginamos un pueblo alimentado exclusivamente por energía eólica en un lugar caribeño, solamente tendríamos electricidad entre el mediodía y el atardecer cuando soplan los vientos alisios.
Para tener electricidad a la noche se tendría que almacenar la energía de alguna forma . En las instalaciones hogareñas, se utilizan típicamente bancos de baterías de camiones o automóviles aunque a gran escala este sistema es impracticable y contaminante.
Otro inconveniente menos conocido de los molinos eólicos es que la electricidad producida suele ser de mala calidad en términos de frecuencia. La electricidad que consumimos proveniente de la red es de tipo alterna, es decir que cambia su polaridad de positiva a negativa varias veces por segundo. En Argentina lo hace 50 veces, por eso nuestra electricidad se define como 220V 50Hz. Todas las generadoras de electricidad del país que se encuentran en la red interconectada deben no solo producir electricidad a esta frecuencia de 50Hz sino hacerlo en sincronismo.
Dado el flujo relativamente constante de los ríos, es fácil lograrlo a través de la energía hidroeléctrica, en cambio los vientos son mucho menos constantes: los navegantes hablamos por ejemplo de vientos de 30 nudos con racha de 35. Las palas de las turbinas eólicas se adaptan lo mejor posible para mantener la velocidad constante pero igualmente se necesitan convertidores de frecuencia para que la electricidad sea apta para ser incorporada a la red.
El concepto planteado por el Ingeniero Covas consiste en resolver ambas desventajas utilizando la energía eólica para hacer subir agua a una represa y luego generar electricidad como una central hidroeléctrica tradicional. Está claro que transformar la energía de mecánica (viento) a eléctrica, a mecánica nuevamente (bombeo), y finalmente a eléctrica implica una buena cantidad de pérdidas calculadas en 30% según el inventor.
Sin embargo, el sistema resuelve los dos problemas planteados. Respecto de la discontinuidad del viento, la energía producida es almacenada mecánicamente en el río como energía potencial sin importar el momento del día que sople y respecto de la frecuencia, no se requieren convertidores porque las bombas funcionan correctamente sin importar que la frecuencia sea exactamente de 50Hz o que tenga una curva sinusoidal perfecta.
Esquema general de funcionamiento
Foto: sustentator.org
La mayor ventaja del sistema es que se aprovecha al máximo el recurso eólico. El concepto no es generar en horas pico y bombear en horas valle, sino aprovechar al máximo el recurso del viento, bombeando y turbinando en todo momento en proporciones variables.
¿Por qué no hay sistemas como este funcionando hoy? Por un lado, la energía eólica recién está tomando protagonismo. Adicionalmente, este tipo de instalación requiere de condiciones geográficas y climáticas muy específicas: una zona de altos vientos para que los aerogeneradores sean aprovechados al máximo en las cercanías de dos centrales hidroeléctricas consecutivas en un curso de agua, que puedan ser adaptadas para agregar centrales de bombeo.
En la Argentina existen lugares con condiciones óptimas para este tipo de desarrollo. En especial, las cuencas de los ríos Santa Cruz, con sus lagos Viedma y Argentino, el Limay y el Neuquén, dado que se encuentran en zonas ventosas y según me explicó el Ingeniero Covas, las centrales ubicadas en la cuenca del Limay están funcionando exigidas debido al incremento de la demanda y a la falta de agua en los últimos años.
En la figura que sigue se muestra un perfil de cómo serían las centrales de bombeo a ubicar en la cuenca del río Neuquén, alimentadas por parques eólicos.
Corte esquemático de las centrales de bombeo sobre el río Neuquén. Ilustración realizada por Alicia Carolina Covas, sobre la idea de Enrique Covas
Foto: sustentator.org
Analizando el concepto únicamente desde la óptica de la sustentabilidad parece difícil encontrarle defectos: se aprovecha al máximo una energía tan limpia como la eólica y se la almacena de manera no contaminante, especialmente al utilizar centrales hidroeléctricas existentes, sin tener la necesidad de producir un nuevo impacto sobre los ecosistemas locales.
Desde el punto de vista económico, como muchos otros proyectos de energías renovables, se deben realizar grandes inversiones y el costo por megawatt suele ser mayor al de la electricidad proveniente de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, si las centrales hidroeléctricas convencionales están construidas, o con la inversión ya comprometida, el costo adicional por MW de bombeo instalado, será del orden del 25% al 30% comparado con el costo hidroeléctrico convencional y hará que los aprovechamientos combinados sean competitivos.
Con este método, se aprovecharía un 70 por ciento de la energía eólica total, por las pérdidas en las conversiones, y no serían necesarios convertidores de frecuencia, pero habría que instalar toda la infraestructura de bombeo. Adicionalmente, permitiría utilizar aerogeneradores de eje vertical que Covas está actualmente diseñando y probando en el túnel de viento que posee la Universidad Nacional del Nordeste en la ciudad de Resistencia, provincia del Chaco.
Esta variante de aerogeneradores es más económica y requiere un mantenimiento más simple que la versión clásica de ejes horizontales en los cuáles la góndola (donde se encuentra toda la maquinaria) está a 60 o 100 metros de altura.
El ingeniero Covas probando el modelo a escala del aerogenerador de eje vertical en el túnel de viento de Resistencia, Chaco, junto con su constructor José Raush
Foto: sustentator.org
Nuevamente felicitamos la innovación presente en nuestro país que nos da esperanzas hacia un futuro sustentable. Para los lectores más técnicos, no duden en pedirme el documento PDF del estudio del ingeniero Covas, en el cuál se detallan los análisis de potencias y costos.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org
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Una sinergia entre la energía hidráulica y eólica
Por Rodrigo Herrera Vegas
lanacion.com | Tecnología | Mi?oles 16 de setiembre de 2009
el dispreciau dice: a estas horas es indudable que la clase política argentina ya no tiene nada que ofrecer y la sociedad argentina nada para recibir (jamás se lo reconocerán y mucho menos se lo darán como correspondería), por lo tanto nos ocuparemos desde aquí en más de aquellas cosas que revisten importancia meridiana para la condición humana... Septiembre 16, 2009.-
SEGUNDA PARTE
El panorama de la energía eólica en Argentina
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
Noticias de Tecnología: Jueves 20 de agosto de 2009 | 12:10 (actualizado hace 27 días)
El martes 11 de agosto tuvo lugar la primera edición de Green Drinks en Buenos Aires, una serie de encuentros mensuales que tiene por objetivo reunir los interesados en ecología: en espíritu similar a los "First Tuesdays" de la época de la "burbuja" de Internet. Allí me encontré con un joven Ingeniero del ITBA, Nicolás Brown que está escribiendo su tesis denominada: "Plan de energía solar y eficiencia energética en Argentina". Es muy alentador encontrar en las nuevas camadas de Ingenieros, algunos que se están enfocando en el estudio de energías renovables para lograr llevar a nuestro país a una matriz energética menos dependiente de los combustibles fósiles.
Me recomendó la lectura del documento de la Cámara Argentina de Energías Renovables , "Estado de la Industria Eólica en la Argentina". Un estudio de altísima calidad que les recomiendo leer y de donde provienen los datos para el siguiente análisis.
Dadas sus condiciones climáticas y geográficas, la Argentina, a priori, debería ser la primer potencia mundial en energía eólica. Posee gigantescas superficies ociosas donde construir parques y numerosas zonas con un factor de capacidad (FC) del 45%. El FC se define como: "valor porcentual de la energía que una turbina eólica entregará durante todo un año en relación a la cantidad de energía que podría entregar una turbina trabajando el 100% del tiempo".
Inclusive varias zonas del sur de la provincia de Buenos Aires tienen un FC = 35%. La mayoría de los lugares de Europa donde la energía eólica está muy desarrollada, tienen un FC que ronda el 25%. Dinamarca, por ejemplo, genera el 20% de su electricidad del viento y es considerada una de las mayores potencias eólicas. Debido a los inconvenientes de espacio se ve obligada a construir parques en el medio del mar lo que aumenta significativamente el costo de sus proyectos.
Costo variable de generación con combustibles líquidos versus costo de generación eólica
Foto: CADER
Actualmente, la Argentina tiene instalados tan solo 30MW de potencia eólica, casi en su totalidad por cooperativas eléctricas. Este número es prácticamente despreciable dentro de la matriz energética nacional. Se han gastado en el año 2008 unos 1800 millones de dólares en combustibles líquidos importados y en energía eléctrica de origen térmico comprada a países vecinos. Si se hubiese destinado el 15% de esa cifra a proyectos de energía eólica, tendríamos encaminados casi 700MW adicionales de potencia totalmente limpia y renovable.
Como dice el informe, "Una política de Estado en este sentido reemplazaría gasto por inversión , además de redundar en un significativo ahorro para el sistema". Según estudios teóricos, se podrían instalar en la Argentina 2000 GW de potencia eólica representando el doble de la capacidad de generación actual de los Estados Unidos.
No vamos a profundizar el aspecto económico, privilegiando aquí los aspectos tecnológicos y ecológicos, pero queda claro que la ecuación económica también indica un panorama muy privilegiado para la energía eólica en nuestro país. Podemos observar según el siguiente gráfico que a partir de un precio de barril de petróleo de 45 dólares tiene sentido la energía eólica en aquellas zonas cuyo valor FC se encuentre en un 45 por ciento
Aerogenerador, en una foto de prensa del documental HomeFoto: home-2009.com
El funcionamiento de los aerogeneradores modernos está basado en tecnologías muy avanzadas principalmente a nivel aerodinámico. Las aspas están diseñadas con la precisión de un ala de avión y los sistemas de control electrónicos permiten un óptimo aprovechamiento de las condiciones del viento a través de la orientación de la turbina y de la regulación del ángulo de incidencia de las aspas. Estos sistemas están también ligados a la seguridad, frenando de inmediato la rotación al detectar anomalías, temperaturas fuera de los parámetros normales e inclusive vientos demasiado fuertes mayores a 25 m/s. Para un generador de 1,5 MW, la góndola se encuentra a una altura entre 60 y 80 metros.
Los beneficios ecológicos son indiscutibles. Las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de la electricidad generada de esta manera son una pequeña fracción de las emitidas por centrales térmicas. Como se puede ver en el siguiente gráfico, la energía eólica solo genera 0,01 tonelada de CO2 por cada MWh producido, representando menos del 3% que una planta térmica a gas de ciclo combinado y 1% de una planta de carbón, muy comunes en Estados Unidos y China.
Es importante destacar que las emisiones provenientes de la energía eólica se deben a la fabricación y transporte de las turbinas ya que la operación en si misma no genera emisiones. Una turbina eólica compensa en 6 meses la energía necesaria para su fabricación, instalación, operación, montaje y desmantelamiento. En comparación, los paneles fotovoltaicos modernos compensan la energía de fabricación en un período que varía entre 1 y 4 años. Los paneles más antiguos directamente no lograban compensar la energía necesaria para su fabricación a lo largo de toda su vida útil.
Factores de emisión en generación eléctrica
Foto: CADER
Se preguntarán que estamos esperando. Afortunadamente la industria nacional ya está creciendo. IMPSA tiene una fábrica en el país capaz de proveer aerogeneradores mayores a 1,5 MW gracias a su fábrica ubicada en Mendoza. Otra empresa, NRG Patagonia comercializa un modelo de 1,5 MW especialmente diseñado y reforzado para los vientos muy fuertes patagónicos. A su vez, INVAP , especialista en aerogeneradores de baja y media potencia está desarrollando un modelo también de 1,5 MW para vientos intensos.
Felicitamos a la gente de la Cámara Argentina de Energías Renovables por tan valioso informe y esperamos que despierte el interés de muchos emprendedores y expertos para aprovechar esta oportunidad tan fabulosa que nos está dando la naturaleza.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org
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El panorama de la energía eólica en Argentina
Por Rodrigo Herrera Vegas
lanacion.com | Tecnología | Jueves 20 de agosto de 2009
el dispreciau dice: sí, ARGENTINA en POSITIVO. Tenemos mejores cosas para dar que la vergüenza política impresentable que nos representa o mejor dicho, dice hacerlo... Septiembre 16, 2009.-
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