Molinos gigantes

El crecimiento de los proyectos offshore en Europa ha supuesto el pistoletazo de salida de una carrera sorprendete desde el punto de vista tecnológico y de capacidad industrial. En el mar no hay problemas de espacio ni de transporte para emsamblar palas gigantes a góndolas gigantes que se apoyan sobre torres gigantes. ¿El resultado? Aerogeneradores gigantescos que pueden llegar a ser 10 veces más potentes que la media de los que están instalados en estos momentos en España y que ronda los 550 kW. Algunos fabricantes han anunciado sus planes sobre aerogeneradores de segunda generación o del megavatio, que van de 3 a 5 MW de potencia unitaria. Entre ellos los alemanes de Enercon, que esperan tener instalado en unos el primer prototipo comercial –terrestre y offshore–, de 4,5 MW, el E–112, con su enorme rotor de 112 metros.
El paso desde las máquinas de 500 kW a las de 750 kW o las de 1 MW es ya una realidad. Su tecnología está archidemostrada y a día de hoy, los estudios técnicos confirman que el kW/h eólico más barato es el producido por aerogeneradores de unos 750 kW de potencia. No obstante, podría decirse que incluso los aerogeneradores de 1,2 MW y hasta 1,5 MW se cuentan ya entre las máquinas con solvencia, aunque en España apenas se hayan instalado todavía. La cuestión empieza a partir de aquí con los megamolinos que se sitúan en potencias unitarias de 2 MW, 3 y hasta 5 MW.

Producir más con menos
En principio, los aerogeneradores grandes permiten reducir los costes de generación de energía, lo que es motivo suficiente para propiciar su desarrollo. Entre agosto del 95 y marzo del 96 entraron en funcionamiento varios prototipos de1,5 MW. Dos de ellos habían sido construidos por los pioneros eólicos Nordtank (hoy parte de NEG Micon) y Vestas, dos empresas danesas; otros dos fueron obra de las alemanas Tacke (ahora Enron Wind) y Enercon. Sin embargo, cuando en 1985 comenzó a trabajarse en estos modelos, gracias al WEGA, un programa Joule financiado por la Comisión Europea, pocos creyeron en un éxito comercial inmediato. Incluso se llegó a pensar que no habría mercado suficiente para máquinas tan grandes. El tiempo quitaría la razón a los pesimistas y aquellas maquinas grandes son hoy máquinas pequeñas.
En 1985 se creó el Departamento de Energía Eólica en el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Félix Avia, uno de sus principales impulsores, conoce como pocos la historia de la evolución de potencias en los aerogeneradores. "En la actualidad, el tamaño optimizado es el de máquinas de entre 40 y 60 metros de diámetro de rotor. Los molinos más grandes, de 80 metros o más, están surgiendo por el empuje de los parques offshore. Fabricar esas máquinas exige costes muy elevados que pueden ser compensados por su mayor producción, y tal vez nunca se utilicen en tierra pero parece seguro que darán mucho juego en el mar". Lo que no acaba de comprender Félix Avia es "la carrera, un tanto apresurada, en la que parecen estar metidos todos los fabricantes, hasta el punto de que muchos se sienten acomplejados si no tienen máquinas de 1,5 MW por lo menos".

Mejor sin prisas
Las prisas no son buenas consejeras. La tecnología que permite que una máquina de 1 MW funcione como un reloj no tiene por qué lograrlo con una máquina de 2 MW por el simple hecho de aumentar el tamaño de los componentes. El fabricante de palas LM tiene que cambiar 600 juegos de palas de aerogeneradores de distintas marcas, con potencias que van de 1 a 1,3 MW. Probablemente la presión de los fabricantes, que antes tardaban tres años en sacar una nueva máquina al mercado y ahora quieren hacerlo en uno, tenga mucho que ver con el desaguisado. La segunda parte del citado programa WEGA, que finalizó en 1998, sirvió para hacer predicciones como ésta: mientras los componentes mecánicos del aerogenerador incrementan su peso en una medida que equivale al cubo del radio del rotor, la energía producida sólo se incrementará al cuadrado del radio. Dicho de otro modo: el peso de la estructura crece más que la energía. Y no hay que olvidar que peso y tamaño complican sobremanera el manejo y la instalación de grandes aerogeneradores; ¿cómo un camión va a subir una pala de 40 metros hasta el alto donde se quiere instalar el parque? Y si el camión lo consigue, luego tiene que subir una grúa con una capacidad portante por encima de las 400 toneladas. Dos "armatostes" que no lo tienen fácil para moverse por cualquier sitio.
Las diferencias entre un aerogenerador grande y pequeño son, sobre todo, de peso y de tamaño. Los controles son similares. A modo de resumen, Félix Avia, del Departamento de Energía Eólica del Ciemat, asegura que "no hay limitaciones tecnológicas que permitan decir que las máquinas grandes no serán algún día tan rentables como son las de 750 kW ahora. Pero no vale con extrapolar la tecnología de los pequeños aerogeneradores a los grandes".

Vientos suaves y llanuras
En Energías Renovables hemos querido saber cómo vive la industria eólica española esta carrera y qué oportunidades ofrece nuestro país para la instalación de grandes máquinas. Los problemas que ocasionan los grandes tamaños y pesos "pueden ser el factor limitante para la instalación de grandes máquinas", asegura Jaime Cardells, gerente de Abo Wind, y especialista en modelado del recurso eólico. "Por eso, parecen más indicadas para zonas con orografías generosas y de fácil acceso. En lo referente a los vientos, por lo general estas máquinas están pensadas para zonas con potenciales eólicos moderados y bajos. Además, habría que evitar grandes niveles de turbulencia, sobre todo porque todavía no se dispone de suficiente experiencia".
Los ingenieros de Gamesa, el mayor fabricante de aerogeneradores de España y el segundo del mundo, también señalan que "el gran tamaño del rotor puede complicar la regulación del sistema, sobre todo cuando el viento varía mucho con la altura en el área barrida por el rotor". La más moderna y más potente turbina de Gamesa es la G80, de 2 MW de potencia, con rotor tripala de 80m de diámetro. Y es lógico que el viento no sople igual en el punto más bajo barrido por las palas que 80 metros más arriba. El gigante de la empresa vasca se monta sobre torres que van desde los 60 a los 100 metros de altura y opera a velocidad variable para minimizar las cargas mecánicas y maximizar la captación energética. ¿El precio? Según fuentes de la empresa, "las máquinas del segmento de un megavatio, o más, tienen una franja de precios por turbina entre 130 millones de pesetas y 300 millones, dependiendo de la potencia unitaria y el fabricante.
Por su parte, Gonzalo Prado, gerente de la empresa Fuhrländer AG en España, señala que "las turbinas comerciales –incluida la torre de sustentación y la turbina; y excluidas la cimentación e instalaciones necesarias– en estos momentos, hasta 1.500 kW, pueden tener un precio comprendido entre 125.000 y 140.000 pesetas por kW instalado, aunque puede variar por distintos parámetros". Gonzalo Prado, que no cree que España sea apropiada para aerogeneradores grandes, piensa que "pueden desarrollarse máquinas de hasta 5 MW, pero a partir de esta potencia habrá que buscar nuevas tecnologías que permitan soportar los requerimientos de las turbinas, tanto desde el punto de vista de resistencia estructural, de funcionamiento, de transporte o de instalación".
Neg Micon ya ofrece en su catálogo una máquina de 2,5 MW, de 80 metros de rotor, y tiene en desarrollo una turbina de 3 MW. Su horquilla de precios es más amplia; de forma orientativa, el precio de sus molinos oscila entre 115.000 y 150.000 pesetas por kW. El departamento de I+D de este fabricante danés asegura haber "rediseñado parte de sus aerogeneradores más potentes –los denomina "compact"– para que sus dimensiones sean considerablemente menores y, de este modo, poder instalarlos casi en cualquier parte".

Menor impacto
Enron Wind se está preparando para lanzar al mercado un aerogenerador de 3,6 MW destinado sobre todo a parques offshore, pero también terrestres. En Enron piensan que los grandes molinos permiten "una reducción de los costes para el inversor, al optimizar la relación precio/rendimiento. Por otro lado, el impacto visual y la ocupación del espacio será menor ya que pocos aerogeneradores producen la misma energía que muchos más pequeños. Así que, en regiones que opten por establecer un número máximo de megavatios instalados, se podría ver el número de máquinas reducido". El marco legal existente en España limita a 50 MW la potencia máxima instalada en un parque eólico. Mientras esta limitación no se modifique, los parques dotados de máquinas grandes se desarrollarán con menos turbinas.
También los promotores de parques eólicos tienen su propia opinión sobre las grandes máquinas. Para Francesc Roig, director técnico del grupo Eolic Partners, existen evidentes ventajas. "Ya que son máquinas diseñadas especialmente para zonas con vientos más suaves, la 'oferta' que el territorio pone a disposición de este tipo de emplazamientos es mucho más amplia". En cambio, no se atreve a especular con los límites posibles de crecimiento de potencias porque " el avance de la tecnología eólica pone fuera de juego, constantemente, a los profetas radicales". Gonzalo Costales, director de I+D de Made, se moja más: "parece que diámetros de rotor de 80 m están cerca del límite práctico. Entre otras cosas, porque en aerogeneradores de gran tamaño no se consigue economía de escala, por lo que su coste específico es mayor que el de las máquinas actuales. Asimismo, el coste derivado de la obra y la instalación es superior". El aerogenerador más grande que comercializa Made en este momento es de 1.320 kW, pero se está trabajando en el desarrollo del AE-80, una máquina de 2 MW de paso y velocidad variables.
Y volvemos al principio. Marta Cuartero, del departamento de ventas de aerogeneradores Izar, recuerda que "transportar palas de más de 30 metros de una sola pieza exige para cada emplazamiento un estudio específico de sus condiciones, incluidas las carreteras desde la fábrica hasta el parque". Los grandes aerogeneradores Izar–Bonus cuentan con la solvencia de 29 máquinas de 2 MW que ya giran al viento. El año pasado se instaló con este modelo el parque offshore de Middelgrunden en Dinamarca (publicamos varias fotos en el número 1). En un par de años, Izar espera fabricar este aerogenerador en España, aunque Bonus ya está trabajando en prototipos más grandes.

No sólo más grande sino distinto
Si en algo han coincidido todos los expertos que han respondido a nuestro cuestionario es que para desarrollar grandes aerogeneradores no basta sólo con aumentar el tamaño de los componentes porque los diseños de las turbinas se pueden escalar en tamaño sólo hasta un cierto punto. Las máquinas de 750 kW, que se han demostrado solventes y seguras, han sido diseñadas para resolver una serie de problemas estructurales, mecánicos, eléctricos, de operación y mantenimiento, que plantea esa potencia nominal de la turbina y los tamaños asociados a sus componentes. Cono afirma Gonzalo Prado, de Fuhrländer, "a partir de este diseño es posible escalar potencias y tamaños mientras todas las soluciones técnicas adoptadas en el diseño sean capaces de resolver los requerimientos exigidos. Pero llega un momento que para poder escalar más, es preciso desarrollar nuevos conceptos y sistemas –control paso de pala, velocidad variable, nueva aerodinámica, materiales, soluciones constructivas, etc– que permitan resolver las nuevas exigencias".

Más información:
www.ciemat.es
www.neg-micon.com
www.wind.enron.com
www.eolicpartners.com
www.made.es
www.fuhrlaender.de
www.ecotecnia.com
www.abo-wind.es
www.izar.es
www.gamesa.es