Las tecnologías renovables del futuro

A pesar de que la creciente concienciación de gobiernos y sociedades por la crisis climática han tenido un papel innegable en crear las condiciones adecuadas para el desarrollo de las energías renovables, no conviene olvidar que su espectacular crecimiento de los últimos años no habría sido posible sin las grandes mejoras tecnológicas que han impulsado su competitividad.

En particular, este desarrollo tecnológico ha sido muy notable en el caso de la energía eólica y de la energía solar fotovoltaica, catapultándolas hasta convertirlas, a día de hoy, en las formas más baratas de producir electricidad.

La buena noticia es que ambas tecnologías tienen todavía bastante recorrido para seguir mejorando su eficiencia y reduciendo costes, por lo que en los próximos años seguiremos asistiendo a innovaciones importantes, como veremos de forma muy somera en este artículo, que las consolidarán en su papel preponderante en el sector energético del futuro.

Energía eólica terrestre

• El principal motor para hacer aún más competitiva la energía eólica terrestre continuará siendo el incremento del tamaño de los aerogeneradores, lo que permitirá seguir avanzando en la reducción del coste y en el incremento de la producción por kW instalado, ya que las máquinas más altas se aprovechan del incremento que se produce en la velocidad de viento a medida que aumenta la altura sobre el nivel del suelo.
• Este aumento de tamaño implicará que componentes como las palas y la torre alcancen unas dimensiones que requerirán aplicar nuevas soluciones para hacer viable su transporte e instalación, generalizándose el uso de palas partidas torres híbridas hormigón-acero.
• Se producirán también importantes avances en el uso de materiales más ligeros y resistentes para las palas, lo cual reducirá las cargas sobre el resto de los elementos estructurales, permitiendo a su vez reducir su peso y el coste de todo el conjunto.
• Las cifras previstas para los próximos años de potencia anual instalada,  concentrada además en unos pocos tecnólogos dominantes, supondrán unos volúmenes de fabricación de componentes que favorecerán el desarrollo de estrategias de estandarización y modularidad, lo que permitirá optimizar los costes[1].
• El tamaño de los aerogeneradores permitirá incrementar la inversión en equipos de instrumentación, sistemas de control y accionamientos más sofisticados y potentes. Éstos serán capaces de optimizar el comportamiento de las turbinas ante las complejas interacciones con el viento, reduciendo las cargas sobre los componentes estructurales (y por tanto su coste) e incrementando el aprovechamiento energético. Por ejemplo, se generalizará el uso del LIDAR, un instrumento que hace posible detectar con antelación las ráfagas de viento que se están aproximando al aerogenerador, de forma que se ajusten sus parámetros de funcionamiento para evitar picos de carga que puedan reducir la vida útil de los componentes.
• Por último, se desarrollarán nuevas soluciones y se mejorarán otras que ya se están empezando a aplicar, con el objeto de optimizar la instalación y el mantenimiento de estos gigantes, como sistemas de autorizado[1], grúas que “trepan” por las torres[2], robots y drones que hacen inspección y mantenimiento de torres y palas[3], etc.

Energía eólica marina (offshore)

Además de beneficiarse de todos los avances mencionados para la eólica terrestre, veremos desarrollos tecnológicos específicos en este tipo de instalaciones, como serán:

• Soluciones flotantes avanzadas, que permitirán instalar parques eólicos en aguas de gran profundidad, como son por ejemplo las de las costas españolas, aumentando muy considerablemente el número de emplazamientos potenciales.
• Optimización de la instalación de los aerogeneradores y sus cimentaciones[1], un capítulo mucho más importante en el coste global de este tipo de proyectos que en la eólica terrestre.
• Desarrollo de soluciones avanzadas de mantenimiento predictivo y reducción de las necesidades de mantenimiento correctivo, ya que el acceso de los técnicos a estas instalaciones es mucho más complicado que en tierra, pudiendo resultar incluso imposible durante ciertas épocas del año.

Energía solar fotovoltaica

• Se consolidará la tecnología de paneles bifaciales, que ya está demostrando incrementar la producción más de un 10%, y hasta un 35% en instalaciones con seguimiento en un eje, aprovechando la radiación reflejada por el suelo (albedo).
• Se mejorará también la eficiencia mediante el incremento del tamaño de las celdas y avances en la conexión entre celdas (tecnología tiling ribbon, paneles shingle, etc.).
• A medio plazo, están generando mucha expectación tecnologías más disruptivas como las células de perovskita[1], que emplean una familia de materiales distintos al silicio, pero también abundantes, y que están consiguiendo ya a nivel experimental eficiencias muy altas, con la ventaja de poderse fabricar células solares sobre materiales flexibles, lo que permitiría multiplicar sus aplicaciones. Una opción particularmente interesante es crear “celdas tándem”, en la que una célula de perovskita se coloca sobre otra de silicio, lo que permite aprovechar un rango mayor de la longitud de onda de la luz, lo que permitiría aumentar significativamente la eficiencia de los módulos.

Todos estos avances harán que, en los próximos años, la energía solar fotovoltaica y la eólica sean todavía más competitivas, incrementando su ventaja respecto a otras opciones de generación. Si a esto unimos la abundancia del recurso que emplean y el carácter renovable del mismo, parece claro que estas fuentes de energía dominarán la producción eléctrica del futuro.

No obstante, sigue habiendo retos que harán también necesarios desarrollos en otras tecnologías energéticas:

Por un lado, hay que tener en cuenta que, actualmente, la electricidad supone solamente en torno a un 20% del consumo de energía, siendo necesario un gran avance en electrificación para conseguir un futuro de energía sostenible y asequible para el planeta, particularmente en el sector del transporte, pero también en los usos industrial, comercial y residencial.

Por otro, a pesar del alto grado de complementariedad entre la energía solar y la eólica, su carácter intermitente y no gestionable hace imprescindible contar con alternativas energéticas complementarias para asegurar en todo momento el suministro. Para dar respuesta a este último reto será clave avanzar en las tecnologías de almacenamiento energético, que serán precisamente la temática de nuestro blog en el año que estamos a punto de comenzar.