España alumbra el camino de la nueva generación de soluciones renovables

Los grandes gigantes del viento pueden verse limitados en tierra por cuestiones de espacio, de difícil acceso, por estar cerca de zonas de especial protección medioambiental e incluso por falta de aceptación social. Y en mar, por las profundidades. Como alternativa para aprovechar el viento en esas zonas se presentan los sistemas aerotransportados de energía eólica (AWES, por sus siglas en inglés), una tecnología ya desarrollada que busca ahora emplazamientos para ganar horas de operación y su posterior comercialización en mercados globales. Ya han salido los primeros sistemas al mercado como el que la empresa alemana SkySailsPower ha desplegado en Isla Mauricio. Un nuevo terreno de juego en el que España cuenta con ventaja.

Se trata de dispositivos voladores (una cometa, un dron o planeadores) atados por un cable a una ubicación fija en tierra. «Cuando la cometa (la solución más desarrollada) asciende, vuela en forma de ochos desde por ejemplo 200 metros de altitud hasta 600. A medida que gana altura, tira y desenrolla el cable de un cabestrante que está en tierra y que va girando. Este está conectado a un generador donde se produce la electricidad. Cuando la cometa vuelve a bajar a 200 metros, se enrolla el cable y al ascender empieza el ciclo otra vez», explica Kristian Petrick, secretario general de Airbone Wind Europea, la asociación de la industria europea de la energía eólica aerotransportada (son una veintena de empresas, universidades y centros tecnológicos que están desarrollando esta tecnología).

Noticia Relacionada

España marca el rumbo en la carrera de la energía eólica marina flotante

María José Pérez-Barco

A la espera de un marco regulatorio favorable, nuestro país suma el 30% de los proyectos en marcha en el mundo y el papel de algunos laboratorios punteros nos convierte en gran banco de pruebas de una tecnología prometedora

El sistema anterior se conoce como 'yo-yo' o de bombeo. Otra solución es generar la electricidad durante el vuelo. En este caso se instala un aerogenerador en la nave y la energía se evacua por el cable hacia una base en tierra.

Estos dispositivos pueden alcanzar los 600 metros de altura, donde existe mayor recurso eólico y por tanto más energía. Es una de sus grandes ventajas. Y también cuentan con otras: «Utilizamos un 90% de menos materiales que un aerogenerador. Necesitamos menos cemento para la cimentación y no empleamos torres. En su lugar hay un cable», considera Petrick. Además la logística para instalar estos sistemas es más fácil y también su configuración.

De momento, los sistemas AWES generan 100 kWh. «Ya se están comercializando dispositivos de 200 kWh y las empresas esperan poder alcanzar de 1 a 3 MWh. No podemos competir con una turbina eólica que genera 5MW o las 'offshore' que llegan a 15. Pero nuestros sistemas pueden ser muy útiles en lugares que necesitan redes pequeñas. Y en países que no tienen posibilidades ni infraestructura para instalar grandes aerogeneradores. Son tecnologías que se pueden complementar. Habrá lugares donde sea más conveniente instalar una turbina eólica y en otros, nuestros dispositivos», valora Petrick. Islas, zonas remotas, montañas, plataformas 'offshore', incluso embarcaciones... podrían ser sus emplazamientos.

Aunque todavía la industria AWE tiene un gran reto por delante. «Se necesita financiación para hacer la transición de una empresa que desarrolla sistemas a otra que comercializa el producto», indica Petrick. La colaboración público privada resulta fundamental. Las previsiones estiman que serán necesarios 5.000 millones de euros durante la próxima década para que esta tecnología alcance todo su potencial: 177 GW para 2050. Por hacernos una idea, hoy nuestro país cuenta con 30 GW de potencia instalada de energía eólica.

En España la tecnología AWES tiene un futuro muy prometedor, como destaca Agustín Arjonilla, responsable de Sistemas AWE de CT Engineering Group, empresa que junto a la Universidad Carlos III de Madrid son pioneros en nuestro país en el desarrollo de estas soluciones.. «Estudiamos los vientos a mayores alturas —dice— y nos dimos cuenta de que más del 80% de nuestro territorio es apto para la generación AWES. Esto unido a la baja densidad de población en esas zonas, hace que seamos una superpotencia para la generación basada en AWES. Además la excelente capacidad de ingeniería, instalación y mantenimiento de la que España dispone en el sector eólico nos posiciona con cierta ventaja frente a otros países que quieran plantear una capacidad de generación similar a la nuestra. Sin embargo, uno de los mayores retos que nos encontramos es hacer ver el potencial de esta tecnología a la sociedad, al ser relativamente nueva y muy poco conocida en el país. Creemos que España puede convertirse en el primer centro de excelencia del sector AWES en el mundo», considera Arjonilla.

Ya se han señalado diversos emplazamientos para comenzar a instalar los primeros dispositivos. La empresa holandesa Mozaero va a testar un dispositivo en Beas de Segura (Jáen) después del verano. «El sistema es uno de los mayores y más sofisticados sistemas comerciales de aeronave no tripuladas en Europa. Los vuelos de demostración serán un hito importante para nuestra empresa y un gran paso para la tecnología eólica aerotransportada», estima Kevin Rand, jefe de Operaciones de Mozaero.

También Kitepower (Países Bajos) desplegará en la isla de La Gomera uno de sus sistemas más potentes. «Forma parte de la comercialización de nuestro sistema Kitepower de 100 kW, que ofrece una planta móvil de energía renovable única a los usuarios finales de todo el mundo», señala Johannes Peschel, CEO de la compañía. Otra de las ubicaciones que se estudian para hacer ensayos es en el Centro de Desarrollo de Energías Renovables (Ceder-Ciemat).

Los aerogeneradores sin aspas son otra nueva generación de renovables, que nada tiene que ver con la física de la energía eólica tradicional. Y lleva también sello español. La empresa abulense Vortex Bladeless ha desarrollado diversos prototipos de 85 cm, de 2,20 m y un tercero de entre 7 y 8 metros de altura.

En este caso se trata de torres sin palas, ni turbinas, que oscilan de forma perpendicular al viento. «Nosotros buscamos provocar un principio de la física que se denomina resonancia aeroelástica para captar su energía y convertirla en electricidad. Nuestro diseño es sencillo. Consiste en un tubo hueco con una varilla de fibra de carbono en su interior. La torre oscila unos 4 grados a cada lado. Con este movimiento, captamos la energía y un alternador dentro de la torre la transforma en electricidad. No hay rodamientos ni partes mecánicas que rocen. No hace falta lubricar, no hay ningún desgaste y esto repercute en el coste de mantenimiento», explica Rodrigo Rupérez, director general de la compañía.

Es un aerogenerador silencioso, tiene menor impacto visual «y es muy inferior el efecto sobre aves y murciélagos», defiende Ruperez. Estos dispositivos funcionan con velocidades de viento de entre 3,5 y 12 metros por segundo. «Suponen el 85% de los vientos que podemos encontrar», especifica. «A mayor velocidad desaparece el efecto de la resonancia aeroelástica -añade-. Perdemos en altas velocidades, pero nos ahorramos una de las principales fuentes de averías en los aerogeneradores: el sistema de frenado que detiene la turbina con vientos fuertes. Por tanto, al no necesitar el nacelle de los aerogeneradores, ni las palas, ni el sistema de frenado es un ahorro en la inversión inicial».

El sistema es modular. Y sus aplicaciones se estiman de lo más diverso. «Tendrá mucho hueco en la energía distribuida, para alimentar antenas de telefonía, luces LED de carteles o señales de tráfico que son de bajo consumo, en agricultura para generar energía en medio del campo, en naútica de recreo y puede ser complementar a la energía fotovoltaica».

También la innovación en la otra gran hermana de la eólica, la energía solar, es constante. «Se buscan placas fotovoltaicas con mayor eficiencia y mejorar su rendimiento y durabilidad con menor coste. Ahora nos encontramos en la época de madurez de la tecnología PERC. Son células que captan mucha radiación solar, incluso funcionan muy bien con altas temperaturas y días nublados. Una gran opción para países del norte como Alemania. Son los paneles más típicos, están en los tejados de las casas y en plantas de suelo», cuenta Héctor de Lama, director técnico de la patronal fotovoltaica UNEF.

Sin embargo, hay una nueva generación de células solares de película fina, también conocidas como 'thin film', que ofrece interesantes aplicaciones. «Es donde más investigación se está haciendo, aunque solo supone una cuota de mercado del 5%», destaca De Lama. En este cajón de sastre aparecen los paneles orgánicos, los flexibles, o los que tienen la misma estructura cristalina que el mineral perovskita, los traslúcidos... «Es un grupo muy diverso y complejo. Porque si bien pueden tener buenos rendimientos también puede ocurrir que tengan menor durabilidad o sean más caros», detalla De Lama. Utilizan tecnologías como el telururo, cadmio, galio, indio, o silicio amorfo de película delgada. «Algunos son materiales escasos y por tanto se hace difícil escalar estas soluciones», indica De Lama.

Pero en el futuro pueden tener salidas. «Los flexibles se adaptan a cualquier forma y son interesantes para la arquitectura moderna. Otros incluso se pueden utilizar para la envolvente o el techo de automóviles, convirtiendo así el vehículo en un panel solar», indica De Lama. Por ejemplo, las células transparentes pueden cambiar las reglas de juego en ciudades y edificios, donde resulta difícil instalar parques fotovoltaicos por la escasez de suelo disponible.

Ya hay ejemplos de ello. La empresa abulense Onyx Solar diseña y fabrica un vidrio fotovoltaico que permite a los edificios generar la electricidad que necesitan, ya sea envolviendo fachadas o como pérgolas, lucernarias, cortinas, muros.... Esta compañía ha desarrollado más de 400 proyectos en 50 países. En su cartera están construcciones emblemáticos de clientes como Apple, Microsoft, HP, Samsumg, American Airlines, Coca-Cola, Heineken, McDonald's, Pfizer, Novartis...

«Hemos desarrollado un material de construcción que ofrece energía limpia. Es semitransparente, permite la entrada de luz natural y es un aislante térmico, con lo cual el edificio necesita menos calefacción. De esta forma no se ocupa espacio adicional para alimentar las construcciones. El propio edificio genera la energía in situ», detalla Álvaro Beltrán, CEO y cofundador de Onyx Solar. Con una ventaja añadida: el coste de la instalación se amortiza en tres años.

Su última innovación es un vidrio fotovoltaico oculto. «Aplicamos un recubrimiento, con 17 colores disponibles, que tapan los elementos fotovoltaicos. Tiene un gran componente estético», apunta Beltrán.

En Valencia, Aimplas Instituto Tecnológico del Plástico lleva a cabo una innovadora iniciativa: el proyecto Solarflex, financiado por la UE y el Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial. El objetivo es desarrollar una nueva generación de celdas solares fotovoltaicas m ás económicas, flexibles, de mayor tamaño, menos contaminantes y hechas con materiales orgánicos que puedan sustituir a las de silicio.

«Uno de los métodos más conocidos para explotar la energía solar es el uso de tecnologías de celdas solares basadas en materiales inorgánicos como el silicio, que han mostrado un gran desarrollo pero aún tienen un alto coste para muchas aplicaciones y sus condiciones de producción generan residuos contaminantes. Además su aplicación está limitada por su peso, tamaño y rigidez, así como por un complicado proceso de fabricación», explica Susana Otero, la investigadora principal del proyecto.

Por todos esos motivos el proyecto Solarflex busca materiales orgánicos y está impulsando el desarrollo de celdas solares fotovoltaicas de polímero, que además estén libres de óxido de indio y estaño, un metal caro, raro y escaso. Se conseguirá así disminuir el coste de la celda solar. «El proyecto supone también conseguir nuevas celdas solares cuya fabricación sea mediante tecnologías de impresión convencional, lo que implica una reducción importante del coste de producción y una comercialización a gran escala», cuenta la investigadora.

Así está naciendo una nueva generación de renovables que cuando alcance la madurez aprovechará el viento y el sol, allí donde no llegue la actual familia de aerogeneradores y paneles solares.