El ingenio con el que se domina al viento y el sol
Si toda la luz del sol que llega a la tierra en hora y media se transformara en energía, se podría generar la suficiente para el consumo global de un año, según la Oficina de Energía Eficiente y Renovable del Gobierno de EE UU. El mismo sol calienta la atmósfera de la Tierra y sus superficies irregulares a distintas presiones, algo que hace que el aire se mueva. Se genera un viento que también es fuente de energía.
Inversión
Empleos locales
Emisiones de CO2 evitadas 1
Red de distribución
Producción de hidrógeno verde (3,000 tH2/año)
Línea eléctrica subterránea
Tanques de H2
Planta fotovoltaica Puertollano II 100 MW
Batería 5 MW
Hidrógeno verde
El hidrógeno verde se produce a partir de células de electrólisis alimentadas tanto por la energía generada por la planta fotovoltaica como por el sistema de almacenamiento de energía en baterías, en un proceso sin emisiones de CO2 asociadas y que permite la electrificación de sectores industriales. El proceso de producción se realiza con un sistema de electrólisis de polímeros con una potencia de 20 MW y capacidad para generar 360 kg/hora de hidrógeno.
Tanques de H2
El almacenamiento de hidrógeno verde es fundamental para garantizar la estabilidad de suministro que requiere la planta de Fertiberia y hacer un uso eficiente de la producción de energía renovable. Un total de 11 depósitos que permiten almacenar 6.000 kg de H2 verde a 60 bares. Cada tanque tiene un volumen de 133 m3 y unas dimensiones de 23,5 m de altura y 2,8 m de diámetro. Pesan 77 toneladas en vacío y están fabricados en un acero especial con una chapa de 4,5 cm de espesor para contener hidrógeno, dado el pequeño tamaño de esta partícula.
Batería 5 MW
La nueva instalación para la producción de H2 verde a partir de fuentes 100% renovables consta de una planta solar fotovoltaica con una potencia instalada de 100 MW. La instalación incorpora tecnologías de última generación, como paneles bifaciales, que permiten una mayor producción al tener dos superficies fotosensibles, e inversores string, que mejoran el rendimiento y aprovechan mejor la superficie.
Planta fotovoltaica Puertollano II 100 MW
El proyecto incluye un sistema de baterías de iones de litio de 5MW, con capacidad de almacenamiento de 20MWh, que permite una mayor manejabilidad de la planta y optimización de las estrategias de control.
Fuente: Iberdrola, 2023
Para captar y aprovechar estos recursos sin fin que no generan emisiones, la tecnología se sofistica y hace cada vez más eficiente su mecánica. Es algo que está cambiando el mapa energético de Estados Unidos gradualmente para hacerse más limpio, más verde.
La energía solar, eólica y las baterías de almacenamiento están aumentando su capacidad de generación año tras año y según las previsiones de la Administración de Información de la Energía (EIA en sus siglas en inglés), más del 80% de la nueva capacidad de generación a gran escala que se pondrá en línea en 2023 en el país será de estas tres tecnologías.
De hecho, de los 16.8 gigawatts (GW) de generación a gran escala instalada en los primeros seis meses de 2023, el 35%— la mayor parte— fue solar, mientras que la que produce el viento supuso el 19% y el almacenamiento en baterías el 11%.Este dato destaca el papel significativo que juega la energía solar en el panorama energético, convirtiéndola en una fuente prominente y sostenible de electricidad.
Pedro Azagra es el CEO de Avangrid, una compañía del grupo global Iberdrola y una empresa líder en energía sostenible que posee y opera una capacidad instalada de 8.7 gigavatios sin emisiones en los Estados Unidos, incluyendo energía solar y eólica.
Azagra explica que
Para acelerar el futuro de la energía limpia en el país, es necesario realizar inversiones tanto en redes como en energías renovables. “Sin una mayor generación renovable, no podemos satisfacer la demanda energética del país. Pero la modernización de la red por las empresas de servicios públicos es lo que permitirá la interconexión de estas instalaciones solares y eólicas. Avangrid está invirtiendo en ambos, lo que nos posiciona como líderes en esta transición.” La programación es el proceso utilizado para idear y ordenar las acciones necesarias para realizar un proyecto, preparar ciertas máquinas o aparatos para que empiecen a funcionar en el momento y en la forma deseados o elaborar programas para su empleo en computadoras.
Pedro Azagra
Pero ¿cómo se aprovecha la energía solar y eólica con la que se avanza en la descarbonización o reducción de las emisiones de carbono a la atmósfera? ¿Cuán confiable es?
Jorge Pedrón, el Director de Operaciones de Avangrid Renewables, dice que los mecanismos de generación “son simples y complicados a la vez” y que aunque estas tecnologías han existido durante muchos años han avanzado “mucho en los últimos 20 años”.
La energía solar o fotovoltaica, explica Pedrón, se crea “cuando la luz del sol llega a los paneles solares. La energía de esta luz se absorbe por las células del panel y crea cargas eléctricas que se mueven en respuesta a un campo eléctrico en la célula que hace que la electricidad fluya”.
Los módulos solares están hechos de varios materiales, principalmente el polisilicio. Cuando reciben la luz, tienen electrones que se liberan y crean una corriente eléctrica. “Esta corriente continua, que es como le llamamos, tiene que ser convertida a corriente alterna —que es la que usamos los consumidores— con unos aparatos electrónicos que se llaman inversores”, dice Pedrón.
En el caso de la energía eólica, se usan aerogeneradores con palas que giran con el viento y crean directamente esa corriente alterna. “En la mayor parte de los casos”, explica Pedrón, “entre el rotor y el generador — que es el que convierte la energía mecánica de rotación en eléctrica— hay una multiplicadora para adaptar la menor velocidad del rotor a 30 RPM o revoluciones por minuto, hasta la mayor cuyo estándar es 1.800 RPM. El generador convierte la energía mecánica de rotación en energía eléctrica”.
Los aerogeneradores de un campo eólico están unidos entre sí por cables que llevan la energía eléctrica a una subestación transformadora y de ahí se transporta a los usuarios a través de las redes de distribución. Los avances tecnológicos han permitido que todos esos procesos sean cada vez más eficientes y que posiblemente lo sean más aún en el futuro.
A mediados de los años cincuenta se probó la primera célula fotovoltaica de silicio con una eficiencia del 5%, es decir que por cada unidad de energía solar el 5% era transformado en electricidad. Ahora la tecnología ha llevado a esta eficiencia por encima del 25% y para aumentar eficiencia se está tratando de comprobar si se puede producir otra célula a la que al silicio se le añade perovskita, un mineral que absorbe otro tipo de luz y que puede elevar la eficiencia alrededor del 30%. Además, hay módulos solares con dos caras que permiten aumentar la eficacia y también se ha trabajado en mejorar la capacidad de los inversores.
En el caso del viento, Pedrón explica que hay muchas novedades en los aerogeneradores que son más altos y superan los 100 metros de altura, y en las aspas que son más largas, de 20 a 80 metros. “Pueden ser mucho más eficientes en áreas de vientos de baja velocidad”.
El software que controla las turbinas también ha cambiado permitiendo una mejor respuesta a los cambios de los vientos. “Ahora podemos predecir muy bien cuál va a ser la producción en una planta en varios días y también en el largo plazo”.
La electricidad solar y eólica son elementos esenciales de la generación sin emisiones de carbono a la atmósfera y aunque es una producción intermitente ya que depende de la meteorología, los momentos de baja o nula producción se resuelven integrando y equilibrando la producción de otros campos eólicos o solares, otras fuentes de energía o el almacenamiento. El director de operaciones de Avangrid admite que es como dirigir una sinfónica. No hay partitura pero si una cada vez más acertada predicción “to sincronizar y equilibrar de manera efectiva diversas fuentes de energía”.
Con respecto al almacenamiento, que es fundamental, la tecnología está evolucionando, aunque hay algunos desafíos que superar en cuanto a la cadena de proveedores en el país. Cuando estos se resuelvan es de prever que haya una amplia instalación de grandes plantas de almacenamientos. Pero va a tomar algo de tiempo. La Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA en sus siglas en inglés) lamenta las barreras a la creación de un fuerte sector de fabricación de almacenamiento con baterías, entre ello, los costes de competitividad, el acceso a algunas de las materias primas la experiencia técnica y la necesidad de una mayor y diversa fuerza laboral.
Abigail Ross Hopper, la presidenta de SEIA afirma que “no hay duda de que son necesarias inversiones estratégicas en la cadena de suministro para poder construir una base de almacenamiento que es imperativa para la seguridad energética de EE UU”.
La otra asignatura pendiente es transportar la electricidad que se genera a través de paneles solares y aerogeneradores. “Solar y eólica pueden ampliarse sustancialmente en EE UU porque hay mucho territorio para ello”, explica Pedrón, pero “desarrollar nuevos proyectos de energía sostenible no es suficiente si no hay una infraestructura de transmisión que la lleve desde donde se genera a donde la necesita el consumidor”.
El reto es que las nuevas fuentes de energía están donde se encuentran los vientos fuertes, donde hay terreno para poner paneles solares y eso es el desierto de Nuevo México, el océano Atlántico o las praderas de Minnesota, es decir, lejos de ciudades o comunidades donde el consumidor necesite que llegue la luz. Para eso se necesita una red de transmisión más amplia.
En estos momentos hay tres: una en el oeste, otra en el este y una tercera en Texas que conectan en pocos puntos y comparten poco. Esas redes tienen que multiplicarse para conectar fuentes con consumidores más distantes y mucha más energía. Según cálculos de la Administración, si en 2019 todos los coches hubieran sido eléctricos, se habría necesitado generar entre un 20% y un 50% más de energía ese año.
Desde la SEIA se explica que en los próximos 15 años la red de transmisión eléctrica tiene que duplicarse o triplicarse “si se quiere mantener el ritmo de la demanda de la electrificación y acomodar el flujo de energía renovable”. El cálculo de esta organización apunta a que se necesita una inversión cercana a los dos billones de dólares en ello hasta 2050.
Y no solo es una cuestión de dinero. Si se quiere cumplir con el objetivo de reducir las emisiones “se necesita más agilidad en el desarrollo de la infraestructura, el país no se puede permitir décadas de desarrollo para los proyectos de transmisión que son críticos para la generación de electricidad doméstica limpia que permita conseguir la independencia energética”, explica Pedrón, que insiste como la totalidad de quienes participan en esta industria que los permisos de las muchas administraciones involucradas en el proceso administrativo, tienen que agilizarse.