L'energia eòlica terrestre s'ha constituït com un dels pilars fonamentals del subministrament d'electricitat. L'eòlica redueix la dependència dels combustibles fòssils i contribueix a la lluita contra el canvi climàtic. Durant la jornada L'eòlica terrestre, organitzada per la Comissió d'Energia d'Enginyers Industrials de Catalunya en el marc d'un cicle sobre renovables, el sector eòlic ha mostrat les oportunitats tecnològiques i empresarials i projectes d'interès per avançar en el desenvolupament de les energies renovables. Europa és líder mundial en energia eòlica terrestre, amb una capacitat instal·lada de més de 200.000 megawatts (MW) a finals de 2021. En aquest article de Fulls d'Enginyeria us expliquem tres casos per entendre l'actualitat del sector a Espanya.
La central hidroeòlica de El Hierro
La central hidroeòlica de El Hierro, operada per Gorona del Viento, és una instal·lació de generació d'energia elèctrica que combina dos sistemes de generació a partir de fonts renovables, el vent i l'aigua. Tenint en compte que el vent és una energia no controlable, el sistema integrat en la instal·lació que funciona a partir de l'aigua té la doble missió d'estabilitzar l'eòlica i fer-la gestionable, i a la vegada contribuir a la generació d'electricitat i a suplir la carència en els moments que siguin necessaris.
El concepte bàsic de funcionament de la central és subministrar la demanda insular a través del parc eòlic que, segons Felix Boda Suárez, responsable d'infrestructures i PRL de Gorona del Viento, és "el cor del sistema". El que fan és aprofitar el gran potencial eòlic que els vents alisis, predominants en aquestes latituds, poden arribar a proporcionar. Les desviacions de potència són compensades a través de la regulació hidràulica que assegura l'estabilitat elèctrica del sistema i l'emmagatzematge energètic.
La demanda energètica de l'illa es troba entorn dels 5 MW. La central hidroeòlica aprofita al màxim la capacitat del parc eòlic per proveir la demanda i, amb l'excedent del recurs eòlic, disposar d'energia acumulada potencial a partir de les turbines hidràuliques per suplir en cas de manca d'eòlica. "La realitat és que els dos sistemes, eòlic i hidràulic, estan més interrelacionats del que podria esperar per la seva dispersió geogràfica i funcionen de manera simultània i contínua." ha afirmat Suárez.
Davant d'una forta caiguda de la generació eòlica, l'estabilitat del sistema es manté gràcies als variadors de velocitat del sistema de bombament, la freqüència variable i la resposta ràpida dels injectors i deflectors de les turbines. S'ha de tenir en compte que, a diferència de la península, Canàries és un territori compost per sis sistemes elèctrics independents que, segons Suárez, es poden definir com "obsolets, massa robustos i amb un mínim tècnic que no deixa espai per a les renovables". Això implica una gran necessitat d'emmagatzematge d'energia a gran escala que aporti potència síncrona per fer possible la gestió de l'energia eòlica.
Necessitats de formació a Siemens Gamesa
Siemens Gamesa, la multinacional de noves tecnologies aplicades, es dedica a activitats emergents com robòtica, microelectrònica, medi ambient o materials compostos. És líder a Espanya i està situada entre els primers fabricants d'aerogeneradors a escala mundial. José Antonio Sanz, supervisor de producció a l'empresa, ha assegurat que conformen un grup multidisciplinari amb gran quantitat d'enginyers.
Sanz ha explicat que el sector de l'eòlica està en auge gràcies a mesures com el European Green Deal, impulsada per convertir la UE en climàticament neutre d'aquí a 2021. A Siemens Gamesa han identificat alguns dels reptes a què s'enfronta el sector renovable en l'adaptació al model energètic de futur. El procés de transició energètica està cada vegada més consolidat i es fa evident en aquest consens europeu i l'agenda climàtica cap a la descarbonització de les economies. El sector exigeix un marc regulador estable per a la inversió i explotació de projectes renovables.
A més, per Siemens resulta indispensable alinear la formació a les necessitats del sector. Com ha afirmat Sanz, hi ha una gran necessitat de professionals que no s'està compensant. D'aquesta manera el que volen impulsar a l'empresa és la creació i captació de talent relacionat amb energia renovable. Afirmen que ho aconseguiran a través de l'adaptació de la formació universitària a les necessitats teòrica-pràctiques del sector renovable, la modernització i enfortiment de la formació. "Formar i disposar d'un tècnic especialitzat en eòlica costa molts milers d'euros. Quan arriben a l'empresa privada triguen una mitjana de dos anys en generar valor afegit i riquesa" ha afirmat Sanz
A més, per l'empresa resulta fonamental la col·laboració públicoprivada. La seva intenció és vincular empreses del sector amb organismes de formació i administració per retroalimentar la col·laboració, d'acord amb experiències en bones pràctiques. Per tant, també consideren necessària una major orientació professional cap al sector de les energies renovables.
Esteyco, els reptes d'un parc eòlic
Roser Valls, directora adjunta a Esteyco, ha destacat els reptes d'enginyeria estructural i d'obra civil en un parc eòlic. Alguns dels condicionants generals del sector són l'augment de les potències dels aerogeneradors, els canvis en les turbines i de l'entorn i les noves exigències del mercat. Actualment, les potències dels dissenys d'Esteyco disposen de turbines de 4 fins a 7 MW i, a més, les càrregues que es transmeten a la fonamentació en les turbines han augmentat, la longitud de pala s'ha incrementat i pesos dels components a transportar i instal·lar. Respecte a l'entorn, els parcs eòlics s'enfronten a topografies complexes, àrees remotes i poc accessibles. Pel que fa a les exigències del mercat, pels parcs resulta essencial reduir el cost de l'energia (LCOE).
La tipologia de les torres eòliques fa variar les exigències tècniques. Les torres d'acer d'entre 100 m i 120 m són competitives econòmicament. Una de més de 120 m deixa de ser competitiva econòmicament per poder respondre a necessitats estructurals i de transport. En aquests casos s'utilitzen solucions de formigó en els primers trams i d'acer en els trams superiors. Les torres de més de 140 m necessiten grues de gran capacitat, que són escasses i cares. Per això s'han plantejat innovacions com la torre autoelevable que proposa Esteyco. Aquesta és una torre de trams de formigó que es munten una dins de l'altre i, abans de fer l'hissat, es col·loca l'anacel de l'aerogenerador a una alçada de 50 m, a on les grues són més disponibles i no tenen tanta capacitat. Després a una mateixa alçada s'estableix un sistema de gats hidràulics que permeten pujar la torre fins a la seva posició final.
Es busquen solucions geomètricament optimitzades i de millores de terreny per optimitzar i reduir el LCOE. Un exemple és la solució patentada per Esteyco de fonamentació de puntals prefabricats. La solució redueix el formigó entre un 20% i un 40% en comparació a una fonamentació convencional. En estar més elevada, el cost de l'energia s'abarateix perquè es capta més. Tot no són avantatges, també s'ha de valorar el seu cost, ja que és una fonamentació més industrialitzada que necessita més mà d'obra i fases.
Pel que fa als reptes en el disseny de l'obra civil, suma la dificultat de transportar pales de fins a 80-90 m de longitud pels camins d'accés existents. El disseny de vials nous dins del parc requereix unes exigències elevades que fan augmentar el volum de l'obra civil. Una alternativa que redueix l'impacte ambiental, els costos i el volum de l'obra és el Blade-lifter, que empra la inclinació de les pales per facilitar-ne el transport. Així també l'alçada de les torres i la longitud de les pales fan augmentar l'àrea de plataforma necessària a la base de cada aerogenerador per deixar tots els components. Com a solució es proposa el procés d'assemblatge just-in-time de torre i pales per minimitzar l'àrea a ocupar. Com més grans són les turbines major és el repte per poder minimitzar l'obra civil i els volums de formigó i d'acer a col·locar.
