El día de mañana de las turbinas eólicas

Por: Cristina Costa Salavedra

La energía eólica es una de las tecnologías renovables más antiguas que se conocen después de la energía hidráulica. De hecho, las referencias más antiguas de las que se tiene constancia nos llevan a la Persia de mediados del siglo VII donde, según cuenta la leyenda, un esclavo demostró al Califa que podía utilizar la fuerza del viento para moler el grano. No se sabe exactamente el año en que se construyó el primer molino, lo que sí es cierto es que 3 siglos más tarde, Persia estaba repleta de estos instrumentos. En Europa no se popularizó su uso hasta mediados del siglo XII, y si bien algunas fuentes apuntan que los europeos cogieron la idea de los molinos durante las Cruzadas, los antiguos molinos europeos eran totalmente distintos a los persas. Surgiera de donde surgiera la idea de los molinos de viento y sus diferentes aspectos, todos tenemos en la cabeza la imagen de estas obras de ingeniería de la Edad Media. Su uso era muy común en zonas ventosas de la costa atlántica como Holanda o el norte de Francia, y también en España, donde se hicieron famosos gracias a Don Quijote de la Mancha.  

Por aquél entonces, los molinos de viento presentaban una relevante ventaja sobre los molinos de agua al no necesitar estar cerca del río o del mar para cumplir su función. Además, no importaba que el invierno fuera crudo, pues aunque los ríos se helaran, los molinos de viento seguían girando. Es por eso que esta tecnología no dejó de usarse con el paso tiempo y fue evolucionando hasta llegar a la energía eólica actual.

Ya a finales del siglo XIX, llegaron los primeros aerogeneradores eléctricos, que, si bien eran mucho menos potentes que los actuales, generaban electricidad. Aparecieron, casi simultáneamente, gracias al ingenio de dos ingenieros uno en Escocia y otro en Ohio (EEUU), que construyeron un aerogenerador en su jardín para abastecer su casa pero no lograron ganar la atención del resto de población. Fue el ingeniero danés Poul la Cour, quien en 1891 consiguió generar un flujo seguido de energía al instalar un regulador en la turbina. Asimismo, la Cour construyó en 1895 una central eléctrica con estas turbinas que abastecían todo un pueblo. 5 años más tarde ya había 2.500 aerogeneradores en Dinamarca con una potencia combinada de 30 megavatios (MW) (Shahan, 2014).

Desde aquellos primeros aerogeneradores de menos de 1 MW de potencia a los actuales se han hecho grandes progresos, desde rediseñar las estructuras y los materiales de los que está hecha, hasta reducir el número de palas a 3, pasando por la instalación de parques eólicos marinos. La energía eólica se ha posicionado como uno de los mayores aliados de la lucha contra el cambio climático al ser una energía limpia, potente y actualmente más barata, en muchos países, que las energías fósiles. Es por eso que esta energía juntamente con la energía solar, van a aumentar mucho su presencia en los mercados eléctricos, de hecho, se quiere conseguir que para 2025 las energías renovables representen un 40% del mix energético mundial (en 2018 representaban poco más del 30%). De acuerdo con los informes de IRENA, en 1997 había solo 7.5 gigavatios (GW) instalados, actualmente hay una capacidad instalada de 650,8 GW combinando ambas eólica terrestre y marina. Asimismo, esta agencia estima que para cumplir con los objetivos de mantener el calentamiento global por debajo de 2ºC, se debería multiplicar por 10 la capacidad instalada, hasta llegar a los 5.000 GW terrestres y 1.000 GW marítimos (International Renewable Energy Agency, 2020).

La energía eólica no emite emisiones de efecto invernadero al generar electricidad, no obstante, se debe tener en cuenta, que esta tecnología, igual que todos los procesos industriales, sí que genera emisiones al ser construida y desmantelada. Por ejemplo, recientemente se ha desarrollado la turbina más potente del mundo, con una capacidad de generación de 13 MW, 220 metros de altura y palas de 107 metros (Vorrath, 2020). De acuerdo con sus constructores, General Electric Renewable Energy, con una sola vuelta puede producir suficiente energía para una casa estándar inglesa durante 2 días. Esta turbina, que se instalará por primera vez en el Mar del Norte, a 130 km de Yorkshire, evitará grandes cantidades de emisiones de CO2 a la atmosfera pero ¿Qué pasará con ella al final de su vida útil dentro de unos 20 o 25 años?

El mercado eólico es relativamente maduro, sobre todo en Alemania, Dinamarca, España y Holanda, con más del 30% de su capacidad instalada con más de 15 años. Estos parques llegan a su fin después de entre 20 y 25 años y teniendo en cuenta el boom que experimentó esta tecnología desde principios de siglo, es necesario poner atención a este proceso. De hecho, el estudio mencionado anteriormente, estima que para 2023, unas 14.000 palas se desmantelarán y se generarán unas 50.000 toneladas de material compuesto para reciclar (WindEurope – Cefic – EuCIA, 2020).

Es verdad que, en el momento de desarrollar una turbina eólica, poca atención se prestó al reciclaje de estas una vez llegado el fin de la vida útil. La parte positiva es que entre el 85 y el 90% de una turbina eólica puede ser reciclada actualmente (WindEurope – Cefic – EuCIA, 2020). El problema está en las palas, ya que al estar hechas por un material compuesto, dificulta la reciclabilidad de estas. Si bien existen empresas dedicadas al reciclaje de materiales compuestos, la mayoría de estas soluciones no son todavía competentes económicamente. Es por eso, que encontrar una solución para el reciclaje de las palas es prioritario para estos países y el sector en general. Actualmente la técnica más utilizada para reciclar residuos compuestos (no solo de palas) es el  coprocesamiento de cemento, pero no está disponible en todos los continentes, ni mantiene la forma de la fibra de vidrio, principal compuesto de las palas eólicas.

¿Son las energías renovables una oportunidad para la recuperación económica?

Dentro de la jerarquía de residuos, siempre es prioritario primero prevenir, es decir, buscar materiales alternativos más fácilmente reciclables o reducir la cantidad actual de estos en la fase de construcción de la turbina. En segundo lugar se prioriza reutilizar estas palas, mediante, en este caso, la extensión de la vida útil de la turbina. Algunos parques han llegado a tener una vida útil de 35 años. Una vez el parque debe ser desmantelado, se busca otro propósito para estas palas, hay algunas ideas para crear puentes o parkings de bicis, no obstante la cantidad de palas que deben desmantelarse próximamente, no podrá ser absorbida por el mobiliario urbano, hecho que nos lleva al reciclaje y recuperación de estos materiales. Ambos procesos van de la mano al requerir energía y otros recursos para transformar las palas en otros productos. Hay diferentes propuestas para reciclar además del mobiliario urbano, como hacer muebles de baño u hormigón prefabricado para ser usado como muro de contención en carreteras o construcciones, entre otras ideas. Finalmente, el último y menos preferido eslabón es la eliminación de residuos a través de vertederos o incineración.

A nivel europeo, se ha presentado recientemente el proyecto ZEBRA (Zero WastE Blade ReseArch) impulsado por diferentes empresas y grupos de investigación y desarrollo en energía eólica. Este proyecto pretende desarrollar las primeras palas completamente reciclables utilizando resina termoplástica en lugar de fibra de vidrio o de carbono (los compuestos utilizados actualmente. Con un presupuesto de 18,5 millones de euros y una durada estimada de 42 meses, se pretende avanzar hacia la circularidad total de esta tecnología.  

En España, un hallazgo reciente de la empresa Bcircular, una spin-off del CSIC, centrada en la circularidad de los residuos compuestos, ha conseguido desarrollar una tecnología, llamada R3FIBER, que permite reciclar las palas de las turbinas eólicas y generar nuevos materiales ligeros pero a la vez robustos que pueden usarse en una extensa variedad de sectores desde la automoción al sector marítimo, ferroviario, la movilidad y el mobiliario urbano, entre otros.

El estimulo de energías renovables puede crear tres veces más empleos

Hay que  concienciar a los fabricantes del impacto que tienen sus productos, no solo las turbinas eólicas, en todas las etapas del ciclo de vida, desde las materias primas hasta el día de después del fin de la vida útil. Para que las energías renovables sean realmente renovables conseguir la circularidad de todos sus componentes es esencial.