Una sinergia entre la energía hidráulica y eólica
El ingeniero Covas probando el modelo a escala del aerogenerador de eje vertical en el túnel de viento de Resistencia, Chaco, junto con su constructor José Raush Foto: sustentator.org
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
Hace unos días fui a tomar un café con el ingeniero argentino Enrique Covas. Me estuvo contando sobre un concepto innovador que viene pensando hace varios años, y que podría ser una solución interesante para mejorar nuestra matriz energética, primordialmente orientada hacia los combustibles fósiles.
La energía eólica , como muchos saben, es una de las energías más «limpias» disponibles en la actualidad, y la Argentina tiene numerosas regiones consideradas dentro de las mejores del mundo. Sin embargo, presenta algunos inconvenientes.
El primero es que el viento es discontinuo. Si imaginamos un pueblo alimentado exclusivamente por energía eólica en un lugar caribeño, solamente tendríamos electricidad entre el mediodía y el atardecer cuando soplan los vientos alisios.
Para tener electricidad a la noche se tendría que almacenar la energía de alguna forma . En las instalaciones hogareñas, se utilizan típicamente bancos de baterías de camiones o automóviles aunque a gran escala este sistema es impracticable y contaminante.
Otro inconveniente menos conocido de los molinos eólicos es que la electricidad producida suele ser de mala calidad en términos de frecuencia. La electricidad que consumimos proveniente de la red es de tipo alterna, es decir que cambia su polaridad de positiva a negativa varias veces por segundo. En Argentina lo hace 50 veces, por eso nuestra electricidad se define como 220V 50Hz. Todas las generadoras de electricidad del país que se encuentran en la red interconectada deben no solo producir electricidad a esta frecuencia de 50Hz sino hacerlo en sincronismo.
Dado el flujo relativamente constante de los ríos, es fácil lograrlo a través de la energía hidroeléctrica, en cambio los vientos son mucho menos constantes: los navegantes hablamos por ejemplo de vientos de 30 nudos con racha de 35. Las palas de las turbinas eólicas se adaptan lo mejor posible para mantener la velocidad constante pero igualmente se necesitan convertidores de frecuencia para que la electricidad sea apta para ser incorporada a la red.
El concepto planteado por el Ingeniero Covas consiste en resolver ambas desventajas utilizando la energía eólica para hacer subir agua a una represa y luego generar electricidad como una central hidroeléctrica tradicional. Está claro que transformar la energía de mecánica (viento) a eléctrica, a mecánica nuevamente (bombeo), y finalmente a eléctrica implica una buena cantidad de pérdidas calculadas en 30% según el inventor.
Sin embargo, el sistema resuelve los dos problemas planteados. Respecto de la discontinuidad del viento, la energía producida es almacenada mecánicamente en el río como energía potencial sin importar el momento del día que sople y respecto de la frecuencia, no se requieren convertidores porque las bombas funcionan correctamente sin importar que la frecuencia sea exactamente de 50Hz o que tenga una curva sinusoidal perfecta.
Esquema general de funcionamientoFoto: sustentator.orgLa mayor ventaja del sistema es que se aprovecha al máximo el recurso eólico. El concepto no es generar en horas pico y bombear en horas valle, sino aprovechar al máximo el recurso del viento, bombeando y turbinando en todo momento en proporciones variables.
¿Por qué no hay sistemas como este funcionando hoy? Por un lado, la energía eólica recién está tomando protagonismo. Adicionalmente, este tipo de instalación requiere de condiciones geográficas y climáticas muy específicas: una zona de altos vientos para que los aerogeneradores sean aprovechados al máximo en las cercanías de dos centrales hidroeléctricas consecutivas en un curso de agua, que puedan ser adaptadas para agregar centrales de bombeo.
En la Argentina existen lugares con condiciones óptimas para este tipo de desarrollo. En especial, las cuencas de los ríos Santa Cruz, con sus lagos Viedma y Argentino, el Limay y el Neuquén, dado que se encuentran en zonas ventosas y según me explicó el Ingeniero Covas, las centrales ubicadas en la cuenca del Limay están funcionando exigidas debido al incremento de la demanda y a la falta de agua en los últimos años.
En la figura que sigue se muestra un perfil de cómo serían las centrales de bombeo a ubicar en la cuenca del río Neuquén, alimentadas por parques eólicos.
Corte esquemático de las centrales de bombeo sobre el río Neuquén. Ilustración realizada por Alicia Carolina Covas, sobre la idea de Enrique CovasFoto: sustentator.org
Analizando el concepto únicamente desde la óptica de la sustentabilidad parece difícil encontrarle defectos: se aprovecha al máximo una energía tan limpia como la eólica y se la almacena de manera no contaminante, especialmente al utilizar centrales hidroeléctricas existentes, sin tener la necesidad de producir un nuevo impacto sobre los ecosistemas locales.
Desde el punto de vista económico, como muchos otros proyectos de energías renovables, se deben realizar grandes inversiones y el costo por megawatt suele ser mayor al de la electricidad proveniente de la quema de combustibles fósiles. Sin embargo, si las centrales hidroeléctricas convencionales están construidas, o con la inversión ya comprometida, el costo adicional por MW de bombeo instalado, será del orden del 25% al 30% comparado con el costo hidroeléctrico convencional y hará que los aprovechamientos combinados sean competitivos.
Con este método, se aprovecharía un 70 por ciento de la energía eólica total, por las pérdidas en las conversiones, y no serían necesarios convertidores de frecuencia, pero habría que instalar toda la infraestructura de bombeo. Adicionalmente, permitiría utilizar aerogeneradores de eje vertical que Covas está actualmente diseñando y probando en el túnel de viento que posee la Universidad Nacional del Nordeste en la ciudad de Resistencia, provincia del Chaco.
Esta variante de aerogeneradores es más económica y requiere un mantenimiento más simple que la versión clásica de ejes horizontales en los cuáles la góndola (donde se encuentra toda la maquinaria) está a 60 o 100 metros de altura.
Nuevamente felicitamos la innovación presente en nuestro país que nos da esperanzas hacia un futuro sustentable. Para los lectores más técnicos, no duden en pedirme el documento PDF del estudio del ingeniero Covas, en el cuál se detallan los análisis de potencias y costos.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org
http://www.lanacion.com.ar/nota.asp?nota_id=1174964&pid=7328154&toi=6380
