Tecnologías de generación de electricidad (2 de 2): Régimen Especial

Breve respaso de las tecnologías agrupadas bajo el nombre de Régimen Especial, y que engloba a aquellas fuentes de energía eléctrica que reciben una subvención del estado para fomentar la extensión de estas tecnologías con fines estratégicos o medioambientales. En un artículo anterior puede verse el resumen de tecnologías de Régimen Ordinario.

Esquema de una central hidráulica.

Centrales minihidráulicas. Generan electricidad con una turbina que se mueve por la caída del agua. Por eso se construyen grandes presas que almacenan agua, no tanto por la capacidad de almacenaje (que también, sobre todo para el abastecimiento de agua a poblaciones), sino sobre todo para ganar energía potencial. Cuanto mayor es la diferencia de altura entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, mayor potencia se puede generar. Sólo la minihidráulica (con una potencia máxima de 50 MW) forma parte del régimen especial, mientras que los grandes embalses pertenecen al régimen ordinario.

Cogeneraciones. Son instalaciones que generan electricidad quemando combustibles normalmente fósiles (por ejemplo motores de fuel oil o turbinas de gas), y cuyos gases de escape se aprovechan en una planta industrial. Al rendimiento en la generación de electricidad (en torno al 35 ó 40%), hay que sumar el aprovechamiento de los gases, que proporcionan una energía térmica que de otra forma tendría que ser generada por otros medios. De esta forma, se puede alcanzar un rendimiento eléctrico equivalente (suma del rendimiento eléctrico y el aprovechamiento del calor residual, es decir, qué porcentaje se aprovecha de toda energía producida en la explosión/combustión) superior al 80%. Se empezaron a instalar en España en los años 90, para disminuir la dependencia energética exterior, y hoy día permanecen debido a su rentabilidad (y a que se mantienen las subvenciones a la electricidad generada si se justifica un aprovechamiento térmico suficiente). Producen la misma contaminación que una central térmica, pero con la ventaja de que se ahorra la contaminación adicional que las industrias tendrían que producir para conseguir la energía térmica.

Energía solar fotovoltaica. Basada en la transformación de la radiación solar en energía eléctrica, por medio de elementos semiconductores que, en presencia de radiación solar, generan una pequeña diferencia de potencial entre sus extremos. Si se unen muchos de estos elementos puede conseguirse una tensión suficiente, en corriente continua, que se transforma en alterna y se eleva a alta tensión para inyectarla en la red eléctrica. Estos paneles se inventaron hace décadas, pero sólo recientemente ha comenzado a extenderse su uso. El problema es el alto coste de las placas solares en relación a la potencia producida. Por una lado los materiales de construcción (como el silicio) son caros, y además el rendimiento es bajo (un 25% como mucho), aparte de que sólo producen mientras es de día. Para fomentar el crecimiento tecnológico se decidió subvencionar mucho estas instalaciones, hasta con 45 c€/kwh garantizados durante 25 años. Esto provocó una avalancha de proyectos en el año 2008, en muchos casos puramente especulativos, que desbordó las previsiones y obligó a rebajar la prima. La parte positiva es que se desarrolló mucho la tecnología: se redujeron los costes y se subieron los rendimientos. Por ejemplo, lo que se instala ahora son seguidores solares, que se mueven durante el día siguiendo el sol (como un girasol) y de noche se colocan en posición horizontal para evitar daños y robos. La contaminación es prácticamente nula, y la fuente energética (el sol) es muy abundante en España. El problema es que los huertos solares ocupan grandes extensiones de terreno y sólo producen energía en las horas de sol, por lo que la gran contribución de esta tecnología probablemente esté más ligada a pequeñas instalaciones caseras que permitan a una vivienda unifamiliar abastecer sus necesidades de electricidad e incluso vender los excedentes a la red, aunque esta posibilidad lamentablemente aún no está legislada en España. Y un apunte final: el rendimiento es inversamente proporcional a la temperatura, es decir, los días de mayor producción no suelen coincidir con el sol de agosto, sino en septiembre cuando hace sol pero frío.

Esquema de un huerto solar.

Energía termosolar. Esta es la última invitada a la fiesta. También aprovecha la energía solar, pero su funcionamiento es muy distinto a la fotovoltaica. Se basa en aprovechar el calor producido por la radiación solar, mediante espejos que orientan los rayos en puntos concretos, para calentar un fluido y al final generar electricidad mediante la típica turbina de gas. Como la tecnología aún está en desarrollo, todavía conviven varias soluciones. Por una lado están las antiguas centrales de torre, con multitud de espejos que concentran toda la energía en un mismo punto central. Por otro lado están las plantas en las que el fluido termoconductor viaja por tuberías, que son calentadas por espejos parabólicos. Esta última opción parece que se está mostrando como la mejor, particularmente en las instalaciones en las que el fluido termoconductor calienta sales fundidas capaces de almacenar el calor durante varias horas. De esta forma puede prolongarse la generación eléctrica para lograr una curva de generación prácticamente plana (sin disminuciones durante la noche), o bien modular en función de la demanda del sistema. Estas centrales pueden alcanzar potencias muy grandes, equiparables a las grandes centrales fósiles, aunque sea a costa de ocupar enormes extensiones de terreno. Por cierto, España es uno de los países punteros en esta tecnología.

Esquema de funcionamiento de una central termosolar con almacenamiento mediante sales fundidas.

Energía eólica. La gran protagonista de estos últimos años, porque en apenas una década hemos pasado de una presencia testimonial a estar cercanos al objetivo de los 20.000 MW instalados. Este gran avance se ha producido también por las subvenciones, es indudable, pero el hecho es que ahora mismo la eólica está casi en condiciones de competir en el mercado eléctrico sin depender de las primas estatales. Básicamente consiste en un fuste que soporta un alternador cuyo eje gira gracias al movimiento producido por la fuerza del viento al incidir sobre las palas del aerogenerador (movimiento rotatorio que se transmite a través de una caja reductora para aumentar la velocidad de giro). Hay tres tipos básicos: los grandes aerogeneradores en tierra (que han crecido en los montes como setas en Otoño, siendo ya parte del paisaje nacional), la minieólica (pequeños generadores domésticos), y la eólica offshore (aerogeneradores en el mar, que reciben un viento más constante, y que se empezarán a extender en los próximos años). La potencia de los primeros aerogeneradores comerciales estaba por debajo de 1 MW, giraban a 30 revoluciones por minuto, y tenían una altura de 45 metros y un diámetro de palas de 50 metros; mientras que ahora ya hay aerogeneradores de 4,5 MW a 12 revoluciones, con 120 metros de altura y un diámetro de 135 metros; y se esperan modelos offshore de hasta 10 MW. España también es uno de los países punteros en estas tecnologías, gracias a empresas como Gamesa o Iberdrola Renovables.

Diagrama resumen sobre la energía eólica.

Resto de energías renovables. Aunque de momento representan un porcentaje testimonial, es probable que aumenten bastante en los próximos años (sobre todo la biomasa, no tanto la mareomotriz o la geotérmica).

Todas estas tecnologías constituyen el "mix de generación", que debe ser equilibrado. No es bueno producir casi toda la energía con centrales térmicas, como tampoco es posible una generación 100 por cien basada en renovables. Algunos creen que el mix ideal se compone de tres partes iguales: nuclear, fósiles y renovables. Otros piensan que la nuclear es demasiado peligrosa, y prefieren una mitad fósil y otra mitad de renovables. Otros creen que lo importante es parar el cambio climático, por lo que renuncian a los combustibles fósiles (que emiten CO2), en beneficio de la nuclear y las renovables. También hay quien cree que en el futuro será posible un mix 100% renovable... como se ve hay opiniones para todos los gustos. Yo creo que un mix sólo de renovables no será posible hasta que pasen varias décadas, y en ese momento quizá ya esté desarrollada la fusión nuclear y no tengamos estos problemas, gracias a una energía ilimitada, limpia y segura.

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