El Análisis Operativo de Parques Eólicos tiene una nueva cita el próximo 4 de octubre en Madrid, bajo la organización de AEE en un evento único en el que se reunirán más de 250 personas para analizar el liderazgo mundial de la industria eólica española y debatir con más de 20 personas los aspectos relacionados con la operatividad de los parques, que abarca, entre otros, la eólica marina, el medioambiente, la modelización del recurso, la extensión de vida o la repotenciación y mejora de componentes y nuevos materiales.
Tomás Romagosa, director técnico de AEE, nos cuenta las principales claves para el desarrollo correcto de la operatividad:
- Dentro de la importancia de prestar atención a los retornos sociales y ambientales de los parques eólicos, ¿con qué dificultades y experiencias nos encontramos?
Las energías renovables en general y la energía eólica en particular, recientemente están experimentando un aumento del rechazo social a la instalación de nuevos proyectos renovables. El denominado efecto NIMBY, “not in my backyard”, por sus siglas en inglés, o “no en mi patio trasero”, pone de manifiesto la paradoja en la que se encuentran algunos sectores de la sociedad. Por un lado, la mayor concienciación sobre los riesgos del cambio climático está proporcionando a las energías renovables un apoyo social creciente, como tecnologías clave para la descarbonización y la protección de nuestro planeta. Pero por otro lado, las comunidades locales frecuentemente se oponen a la instalación de estos proyectos en sus proximidades. Queremos energías renovables, pero que no nos las instalen cerca de nuestros lugares. El proceso de autorización de nuevos parques eólicos, al igual que otros tipos de infraestructuras, conlleva la realización por parte de la Administración de un riguroso proceso de evaluación ambiental, en el que se tienen en cuenta todos los argumentos y sensibilidades de las comunidades locales.
Por otro lado, desde la Asociación Eólica venimos constatando desde hace más de una década, como los municipios que disponen de parques eólicos en su territorio valoran muy positivamente los retornos sociales que éstos les proporcionan, principalmente por la generación de empleo local, desarrollo económico y capacidad para fijar población. Además, los ingresos fiscales que reciben estos ayuntamiento gracias a la actividad de los parques eólicos instalados en su Término Municipal, suponen un porcentaje importante de su presupuesto anual que les permite abordar la construcción de nuevos servicios e infraestructuras. Estudios recientes realizados a partir de datos estadísticos y demográficos, demuestran que la presencia de parques eólicos en municipios pequeños y medianos, constituye un estímulo fundamental para fijar población y frenar la despoblación en zonas rurales.
2. ¿Qué implicaciones hay en la operativa por la protección de la avifauna?
Uno de los impactos que típicamente se analiza en los estudios de impacto ambiental de los parques eólicos es su afección sobre la avifauna. En la actualidad muchos parques eólicos se equipan con dispositivos de detección de avifauna que permiten identificar la presencia de aves a las inmediaciones del parque. Estos equipos están dotados de sistemas de inteligencia artificial y de machine learning, que permiten reconocer la ubicación de los ejemplares más próximos e incluso diferenciar entre especies y patrones de vuelo, con el objetivo de activar los sistemas de disuasión o la parada selectiva de aquellos aerogeneradores cuando se considera que existe riesgo de colisión.
El Comité de Normalización de Sistemas de Generación de Energía Eólica de UNE (CTN 221), actualmente está trabajando en la estandarización de este tipo de sistemas.
3. El uso de los datos de viento y de la información del recurso supone una mejora de la operación y la configuración de una planta eólica. ¿Con qué otros usos podemos beneficiarnos y exprimir el uso del dato?
Las series de datos de viento del emplazamiento son fundamentales para poder analizar el recurso eólico disponible en un emplazamiento y evaluar su potencial de generación de energía. Disponer de una serie anual de 8760 horas que sea representativa del viento en el largo plazo y que capture las características del viento a lo largo del año, incluyendo patrones de velocidad, dirección y variabilidad, es fundamental para la planificación de parques eólicos. Por ejemplo, estos datos de viento son clave para el diseño y optimización de nuevos parques eólicos, para el ajuste de la producción en plantas en funcionamiento o para la simulación de proyectos de repotenciación o plantas hibridadas.
Sin embargo, varios factores, como la dirección predominante del viento, la topografía y los diferentes obstáculos cercanos al aerogenerador, pueden generar diferencias significativas en esta medida. En algunos casos, las condiciones atmosféricas, como pueden ser las temperaturas extremadamente bajas, también desempeñan un papel importante. Por ello, todavía sigue siendo un desafío la obtención de series temporales representativas del viento a largo plazo, que capturen todas las características del emplazamiento con precisión, especialmente en zonas de terreno complejo.
Las nuevas tecnologías relacionadas con el tratamiento y análisis de datos a gran escala (big data), junto con el desarrollo de modelos de simulación y de aprendizaje automático, están permitiendo optimizar el proceso de obtención de datos de viento. Por ejemplo:
- Elegir un buen método de filtrado de datos es crucial para obtener una curva que se acerque lo más posible a la realidad. Al comprender mejor la complejidad y las variables involucradas en la generación de energía eólica, se puede optimizar el rendimiento de los aerogeneradores y maximiza el potencial de esta fuente renovable de energía limpia.
- Un parámetro crítico en cualquier estrategia de repotenciación es la optimización del cálculo del recurso, para reducir la incertidumbre y mitigar el riesgo. El recurso eólico puede sufrir variaciones en todo el emplazamiento durante la vida del parque existente, debido a posibles cambios en la rugosidad del terreno, otros parques instalados en la zona, cambio climático, etc. Las técnicas de Micrositing Inverso permiten re-calibrar el potencial en cada turbina del emplazamiento (sobre o sub-estimación), aprendiendo el comportamiento real del campo de viento y la producción energética.
- Otros enfoques innovadores utilizan modelos de aprendizaje automático para capturar el comportamiento del viento a largo plazo, empleando una combinación de modelos probabilísticos junto con modelos regresivos, para adaptar los datos simulados a las características del emplazamiento.
- La utilización de herramientas de aprendizaje automático (machine learning) aplicado a series de datos reales y masivos, permite realizar evaluaciones más inteligentes y rápidas para la detección de zonas singulares.
4. Es de vital importancia el diagnóstico de la operativa de los aerogeneradores. ¿Qué diferentes modos de inspección hay)
Históricamente, los aerogeneradores se han diseñado para una vida útil de 20 años, pero la vida útil real se está extendiendo a menudo más de 30 años, debido a la repotenciación parcial y a la optimización de las técnicas de mantenimiento preventivo y predictivo. En este contexto de mayor duración de los parques eólicos, todavía es más importante conocer el estado y la vida útil remanente de los componentes principales del aerogenerador. Es el caso de los componentes no sustituibles como las cimentaciones, la torre o el eje principal, pero también de otros componentes que sí pueden sustituirse, pero cuyas averías pueden conllevar largos tiempos de parada de máquina, como las palas o la multiplicadora.
Existen múltiples sistemas de inspección dependiendo del tipo de componente, que han ido evolucionando de la mano de las nuevas técnicas digitales, big data y machine learning. Por ejemplo, la tradicional inspección visual de palas se ha ido complementado recientemente mediante la utilización de drones y robots equipados con sistemas ópticos de última generación, cámaras termográficas y algoritmos avanzados de tratamiento de imágenes, que permiten detectar defectos en etapas tempranas y anticiparse a posibles averías más graves.
Las técnicas de ensayos no destructivos utilizadas para la inspección de componentes mecánicos, como los ultrasonidos, los ensayos mediante líquidos penetrantes o partículas magnéticas, también se están combinando con sistemas de detección mediante de sensores digitales que permiten monitorizar todo tipo de magnitudes y situaciones del aerogeneador. La posibilidad de registrar y analizar grandes volúmenes de datos sobre aspectos como la evolución en la turbidez del aceite de la multiplicadora, la calidad de la grasa en los rodamientos o las vibraciones de ciertos componentes, por citar tan sólo algunos ejemplos, permite detectar cambios sobre los patrones habituales y predecir averías futuras. Todo ello para poder planificar los mantenimientos de la manera más eficiente.
Para la vigilancia de la salud de elementos estructurales, como son la cimentación o la torre de una turbina específica, los nuevos métodos estadísticos permiten eliminar la variación natural, que suele plantear problemas en la vigilancia del estado de estructuras grandes y únicas.
El sector eólico español es pionero en el desarrollo de nuevas técnicas de inspección y monitorización de activos eólicos, precisamente por ser uno de los primeros mercados en enfrentarse al reto del envejecimiento de las plantas eólicas instaladas hace más de dos décadas. El Grupo de Trabajo de Extensión de Vida de AEE está terminando de desarrollar una Guía de Buenas Prácticas para la Extensión de Vida de parques eólicos que recoge toda esta experiencia acumulada, y el estado del arte sobre las técnicas de inspección por tipo de componente, que constituirá una referencia internacional.
5. El reciclaje y la economía circular llevan unos años de presencia en el sector eólico estudiando alternativas de reutilización de componentes. Junto con la repotenciación, ¿hacia dónde se encamina la industria eólica?
La primera generación de aerogeneradores está llegando al final de su vida operativa. Unos 7.500 aerogeneradores (un 35% de la flota instalada) superan ya los 20 años de vida útil. Esto significa que, en los próximos años, muchos parques eólicos deberán optar entre extender la vida de sus activos o llevar a cabo una repotenciación para sustituir los aerogeneradores antiguos por otros más modernos. Por ello, en los próximos años el sector eólico deberá gestionar el desmantelamiento de un número significativo de aerogeneradores y, en consecuencia, de palas eólicas, para las que se deberá buscar soluciones de reutilización o reciclaje.
Actualmente es viable reciclar o reutilizar entre el 85 y el 90% del peso de un aerogenerador. La mayoría de los grandes componentes (e.g. cimentación, torre y góndola) disponen de procesos para su reciclaje o reutilización al estar fabricados a partir de materiales como el acero, el cobre, el aluminio o el hormigón. Además, constituye una práctica habitual del sector el aprovechamiento de muchos de los componentes como piezas de repuesto.
Los materiales compuestos de las palas, fabricadas a partir de fibras de vidrio o de carbono, implican un mayor reto para su reciclaje. El sector eólico español y europeo adoptaron el compromiso de que para 2025 ninguna pala eólica desmantelada será llevada a un vertedero. Hoy en día ya existen plataformas que impulsan la reutilización aerogeneradores antiguos en mercados de segunda mano, así como soluciones tecnológicas como el reciclado mecánico, la pirólisis o la solvólisis que permiten reciclar las fibras de vidrio y de carbono de las palas desmanteladas. Sin embargo, la mayor parte de estas soluciones todavía no han alcanzado su viabilidad comercial. Para ello, empresas, centros tecnológicos, universidades y clústers industriales trabajan en múltiples proyectos e iniciativas orientadas a:
- Evolucionar las tecnologías de reciclaje de materiales compuestos para ser más eficientes en costes y obtener productos de mejor calidad.
- Desarrollo de plantas industriales con capacidad suficiente para el tratamiento de volúmenes significativos de materiales compuestos, más allá de proyectos piloto experimentales.
- Desarrollar la cadena de valor del reciclaje y la reutilización de materiales compuestos, con agentes experimentados que tengan la capacidad técnica y financiera para gestionar a escala comercial el volumen de residuos previsto.
- Desarrollo de nuevos mercados para los productos resultantes del reciclado de los materiales compuestos, que frecuentemente poseen propiedades mecánicas diferentes a las fibras de vidrio o de carbono originales.
- Avanzar en la reducción o eliminación del uso de aquellos tipos de resinas que presentan mayor dificultad para su tratamiento de fin de vida.
En este contexto, el programa de ayudas de Repotenciación Circular vinculado al PERTE de Energías Renovables, Almacenamiento e Hidrógeno (PERTE ERHA) y a los Fondos de Recuperación, supone una buena oportunidad para impulsar las capacidades de reciclaje de palas. Este programa, lanzado por IDAE a principios de año y todavía pendiente de resolución, otorgará ayudas para el desarrollo tecnológico el impulso de nuevos proyectos industriales de reciclaje de materiales compuestos, así como para el ecodiseño de palas eólicas.
En los próximos años seguramente veremos como estos proyectos comienzan a implementarse, posicionando a nuestro país como uno de los líderes europeos en este ámbito.
