Energía: La megarred

Energía: La megarred

Diez países han firmado un acuerdo para crear una gran red de transporte submarino de energía eólica desde el Mar del Norte hasta Europa. ¿Es una propuesta factible o una utopía muy costosa?
Colin Macilwain
Nature 468, 624-625 (2010)

Antes, al hablar de la energía del Mar del Norte se pensaba en petróleo y gas. Hoy en día, sin embargo, éstos cada vez se producen menos y, paradójicamente, las duras condiciones meteorológicas que dificultaban las perforaciones se han convertido en un recurso. El primer ministro escocés, Alex Salmond, en un discurso pronunciado el septiembre pasado, afirmó que los vientos y las olas que azotan la costa escocesa podrían generar alrededor de siete veces más energía que la consumida en dicho país. Otros países bañados por el Mar del Norte tienen un potencial similar. El problema radica en transportar toda la energía de la zona de Europa más expuesta al viento al corazón del continente, la región delimitada grosso modo por Londres, Berlín y Milán, superpoblada y necesitada de energía. Según Salmond, “sobre todo se necesita un sistema de transmisión eficaz: la solución idónea sería una red que uniera todo el Mar del Norte”.

El 3 de diciembre, diez países del norte de Europa firmaron un memorándum de entendimiento en el que se describía cómo construir una “megarred” eléctrica submarina. Este proyecto supone un gran desafío técnico y político, comparable en alcance, escala y ambición a la búsqueda desenfrenada de petróleo y gas que se produjo en esas mismas aguas hace 40 años. Se tenderían miles de kilómetros de cable subterráneo, a un coste de por lo menos un millón de euros (1,4 millones de dólares) por kilómetro. Dicha red submarina utilizaría corriente continua (CC), al contrario que los tendidos que van sobre tierra, que usan corriente alterna (CA). Por ello sería necesario implantar, tanto en tierra como en el mar, nuevos tipos de subestaciones, sistemas de control, convertidores y disyuntores, mediante un conjunto de proyectos que costarían miles de millones de dólares (véase la figura “Cableando Europa”). El presupuesto total del proyecto ronda los 20 mil millones de euros.

Un proyecto todavía más ambicioso, llamado Desertec, planea atravesar el Mar Mediterráneo y el norte de África para suministrar energía solar y eólica del Sahara a Europa. Por su parte, un grupo de inversores estadounidenses encabezado por Google aunció en octubre el plan de construcción de una red submarina en el Atlántico Norte, que transportaría energía de parques eólicos marinos a la costa este de Estados Unidos. Sin embargo, de los tres proyectos, el del Mar del Norte es el que más cerca está de convertirse en realidad.

Los factores que más impulsan el proyecto son dos: en primer lugar, una directiva de 2003 de la Unión Europea (UE), actualizada el año pasado, exige que los estados miembros abran sus mercados eléctricos para que puedan competir entre ellos, para lo cual se necesitaría una mayor interconexión entre las redes nacionales. Además, el compromiso de la UE de reducir las emisiones de dióxido de carbono en un 20% para 2020 (con respecto a los niveles de 1990) hace necesario disminuir en un 35% las emisiones producidas en la generación de electricidad, así como ampliar el uso de las energías renovables. Según el coordinador de las redes marinas en el norte de Europa, Georg Adamowitsch, “sin estas redes, Europa no podrá cumplir con sus objetivos de emisión”.

La energía eólica ya es uno de los pilares de la generación de energía limpia en Europa, con 74 gigavatios de capacidad instalados y otros 136 previstos para 2020, de acuerdo con los cálculos publicados por la Comisión Europea (CE) en agosto (compárese con los 14 GW que se tiene previsto añadir para esa fecha en capacidad de generación de energía nuclear). Los analistas creen que una gran parte de esta capacidad se instalará en el mar, ya que allí hace más viento y es más sencillo obtener los permisos de obra. Según ellos, la necesidad de conectar estos parques eólicos marinos (así como las plantas de energía olamotriz y mareamotriz, en un futuro) al continente es la razón principal por la que es indispensable contar con una red en el Mar del Norte.

Además, esta red también permitiría almacenar electricidad a gran escala mediante el único tipo de “batería” desarrollada hasta la fecha con tal fin, las presas hidroeléctricas con almacenamiento por bombeo, en su mayoría ubicadas en Noruega. El viento y otras fuentes de energía renovable son intermitentes, pero si la energía se utiliza para bombear agua a una altura superior y se recupera cuando ésta cae de nuevo, dichas presas pueden almacenar electricidad con una eficiencia de más del 85%, al compensar las fluctuaciones del suministro.

El atractivo de este tipo de almacenamiento incentivó la finalización en 2009 de un enlace directo de CCAT entre Noruega y Países Bajos, que permite que la energía excedente en éstos, situados a poca altura, se almacene en los fiordos noruegos y se recupere cuando sea necesaria. Sin embargo, por sí solos, estos enlaces no pueden hacer uso de las fuentes de energía marinas ni integrar todos los mercados eléctricos de los países bañados por el Mar del Norte. Esto sólo se puede conseguir mediante una red subterránea. El diciembre pasado, nueve países de la UE (Reino Unido, Irlanda, Suecia, Dinamarca, Francia, Alemania, Países Bajos, Bélgica y Luxemburgo), a los que posteriormente se unió Noruega, firmaron un acuerdo para crear una iniciativa que impulsara la construcción de dicha red, fruto de la cual se ha llegado a este memorándum. Al mismo tiempo, la CE está financiando investigaciones para estudiar a fondo los costes y beneficios de las diferentes configuraciones de red, así como los desafíos técnicos que supone construir una red eléctrica subterránea.

Las reglas de Edison
Un excéntrico llamado Thomas Edison esperaba que la mayor parte de la electrícidad se transportara en forma de CC. Sin embargo, la mayor parte de las transmisiones se realizan en CA, principalmente porque se puede transformar fácilmente de las líneas de transmisión de alta tensión a los 120 o 240 voltios que llegan a los hogares, mucho más seguros. Además, con la CA, es fácil aislar partes de una red, reparar fallos y realizar tareas de mantenimiento por medio de grandes disyuntores mecánicos que se abren en el momento en que la onda sinusoidal de la corriente alterna pasa por cero.

No obstante, la CA no sirve en transmisiones subterráneas o submarinas de más de 80 km debido a las grandes pérdidas reactivas que se producen cuando se entierran o sumergen los conductores de aluminio o cobre. Lo que sucede es que el cable y la tierra que le rodea tienen un efecto capacitivo, lo que reduce la energía transportada en las líneas de CA y las hace inservibles a largas distancias. Por tanto, una red submarina tiene que utilizar CC, lo cual supone un reto para los ingenieros eléctricos que carecen de las herramientas tecnológicas desarrolladas para la CA. Según Paul Nelson, responsable del desarrollo de las transmisiones de la empresa SSE en Perth (Reino Unido), “actualmente no existen disyuntores en CCAT. Si se produjera un fallo en la red, toda la energía se perdería en ese punto, de forma similar a lo que ocurre en la descompresión de los aviones. Tenemos que ser capaces de aislarlo, de forma automática, en milisegundos”.

Interrupción del circuito
Para afrontar este y otros problemas, los ingenieros eléctricos de empresas y universidades han creado un programa de tres años denominado TWENTIES, financiado con 60 millones de euros por la CE y formado por un consorcio de 26 socios del ámbito académico y del profesional. Uno de sus proyectos, encabezado por Energinet, organismo que depende del Ministerio de Clima y Energía danés, pretende diseñar un sistema de control que se activaría cuando se acercaran tormentas. Las redes eléctricas están diseñadas para resistir cierto grado de perturbaciones, pero en caso de tormenta podría ser necesario cerrar varios parques eólicos. Según Poul Sørensen, ingeniero eléctrico y socio del proyecto en el laboratorio nacional Risø (Roskilde, Dinamarca), “esto podría producir un problema de seguridad del sistema si no mejoramos nuestros algoritmos actuales de control de tormentas. Una de las soluciones que estamos probando es un mayor control de las turbinas, que se irían frenando poco a poco”.

Otro de los proyectos de TWENTIES, encabezado por la empresa de transmisiones RTE en Francia, estudiará la configuración óptima de la red de CC y probará un prototipo de disyuntor para CC. Varios proveedores eléctricos importantes, entre ellos ABB, con sede en Zurich (Suiza), y Siemens, en Erlangen (Alemania), están desarrollando dichos disyuntores, aunque no revelan los detalles sobre sus diseños.

Dragan Jovcic, ingeniero eléctrico de la Universidad de Aberdeen, no cree probable que con los enfoques actuales se produzcan disyuntores de CC adecuados, puesto que o bien su respuesta a los fallos sería demasiado lenta o bien “serían muy caros”. Jovcic ha desarrollado y patentado un nuevo tipo de convertidor CC/CC que consta de varias bobinas y condensadores conectados en un circuito resonante que eleva el nivel de tensión en CC. Este tipo de convertidor también actúa como disyuntor en CC y, según Jovcic, su peso podría ser cinco veces inferior al de otros diseños que convierten la señal a CA y, después, de nuevo a CC, ya que no utiliza transformadores con núcleo de hierro, muy pesados. Todo el peso adicional cuesta mucho dinero porque los puntos de conexión se van a montar en plataformas marinas para su mantenimiento.

En octubre, Jovcic se alzó con un premio otorgado por el Consejo Europeo de Investigación al mejor diseño de un modelo de convertidor de CC de alta tensión. Los convertidores tienen que funcionar en una escala de microsegundos y no en una escala de milisegundos, que es a la que oscilan los circuitos de CA. El nuevo modelo también hace posibles configuraciones complicadas en las subestaciones, con conexiones de cuatro o cinco líneas de alta tensión.

Sin embargo, para que se llegue a construir una megarred en el Mar del Norte, no sólo se necesita resolver la cuestión técnica, ya que el coste de desplegar una red submarina es inmenso. Por ejemplo, un informe publicado en julio por el proyecto de investigación OffshoreGrid, financiado por la UE y con sede en Bruselas, sitúa el coste de las interconexiones marinas en el norte de Europa en torno a los 32 mil millones de euros antes de 2020 y los 58 mil entre el 2020 y el 2030, en caso de que se conecten todos los parques eólicos individualmente. En este mismo informe se propone que se podrían ahorrar 15 millones de euros si los parques eólicos se agruparan. Además, la apertura de los mercados eléctricos haría necesaria la modificación de la ley y los reglamentos en lo relativo al suministro: en la actualidad, por ejemplo, si una empresa recibe una ayuda por suministrar energía renovable a la red eléctrica alemana, no recibiría nada en caso de proporcionar energía a otros países.

No todos los países europeos se encuentran igual de convencidos acerca de la gran red del Mar del Norte. Reino Unido se ha mostrado favorable al proyecto porque necesita recurrir a la energía eólica externa para cumplir con sus objetivos de emisión de carbono. Irlanda, Noruega y Escocia están muy interesados en el proyecto, ya que quieren crear una nueva industria en torno a la fabricación y los servicios de plataformas eólicas y olamotrices marinas. En cambio, los gobiernos de Francia y Alemania, que inicialmente estaban dispuestos a firmar el memorándum de entendimiento, se han mostrado poco entusiastas, según los propios partidarios del proyecto. Alemania, por ejemplo, está apostando mucho más por la iniciativa de Desertec, encabezada por empresas alemanas.

La megarred del Mar del Norte es más radical, en términos técnicos, que las demás propuestas, incluida Desertec, y podría requerir una labor política aún más ardua a pesar del compromiso teórico de construirla adquirido por los estados miembros. Además, aunque se lleve a cabo una planificación a alto nivel, es probable que la evolución de la red sea complicada, de forma similar a lo que ocurre con las redes de autopistas nacionales. Según Neilson, “se irá avanzando poco a poco. No es práctico desplegar una red prediseñada como si se tratara de un rollo de tela”.