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The Harvard Gazette, 4 de diciembre de 2018
- Traducido por Daniel Norero
La energía eólica no es tan prometedora y causaría más impactos de lo que se pensaba según dos nuevos estudios de especialistas de la Universidad de Harvard. Su desarrollo intensivo contribuiría al aumento de la temperatura terrestre y requeriría hasta 20 veces más tierra de lo que se pensaba anteriormente; además, su impacto ambiental multiplicaría por 10 el de la energía solar y su rendimiento energético es 100 veces menor de lo estimado. Los autores de ambos estudios llaman a no ver su trabajo como una crítica dirigida a la energía eólica, sino como un primer paso para ser más serios en la evaluación de los impactos ambientales para todas las energías renovables.
Desafortunadamente, cuando se trata de la producción de energía, no existe tal cosa como el “free lunch” (almuerzo gratis). A medida que el mundo comienza su transición a gran escala hacia fuentes de energía bajas en emisión de carbono, es vital que se consideren los impactos ambientales de las energías renovables, por más pequeños que sean en comparación con el carbón y el gas.
En dos artículos, publicados recientemente en las revistas Environmental Research Letters y Joule, los investigadores de la Universidad de Harvard encuentran que la transición a la energía eólica o solar en los Estados Unidos requeriría de cinco a 20 veces más tierra de lo que se pensaba anteriormente y, si tales parques eólicos a gran escala fueran construidos, calentarían las temperaturas medias de la superficie en la superficie continental de los EE. UU. en 0,24 grados centígrados.
“El viento vence al carbón en cualquier medida ambiental, pero eso no significa que sus impactos sean insignificantes”, dijo David Keith, Profesor Gordon McKay de Física Aplicada en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard y autor principal de ambos estudios. “Debemos hacer una transición rápida de los combustibles fósiles para detener las emisiones de carbono. Al hacerlo, debemos elegir entre varias tecnologías de baja emisión de carbono, todas las cuales tienen algunos impactos sociales y ambientales”.
Keith también es profesor de políticas públicas en la Escuela Kennedy de Harvard.
Uno de los primeros pasos para comprender el impacto ambiental de las tecnologías renovables es comprender cuánta tierra se requeriría para satisfacer las futuras demandas de energía de los EE. UU. Incluso comenzando con las demandas de energía de hoy, los expertos en energía han debatido el área de tierra y las densidades de potencia asociadas requeridas.
En una investigación anterior, Keith y sus coautores modelaron la capacidad de generación de los parques eólicos a gran escala y concluyeron que la generación de energía eólica en el mundo real se había sobreestimado porque se descuidó en explicar con precisión las interacciones entre las turbinas y la atmósfera.
En la investigación de 2013, Keith describió cómo cada turbina eólica crea una “sombra de viento” detrás de ella, donde el aire se ha ralentizado por las palas de la turbina. Los parques eólicos a escala comercial de hoy en día sitúan con cuidado las turbinas para reducir el impacto de estas sombras de viento, pero dada la expectativa de que los parques eólicos continuarán expandiéndose a medida que aumenta la demanda de electricidad derivada del viento, no se pueden evitar las interacciones y los impactos climáticos asociados.
Sin embargo, lo que faltaba de esta investigación anterior eran observaciones para apoyar el modelado. Luego, hace unos meses, el Servicio Geológico de EE. UU. publicó las ubicaciones de 57,636 aerogeneradores en los EE. UU. Utilizando este conjunto de datos, en combinación con otras bases de datos del gobierno de EE. UU., Keith y su compañero postdoctoral Lee Miller pudieron cuantificar la densidad de potencia de 411 Parques eólicos y 1,150 plantas fotovoltaicas solares que operan en los Estados Unidos durante 2016.
“Para el viento, encontramos que la densidad de potencia promedio, es decir, la tasa de generación de energía dividida por el área de la planta eólica, fue hasta 100 veces más baja que las estimaciones de algunos expertos en energía líderes“, dijo Miller, primer autor de ambos estudios. “La mayoría de estas estimaciones no tuvieron en cuenta la interacción turbina-atmósfera. Para una turbina eólica aislada, las interacciones no son importantes en absoluto, pero una vez que los parques eólicos tienen más de cinco a 10 kilómetros de profundidad, estas interacciones tienen un gran impacto en la densidad de potencia”.
Las densidades de energía eólica basadas en observaciones también son mucho más bajas que las estimaciones importantes del Departamento de Energía de los Estados Unidos y el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático.
Para la energía solar, la densidad de potencia promedio (medida en vatios por metro cuadrado) es 10 veces mayor que la energía eólica, pero también mucho más baja que las estimaciones de los principales expertos en energía.
Esta investigación sugiere que los parques eólicos no solo requerirán más tierra para alcanzar los objetivos de energía renovable propuestos, sino que, a una escala tan grande, se convertirán en un actor activo en el sistema climático.
La siguiente pregunta, tal como se exploró en la revista Joule, fue cómo los parques eólicos a gran escala impactarían en el sistema climático.
Para estimar los impactos de la energía eólica, Keith y Miller establecieron una línea de base para el clima de 2012-2014 en EE. UU., utilizando un modelo estándar de pronóstico del tiempo. Luego, cubrieron un tercio de los EE. UU. continentales con suficientes aerogeneradores para satisfacer la demanda de electricidad actual de los EE. UU. Los investigadores encontraron que este escenario calentaría la temperatura de la superficie de los EE. UU. continentales en 0,24 grados centígrados, con los mayores cambios que se producen en la noche cuando las temperaturas de la superficie aumentaron hasta 1,5 grados. Este calentamiento es el resultado de turbinas eólicas que mezclan activamente la atmósfera cerca del suelo y en el aire al mismo tiempo que se extraen del movimiento de la atmósfera.
Esta investigación apoya a más de otros 10 estudios que observaron el calentamiento cerca de los parques eólicos operacionales de EE. UU. Miller y Keith compararon sus simulaciones con estudios de observación satelitales en el norte de Texas y encontraron aumentos de temperatura aproximadamente constantes.
Ambos autores del estudio se apresuran a señalar la improbabilidad de Estados Unidos generando tanta energía eólica como simulan en su escenario, pero el calentamiento localizado ocurre aún en proyecciones más pequeñas. La siguiente pregunta es, entonces, comprender cuándo los beneficios crecientes de la reducción de emisiones son aproximadamente iguales a los impactos casi instantáneos de la energía eólica.
Los investigadores de Harvard descubrieron que el efecto de calentamiento de las turbinas eólicas en los EE. UU. continentales era en realidad mayor que el efecto de la reducción de emisiones durante el primer siglo de su operación. Esto se debe a que el efecto de calentamiento es predominantemente local al parque eólico, mientras que las concentraciones de gases de efecto invernadero deben reducirse globalmente antes de que se obtengan los beneficios.
Miller y Keith repitieron el cálculo de la energía solar y encontraron que sus impactos climáticos eran aproximadamente 10 veces más pequeños que los del viento.
“Los impactos climáticos directos de la energía eólica son instantáneos, mientras que los beneficios de las emisiones reducidas se acumulan lentamente”, dijo Keith. “Si la perspectiva es los próximos 10 años, la energía eólica en realidad tiene, en algunos aspectos, más impacto climático que el carbón o el gas. Si su perspectiva es los próximos mil años, entonces la energía eólica tiene un impacto climático enormemente menor que el del carbón o el gas”.
“El trabajo no debe verse como una crítica fundamental de la energía eólica”, dijo. “Algunos de los impactos climáticos del viento serán beneficiosos; varios estudios globales muestran que la energía eólica enfría las regiones polares. Más bien, el trabajo debe verse como un primer paso para ser más serios en la evaluación de estos impactos para todas las energías renovables. Nuestra esperanza es que nuestro estudio, combinado con las recientes observaciones directas, marque un punto de inflexión en el que los impactos climáticos de la energía eólica comiencen a recibir una seria consideración en las decisiones estratégicas sobre la descarbonización del sistema energético“.
- Fuente: https://news.harvard.edu/gazette/story/2018/10/large-scale-wind-power-has-its-down-side/
- Estudios: Environmental Research Letters, 2018 | Joule, 2018
- Más información: https://keith.seas.harvard.edu/blog/two-new-papers-examine-how-turbine-atmosphere-interactions-shape-wind-powers-environmental
