Historia de la energía eólica: del origen a la actualidad
La energía eólica ya era útil en la antigüedad cuando se utilizaba para propulsar barcos y moler grano en diversas partes del mundo. Más tarde, los molinos de viento, como los icónicos del Quijote de Miguel de Cervantes, fueron cruciales en la Europa medieval. Repasamos aquí la historia de la energía renovable que nos regala el viento.
La humanidad ha aprovechado la energía del viento desde que existen registros; de hecho, ya se utilizaba para propulsar barcos a lo largo del río Nilo en 5000 a. C. Hacia el 200 a. C, molinos de viento sencillos servían para bombear agua en China, mientras que en Persia y Medio Oriente ya había molinos de viento de eje vertical con velas tejidas de caña que se usaban para moler grano.
En el siglo XI, nuevas formas de usar la energía del viento se extendieron por todo el mundo: los pobladores del Medio Oriente usaba molinos de viento extensivamente para moler el grano empleado en la producción de alimentos y los mercaderes y cruzados que regresaban de aquellas tierras llevaron esta idea a Europa, lo que permitió que los habitantes de los Países Bajos refinaran el molino de viento y lo adaptaran para drenar lagos y pantanos en el delta del río Rin.
En España existe una imagen muy familiar de los célebres molinos del Campo de Criptana, que tan famosos haría en el siglo XVII el ingenioso hidalgo Don Quijote de la Mancha. Esos famosos molinos de aspas estaban destinados a bombear agua o moler grano y se utilizaron masivamente hasta bien entrado el siglo XIX.
Con el comienzo de la revolución industrial, el uso de estos molinos se redujo significativamente, ya que a partir de ese momento las fuentes principales de energía pasaron a ser las máquinas de vapor alimentadas por carbón y electricidad.
La evolución de los molinos de viento
Cuando la emigración desde Europa llevó esta tecnología a Norteamérica a fines del siglo XVIII y principios del XIX, se comenzaron a usar molinos de viento para bombear agua en granjas y ranchos y luego para generar electricidad utilizada en los hogares y la industria. En la segunda mitad del siglo XIX tuvo lugar uno de los más importantes avances en la tecnología del aprovechamiento del viento, con la aparición del popular molino multipala americano, utilizado desde entonces para el bombeo de agua prácticamente en todo el mundo. Sus características se aprovecharían en años posteriores para el diseño de los generadores eólicos actuales.
En 1887, el científico estadounidense Charles F. Brush (17 de marzo de 1849 – 15 de junio de 1929) construyó lo que hoy se admite que fue la primera turbina eólica para la generación de electricidad. Era un gigante, el más grande del mundo, con un diámetro de rotor de 17 metros y 144 palas de rotor, hechas de madera de cedro. Se muestra en la imagen siguiente, donde se puede observar la presencia de una persona a la derecha de la turbina. Este generador funcionó durante 20 años y cargó las baterías instaladas en el sótano de su casa. A pesar del tamaño de la turbina, la potencia del generador era de apenas 12 kW, debido a que esta clase de turbinas no son particularmente eficientes.
Fue el científico danés Poul la Cour (13 de abril de 1846 – 24 de abril de 1908), que más tarde descubrió que las turbinas eólicas con pocas palas de rotor son más eficientes para la producción de electricidad que las turbinas de palas múltiples, ya que en las primeras se logra una velocidad de rotación mucho mayor que en las del tipo construido por Brush. En 1899, diseño lo que puede calificarse como el primer generador eólico moderno, cuya imagen se muestra a continuación. Su diseño era muy similar al de los célebres molinos de viento que recreaba Cervantes en el Quijote cuatro siglos antes.
Generar electricidad con la energía del viento
Las bases teóricas del aprovechamiento de la energía del viento para generar electricidad se desarrollaron en Alemania en la segunda década del siglo XX y se deben principalmente a Albert Betz (25 de diciembre de 1885 – 16 de abril de 1968), físico alemán que en 1919 enunció la ley que lleva su nombre.
El desarrollo pionero de la energía eólica en Europa tuvo lugar en Dinamarca, donde cobró gran relevancia durante el primer cuarto del siglo XX, contribuyendo a la construcción de un modelo descentralizado de electrificación del país. En 1908 había 72 generadores eólicos, con potencias comprendidas entre 5 kW y 25 kW.
Por otra parte, al otro lado del Atlántico, durante la década de 1930, los molinos de viento se usaron ampliamente para generar electricidad en muchas regiones agrícolas de los Estados Unidos, donde los sistemas de distribución aún no se habían desarrollado. No fue hasta 1941 cuando se instaló la primera turbina de una potencia superior al MW (1.25 MW, para ser precisos). Diseñada por el científico Palmer Cosslett Putnam (1900-1984) y fabricada por la compañía S. Morgan Smith, se instaló en la localidad de Castleton, Vermont, EEUU, y funcionó por espacio de 1000 horas hasta que un fallo en una de las aspas arruinó su funcionamiento. No se volverían a ver turbinas de esta potencia hasta más de 40 años después.
La energía del viento durante la Segunda Guerra Mundial
Se puede constatar que la tecnología eólica experimentó enormes cambios y progresos debido a razones muy diferentes en dos países muy alejados entre sí: Dinamarca y Estados Unidos. En el primero, motivado por el deseo de los sucesivos gobiernos de posguerra de continuar promoviendo un sistema de generación de energía de carácter distribuido por el territorio y por lo tanto, independiente de grandes centrales de generación con una red de distribución acorde; este esfuerzo ya se había iniciado en los primeros decenios del siglo XX. De otra parte, en los Estados Unidos, las razones iniciales hay que buscarlas en las grandes crisis del petróleo de los años 70 del siglo pasado.
En 1957, el ingeniero danés Johannes Juul (1887-1969), alumno de Paul le Cour, instaló una turbina eólica de 24 metros de diámetro, conocida como generador de Gedser (el nombre de la ciudad donde se instaló), que funcionó entre 1957 y 1967. Esta era una turbina de tres palas, de eje horizontal, muy similar a las que ahora se usan en la gran mayoría de los huertos eólicos del mundo, por lo que se considera la primera turbina eólica moderna. Tenía 200 kW de potencia y funcionó ininterrumpidamente durante 11 años sin mantenimiento alguno.
En años posteriores y a consecuencia de las dos grandes crisis del petróleo de 1973 y 1979, se impulsó por parte de la administración Carter en Estados Unidos el uso de las fuentes renovables de energía. Este momento puede considerarse como el punto de partida del desarrollo de las tecnologías renovables modernas. De hecho, este período de tiempo alumbró el nacimiento de esa industria, ya que fue entonces cuando se fundaron algunas de las grandes empresas del sector, como Vestas (el principal fabricante del mundo de turbinas eólicas, se fundó en 1898, pero su actividad en este campo se inició en los años finales de la década de 1970) y LM Wind Power (fundada en 1940, comenzó a fabricar aerogeneradores en 1978), así como otras de tamaño más reducido, como Nordex (fundada en 1985 y fusionada en 2016 con la española Acciona), Nordtank o Micon (Nordtank se fundó en 1980 y Micon en 1982; ambas se fusionaron en 1997 con el nombre de NEG Micon), sin olvidarnos de la española Gamesa, fundada en 1976, hoy en día Siemens Gamesa, el segundo fabricante de turbinas eólicas del mundo, detrás de Vestas.
Durante el período comprendido entre 1975 y 1980, se pusieron en marcha diversos programas de investigación y desarrollo financiados por la National Science Foundation (la agencia estatal de investigación de los EEUU) y el Departamento de Energía de dicho país. Como resultado de estos esfuerzos, a comienzos de 1980 se instalaron en California los primeros huertos eólicos del planeta, empleando generadores con potencias comprendidas entre 20 y 50 kW, con incentivos fiscales (las denominadas “primas”) a la producción de electricidad.
En paralelo, a comienzos de 1975 la NASA puso en marcha un programa para el Departamento de Energía de los Estados Unidos destinado a desarrollar turbinas eólicas de gran tamaño para obtener energía eléctrica, en respuesta al aumento en los precios del petróleo. Varias de las turbinas eólicas más grandes del mundo fueron desarrolladas y puestas a punto bajo este programa pionero. El programa fue un intento de dar un fuerte impulso a la tecnología de las turbinas eólicas de aquellos años y permitió el desarrollo de toda una serie de nuevas ideas, adoptadas posteriormente por la industria del sector.
Sin embargo, el desarrollo comercial de los generadores basados en estas ideas se retrasó, debido a la significativa disminución de los precios de la energía durante la década de 1980 y finalmente, ninguno de aquellos generadores se fabricó comercialmente, pero las turbinas desarrolladas durante la vigencia del programa impulsaron muchas de las tecnologías de turbinas con potencias de varios megavatios actualmente en uso, incluyendo características tales como generadores de velocidad variable, utilización de materiales compuestos para las aspas con objeto de hacerlas más ligeras, diseño aerodinámico de las aspas, etc.
La actualidad de la energía eólica
Al comenzar este siglo, los combustibles fósiles todavía eran relativamente baratos, pero la creciente preocupación en numerosos países sin recursos energéticos por asegurarse el suministro de energía, unido al calentamiento global y al eventual agotamiento de los combustibles fósiles, facilitaron una expansión generalizada de las energías renovables, fuertemente incentivadas inicialmente en algunos países como Alemania y España y más tarde en otros como Italia, EEUU, etc.
La incipiente industria de la energía eólica comenzó a expandirse a un ritmo de crecimiento verdaderamente impresionante, cercano al 25% anual, impulsada por la disponibilidad de grandes recursos eólicos en amplias zonas geográficas del planeta y por la disminución de los costos debido a la mejora de la tecnología y las primas a la producción ya señaladas.
A partir de los años 2002-2003, los precios del petróleo empezaron a subir de manera ininterrumpida, lo que ha acentuado los temores a que el agotamiento de los combustibles fósiles esté cada vez más próximo, lo que ha a su vez ha incrementado aún más el interés por la energía eólica y, en general, por las energías renovables, como la fotovoltaica y la termoeléctrica.
En la actualidad, las energías renovables han demostrado su enorme potencial para reemplazar a los combustibles fósiles en la generación de electricidad con costes plenamente competitivos. Fruto de este enorme desarrollo, es la gran cantidad de potencia instalada en todo el mundo, que no hace más que crecer año tras año.
En la actualidad, la energía eólica es la fuente renovable moderna de la que más potencia instalada hay en todo el planeta, superando a las otras alternativas como la fotovoltaica, termoeléctrica, mareomotriz, geotérmica, etc. Esto augura un futuro de consolidación y continuación del crecimiento de esta fuente energética.