Cómo alimentar el Polo Sur con energías renovables

Investigadores de dos laboratorios del Departamento de Energía de EEUU, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) y el Laboratorio Nacional de Argonne, estudiaron cómo una combinación de módulos solares, turbinas eólicas y almacenamiento en baterías podría proporcionar una forma rentable de ampliar las capacidades de investigación en el Polo Sur reduciendo significativamente los costes. La idea de prescindir del combustible diésel especialmente formulado para soportar el frío extremo surge cuando los científicos miran hacia futuros experimentos.

"La energía es un recurso muy limitado en el Polo Sur", afirma Amy Bender, física de Argonne responsable de la infraestructura de los actuales sistemas del Telescopio del Polo Sur.

En las estaciones de investigación de la Antártida, el gasóleo proporciona casi toda la energía necesaria. El combustible se envía a la Antártida y se transporta en avión o en camión hasta el Polo Sur, una propuesta cara que podría reducirse en gran medida utilizando energía eólica y solar. Según Bender, la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF), que gestiona las estaciones de investigación en el continente, ha superado "brillantemente" el reto de suministrar combustible, pero sigue siendo un desafío.

La tecnología funcionaría en condiciones extremas

Bender, que ha pasado lo que equivale a un año en el Polo Sur, repartido en seis veranos, es autor de un artículo publicado recientemente en el que examina los aspectos económicos y la viabilidad del uso de energías renovables allí. La NSF publicó los resultados de una prueba a pequeña escala de paneles solares en 2000 y el NREL, cinco años más tarde, examinó si las turbinas eólicas funcionarían. Ambas tecnologías funcionaron con éxito en condiciones extremas. La NSF ha publicado un proyecto de plan maestro para la estación del Polo Sur que recomienda realizar pruebas in situ de las actuales tecnologías de energías renovables para determinar su idoneidad para el lugar.

"El Polo Sur es uno de los lugares más extremos del planeta", afirma Ian Baring-Gould, responsable de Despliegue de Tecnología Eólica del NREL y coautor de la publicación de la investigación. "Desde el punto de vista tecnológico, estamos bastante seguros, basándonos en la investigación que hemos realizado hasta ahora, de que las turbinas pueden funcionar a 70 grados bajo cero. No hay nada que nos impida hacerlo. Obviamente, la gente no lo hace con regularidad porque no es necesario. Lo mismo ocurre con la energía solar. Los módulos solares no suelen funcionar a 70 grados negativos porque no lo necesitan".

El gobierno de Nueva Zelanda instaló tres aerogeneradores en 2009, y la electricidad generada por ellos suministra energía a la base Scott de ese país y a la estación McMurdo de Estados Unidos. McMurdo está a unos 850 kilómetros al norte del Polo Sur y es el lugar de aterrizaje de todo el combustible que finalmente va al Polo Sur.

Una vez probadas las tecnologías en climas bajo cero, la siguiente prueba tenía que ver con la economía. El coste del gasóleo "es mucho más alto ahora que en aquel estudio de 2005", afirma Baring-Gould.

El nuevo estudio calcula que el coste nivelado de la energía para alimentar el Polo Sur asciende a 4,09 dólares el kilovatio-hora (kWh) de gasóleo, frente a los 33 céntimos de la eólica y los 23 céntimos de la solar.

Utilizando la herramienta de integración y optimización de energías renovables (REopt) desarrollada por el NREL, que calcula la viabilidad económica de un proyecto renovable, los investigadores determinaron que el escenario menos costoso para suministrar una potencia constante de 170 kW a los nuevos equipos de investigación del Polo Sur consiste en un sistema híbrido que incluye seis turbinas eólicas, 180 kilovatios de energía solar y 3,4 megavatios-hora de almacenamiento de energía en baterías. Esa combinación reduce en un 96% el consumo de energía diésel, lo que disminuye la necesidad de transportar combustible al Polo Sur y el consiguiente daño medioambiental que supone quemar ese combustible en un lugar tan prístino. A lo largo de 15 años, el ahorro derivado de utilizar menos gasóleo ascendería a 57 millones de dólares. La inversión de 10 millones de dólares necesaria para instalar las tecnologías renovables podría recuperarse en unos dos años, según la investigación.

"Podría ser un poco más. Podría ser un poco menos, pero realmente se amortiza rápidamente en términos de la otra opción de quemar más combustible diésel para satisfacer esa demanda de energía", dijo Nate Blair, coautor del documento y gerente de grupo en el Centro de Despliegue Acelerado y Apoyo a las Decisiones en NREL. A medida que se amplíen las estaciones de investigación, dijo, "no está claro que el sistema actual pueda soportar muchas cargas adicionales".

Nada se interpone en el camino

El análisis que demuestra que las energías renovables funcionarán en el Polo Sur es el primer paso.

"Desde el punto de vista tecnológico, no hay nada realmente complicado que nos impida o nos impida hacerlo", afirma Baring-Gould, que ya ha visitado el Polo Sur en otras ocasiones para ayudar a la NSF a entender cómo utilizar las energías renovables para reducir la energía generada por combustibles fósiles. El diseño y la colocación de las energías renovables requerirán trabajo adicional. Por ejemplo, los paneles solares deben diseñarse de modo que no queden enterrados en ventisqueros. Los cimientos de los aerogeneradores se anclarán en el hielo, algo que no se había intentado antes a esta escala. "Podemos hacerlo. Ese no es el problema. Pero tenemos que hacer los deberes para asegurarnos de que lo hacemos bien y tenemos éxito. No es pan comido, pero no hay nada que lo impida".

Además de las condiciones meteorológicas, la ubicación del Polo Sur exige un planteamiento diferente para el uso de las energías renovables. El sol, por ejemplo, sólo ilumina la región durante seis meses al año y durante ese tiempo alcanza una elevación máxima de 23,5 grados sobre el horizonte, señalaron los investigadores. Propusieron una matriz solar que coloca los módulos verticalmente para minimizar la nieve acumulada y con los paneles dispuestos en cuatro submatrices orientadas hacia los puntos cardinales para captar la máxima cantidad de energía del sol que gira por encima.

Hay que seguir trabajando para resolver un posible problema con el despliegue de turbinas eólicas. Las turbinas pueden causar interferencias electromagnéticas en algunos experimentos de la estación Amundsen-Scott del Polo Sur. Según los investigadores, es preciso realizar una evaluación detallada y elaborar un plan de mitigación.

Baring-Gould, que describe el Polo Sur como un "lugar increíblemente bello", afirmó que el nuevo estudio "reafirma con toda claridad que en cualquier lugar del planeta donde se utilice gasóleo hay que pensar en las energías renovables como una opción realmente viable". No siempre será así, pero hay que tenerlo en cuenta".