Estados Unidos puede cumplir los objetivos de energía eólica para 2030 cuadruplicando las turbinas

Según una nueva investigación de la Universidad de Cornell, Estados Unidos podría generar el 20% de su electricidad con energía eólica en 10 años.

"Estados Unidos produce actualmente alrededor del 7% de su electricidad a partir de la energía eólica", dijo Sara C. Pryor , profesora del Departamento de Ciencias de la Tierra y la Atmósfera. "Esta investigación muestra que cuadruplicando la capacidad instalada de las turbinas eólicas a partir de los niveles de 2014 nos permitirá alcanzar el objetivo del 20% de la electricidad del viento, sin requerir tierra adicional o impactos negativos en la eficiencia de todo el sistema o los climas locales".

El trabajo de investigación lleva el título "Un 20% de la electricidad de EEUU generada con eólica tendría un impacto casi nulo en la eficiencia del sistema y el clima regional"   y ha sido publicado en Nature Scientific Reports. La investigación está financiada por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EEUU y se basa en una extensa serie de simulaciones atmosféricas de alta resolución.

Pryor trabajó con Rebecca J. Barthelmie , profesora de la Escuela Sibley de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, y el investigador postdoctoral Tristan J. Shepherd para desarrollar escenarios sobre cómo la energía eólica puede expandirse de los niveles actuales a suponer una quinta parte del suministro total de electricidad de EEUU para 2030 , tal como lo describía el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de los Estados Unidos en 2008.

Llamado el "Escenario eólico del 20%", el informe NREL señaló que generar el 20% de la electricidad de los EEUU a partir de la energía eólica podría eliminar aproximadamente 825 millones de toneladas métricas de emisiones de dióxido de carbono en el sector de la energía eléctrica en 2030.

De 2016 a 2017, la electricidad generada por la eólica en EEUU creció un 12% a 254 teravatios hora, luego aumentó otro 8,3% a 275 teravatios hora en 2018, dijeron los investigadores. En este contexto, EEUU actualmente consume aproximadamente de 310 a 320 teravatios hora de electricidad cada mes, generados a partir de carbón, gas natural, plantas de energía nuclear y de energía renovable.

"La energía eólica ya está jugando un papel clave en la descarbonización del sistema energético mundial", dijo Pryor. "Las turbinas eólicas pagan las emisiones de carbono de por vida asociadas con su despliegue y fabricación con de tres a siete meses de operación y proporcionan casi 30 años de generación de electricidad prácticamente libre de carbono".

Pero, preguntaron los investigadores, ¿cuadruplicar el número de turbinas eólicas reduce la eficiencia del parque eólico de generación de energía? ¿Y puede esa generación afectar negativamente el clima local?

En matrices de alta densidad de grandes turbinas eólicas, los investigadores examinaron posibles descensos en la eficiencia de todo el sistema asociados con un fenómeno llamado "estela de turbinas eólicas", donde la velocidad del viento se ralentiza por la extracción de impulso por las turbinas eólicas delanteras. Esta estela se erosiona al mezclarse con aire no perturbado en la atmósfera, pero puede reducir la velocidad del viento que afecta a las turbinas eólicas traseras.

"El 'robo' del viento por las turbinas eólicas reduce la potencia total producida por el conjunto total de turbinas eólicas y la mezcla mejorada (turbulencia) puede alterar las condiciones climáticas locales cercanas a las turbinas eólicas", dijo Barthelmie.

Los investigadores ofrecieron escenarios, como la repotenciación de turbinas con tecnología mejorada, para expandir la capacidad instalada de turbinas eólicas sin usar tierra adicional. Los investigadores demostraron que la expansión de la capacidad instalada tiene una pequeña influencia en la eficiencia de todo el sistema y los impactoss muy pequeños en el clima local se reducen mediante el despliegue de grandes turbinas de última generación.