Corte de energía en Texas: por que las turbinas eólicas no tienen la culpa

A medida que la crisis energética en Texas se profundizaba esta semana, dejando a millones sin electricidad, calefacción e incluso agua corriente, los comentaristas y políticos conservadores promocionaban persistentemente el mito de que las turbinas eólicas son las culpables.

«Parece bastante claro que una dependencia imprudente de los molinos de viento es la causa de este desastre», dijo Tucker Carlson el lunes en Fox News. El gobernador de Texas, Greg Abbott, también usó la energía eólica como chivo expiatorio de la crisis cuando apareció en Fox el martes por la noche, pero luego retiró sus comentarios.

Vamos a aclarar los hechos. Cada tipo de planta de energía, ya sea alimentada por carbón, gas natural, nuclear, solar o eólica, en Texas se vio afectada por el hielo y las temperaturas bajo cero que llegaron con la tormenta invernal Uri durante el fin de semana. Pero fue el gas natural, la principal fuente de electricidad del estado, lo que falló de manera más significativa cuando los cabezales de pozo y las plantas de energía se congelaron. Mientras tanto, las turbinas eólicas fueron responsables del 13 por ciento de la producción total de electricidad perdida, según el Consejo de Confiabilidad Eléctrica de Texas (ERCOT), el operador de red sin fines de lucro del estado.

Pero no hay nada innato en la energía eólica, o el gas natural, que haya causado la falla de estas plantas de energía. Es simplemente una cuestión de preparación, dijo a Vox Hui Hu, profesor de ingeniería aeroespacial en la Universidad Estatal de Iowa que estudia turbinas eólicas.

Lugares que dependen de la energía eólica y que no son ajenos al frío y al hielo. desde Suecia hasta Iowa, son una prueba de que la congelación de las turbinas en Texas no fue inevitable. La diferencia: a diferencia de Texas, esas turbinas fueron climatizadas para operar en el frío.

¿Significa esto que, dado que la energía eólica aporta una proporción cada vez mayor de electricidad en estados como Texas, todas las turbinas eólicas deben estar a prueba de tormentas para evitar un apagón masivo en el futuro como el de esta semana? En última instancia, este es un cálculo de riesgo que los legisladores y científicos tendrán que hacer en el futuro, pero la magnitud del daño de este apagón sugiere que la inversión inicial valdría la pena.

Entonces, ¿cómo exactamente los veteranos fríos como Iowa, mantienen sus turbinas en funcionamiento, y ¿qué podemos aprender de ellos?

Por qué solo un poco de hielo es problemático para las turbinas eólicas

Para comprender cómo acondicionar las turbinas eólicas para el invierno, primero debemos profundizar un poco más en por qué el hielo provocó que algunas turbinas fallaran en Texas.

La respuesta tiene que ver con la intersección específica de temperatura y humedad. En el estado de Iowa, Hu y su equipo de investigación identificaron estos factores a través de una década de investigación para descubrir por qué algunos hielos impactan en las turbinas eólicas y qué se puede hacer para detenerlos.

Hu supervisa los experimentos en lo que dice con orgullo que Vox es el túnel de viento más grande de cualquier universidad de EE. UU. Originalmente creado para probar métodos de deshielo para aviones, el laboratorio de Hu convirtió el túnel para soplar viento helado en las palas de las turbinas eólicas cuando Iowa comenzó a crecer en energía eólica hace una década. Estos experimentos nos han proporcionado mucha información sobre cómo mantener las turbinas eólicas en movimiento durante el invierno.

Los investigadores identificaron un tipo de hielo, el hielo «glaseado» húmedo, que es particularmente preocupante. Este hielo crea una textura similar al requesón en las palas de la turbina, lo que ralentiza el flujo de aire. En un experimento de campo, los investigadores encontraron que durante un período de 30 horas en el que las palas se congelaron, la producción de energía se redujo hasta en un 80 por ciento.

Peor aún, este hielo puede hacer que las turbinas se desequilibren y vibren, y que potencialmente se rompan bajo el estrés. Entonces, si las turbinas no se preparan para el invierno, los operadores las apagarán antes de que lleguen a ese punto, explicó Hu.

Fue exactamente este hielo húmedo el que se formó en las palas de las turbinas en Texas cuando el aire del Ártico se encontró con la humedad del Golfo, dijo Hu. Mientras tanto, en Iowa, las temperaturas suelen ser tan bajas y el aire tan seco que se forma una «escarcha» suave sobre las palas de las turbinas, lo que no afecta tanto a las turbinas. Puede ver la diferencia en la foto de uno de los experimentos del equipo de Hu a continuación.

La diferencia entre el hielo seco de «escarcha» y el hielo húmedo «glaseado»: este último es lo que afectó las turbinas de Texas. Iowa State University

Las bajas temperaturas por sí solas también pueden provocar el mal funcionamiento de algunos componentes de la turbina sin las tecnologías de protección adecuadas. Pero Hu señaló que la mayor densidad de aire frío en realidad impulsa la generación de energía eólica en el invierno.

Cómo algunas de las regiones más frías mantienen sus turbinas en funcionamiento

Entonces, ¿cómo responden los parques eólicos a estos diferentes tipos de hielo para evitar que sus turbinas se apaguen como lo hicieron en Texas?

En lugares más húmedos como Escandinavia y Escocia, algunas turbinas están llenas de aire caliente mientras que otras tienen un revestimiento especial para evitar que se forme hielo. Estas turbinas listas para el invierno cuestan alrededor de un 5 por ciento más que las turbinas normales, y el proceso de calentamiento consume parte de su producción de energía, dijo a Bloomberg News Stefan Skarp, que supervisa la energía eólica de la empresa sueca Skellefteå Kraft. El equipo de Hu está trabajando en tecnologías más eficientes energéticamente que podrían ser más económicas.

Debido a que Iowa ha sido bendecida con hielo más seco, los parques eólicos no han tenido que invertir en medidas tan elaboradas mientras alcanzan la mayor proporción de generación de electricidad eólica en el país: 42 por ciento en 2019.

La empresa de servicios públicos del medio oeste MidAmerican Energy Company ha demostrado que la energía eólica es altamente confiable, incluso en las duras condiciones de Iowa. En 2020, el 80 por ciento de la electricidad de la empresa de servicios públicos se generó con energía renovable, la mayoría de la cual proviene de sus 3.300 turbinas eólicas, dijo Geoff Greenwood, portavoz de MidAmerican Energy.

“Este año ha hecho frío, pero nuestra flota eólica sigue generando energía limpia para nuestros clientes”, dijo. Todo lo que se necesita son algunas medidas adicionales en el diseño de la turbina para asegurarse de que ciertos componentes no se congelen.

Algunos operadores eólicos de Iowa utilizan técnicas de películas de acción más llamativas para mantener sus turbinas en funcionamiento. Helicópteros y drones se abalanzan sobre turbinas que dejan caer agua caliente o productos químicos para descongelar. Pero esto suele ser solo una medida única si golpea el hielo malo, dijo Hu.

¿Debería Texas acondicionar para el invierno todas sus turbinas?

Dado que las turbinas para el invierno cuestan más, ¿deberían los desarrolladores eólicos de Texas seguir el ejemplo de Suecia y pagar ese precio por adelantado para ayudar a evitar desastres futuros?

Jesse Jenkins, profesor asistente de ingeniería de sistemas de energía en la Universidad de Princeton, argumentó en un artículo de opinión del New York Times el miércoles que los sistemas eléctricos deben estar listos para riesgos futuros. «Prepararse para eventos extremos es como comprar [a] seguro de hogar o de salud: te cuesta todos los años y esperas no usarlo nunca. Pero cuando se produce una crisis, pagar las primas puede parecer la decisión perfecta en retrospectiva «.

Después de que esta crisis llegue a su fin, “los tejanos tendrán que determinar cuánto seguro vale la pena contratar”, agregó.

Esto no solo se aplica a un tipo de generación de energía. “Debido a que el viento es el nuevo chico en la cuadra, está recibiendo mucha atención”, dijo Kerri Johannsen, directora del programa de energía del Consejo Ambiental de Iowa. Pero todas las redes deben considerar si sus sistemas pueden resistir los extremos provocados por el cambio climático.

La supervisión está aumentando para garantizar que las redes estén a la altura del desafío. El Texas Tribune informó que North American Electric Reliability Corporation está trabajando para establecer requisitos obligatorios para que las plantas de energía se preparen para los extremos invernales. Aunque Texas opera su propia red, también estaría sujeto a estas reglas.

Texas ha ignorado las pautas anteriores. En 2011, después de que una tormenta provocara un apagón severo, ERCOT desarrolló pautas de preparación para el invierno, pero no se hicieron cumplir. Ahora, enfrentando las consecuencias, el gobernador Abbott ha pedido que se requieran estas medidas de acondicionamiento para el invierno y que la legislatura estatal financie las actualizaciones necesarias.

Como dice el viejo refrán, «Nunca debes dejar que una crisis se desperdicie». Después de todos los estragos que las fallas en la red han causado esta semana, es fundamental que estos llamados a la acción no se desvanezcan como sucedió después de 2011. Los tejanos deben saber que el viento en sí no es el problema; es una cuestión de cuánto seguro están dispuestos a comprar los líderes estatales para evitar otro desastre de esta magnitud.