La energía eólica es una de las renovables con más implantación en nuestro país, pero hay que ser conscientes de sus limitaciones en cuanto a la altura de las torres eólicas y el impacto de la implantación de estas en el suelo. Si dijésemos que se puede hacer lo mismo, pero en altura, volando, sonaría a ciencia ficción, pero ya es una realidad en China.
Imagina un aerogenerador que no necesita torre de hormigón, ni cimientos de cientos de toneladas, ni aspas visibles desde kilómetros a la redonda. Imagina, en cambio, un dirigible de 60 metros de largo por 40 de ancho y alto que se eleva hasta 2.000 metros, anclado al suelo solo por un cable, y allí arriba, donde el viento sopla cinco veces más fuerte, genera electricidad de forma constante.
Eso es exactamente lo que ha probado con éxito en la provincia china de Sichuan el sistema S2000 SAWES (Stratosphere Airborne Wind Energy System), una «turbina volante» capaz de entregar 1 megavatio (MW) de potencia y conectarse a la red eléctrica.
En el mes de abril se realizó la prueba en la que el dispositivo inflado con helio ascendió hasta los 2.000 metros en apenas 30 minutos. Durante el ascenso y la operación, acumuló 385 kilovatios-hora (kWh) y, por primera vez para un sistema de estas características, volcó esa energía directamente a la red eléctrica.
La física que multiplica el viento por 27
Puede parecer un avance poco importante, pero la percepción cambia cuando entendemos una cosa. Hemos dicho que a esa altura el viento sopla hasta cinco veces más fuerte que a la altura que están los generadores que vemos en nuestros montes. Pues bien, vamos a hacer una simple regla de proporcionalidad que hará entender el alcance de este nuevo artefacto.
La potencia disponible en el viento es proporcional al cubo de su velocidad. Es decir, si el viento sopla al doble de velocidad, la energía que se puede extraer no es el doble, sino ocho veces más (2 al cubo = 8). Si sopla al triple, 27 veces más.
Los aerogeneradores convencionales, con torres de hasta 200 metros de altura, aprovechan vientos de superficie variables y a menudo flojos. A 2.000 metros de altitud, los vientos son cinco veces más fuertes de media. Eso significa que, en teoría, la energía aprovechable por metro cuadrado de barrido puede ser hasta 27 veces superior a la de una turbina terrestre. El S2000 no necesita gigantescas aspas de 100 metros para captar esa energía: su propio cuerpo de dirigible alberga 12 grupos de generación interna que transforman el movimiento del viento relativo en electricidad, sin partes visibles girando en el exterior.
Un invento de Qian Xuesen
La tecnología del sistema SAWES se remonta a Qian Xuesen, un ingeniero aeroespacial nacido en Shanghái que cofundó el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en los años 30. Es decir, no es una tecnología nueva, pero si adaptada a un nuevo uso.
En 1957, Qian propuso un concepto llamado «ejector diffuser duct»: una técnica para acelerar el flujo de aire a través de una turbina mediante una carcasa circular que crea un diferencial de presión. Ese efecto venturi multiplica el viento útil sin necesidad de aumentar el tamaño de las aspas. La empresa Sawes Energy Technology, con sede en Pekín, ha recuperado esa patente de hace casi 70 años y la ha integrado en su dirigible generador.
Por qué antes fracasaron Google, el MIT y los italianos
China no es la primera que lo intenta. De hecho, el historial de la eólica de gran altitud está sembrado de fracasos ilustres:
- Makani Technologies: fue adquirida por Google, desarrolló cometas con rotores, pero tras años de pruebas Google cerró el proyecto en 2020 por inviabilidad comercial.
- Altaeros: nació como spin-off del MIT y construyó prototipos de turbinas en aerostato; acabó abandonando la generación eléctrica para dedicarse a plataformas de comunicaciones.
- KiteGen (Italia): propuso cometas atadas a generadores en tierra; nunca alcanzó escala comercial.
- La propia NASA investigó el concepto en los años 70 y 80, pero lo archivó por las dificultades técnicas de mantener un artefacto volante estable y conectado a la red.
¿Qué ha hecho diferente Sawes? Tres cosas. Primero, en lugar de cometas o alas rígidas, usa un dirigible inflado con helio que mantiene la flotación incluso si fallan los sistemas activos. Segundo, integra los generadores dentro del propio cuerpo, no en góndolas colgantes. Tercero, ha desarrollado un sistema de descenso controlado para tormentas que permite recuperar la unidad sin daños. El resultado: el S2000 ha logrado lo que nadie antes: conectarse a la red eléctrica real.
Sin hormigón
Una de las grandes ventajas del S2000 frente a un aerogenerador convencional es la logística. Mientras que una torre eólica de 3 MW necesita entre 200 y 300 toneladas de acero y hormigón, una carretera de acceso para los camiones de grúas, una cimentación de varios cientos de metros cúbicos y entre 6 y 12 meses de obra civil, el S2000 se transporta en contenedores estándar. Desde que llega al sitio hasta que está inflado y volando a 2.000 metros, transcurren solo ocho horas (y pueden ser cuatro o cinco si hay helio disponible in situ).
1 MW, 385 kWh y una flota futura
En la prueba de Sichuan, el S2000 generó 385 kWh durante su vuelo de prueba. Para hacerse una idea, esa cantidad de electricidad equivale a cargar completamente unos 30 coches eléctricos de alta gama (como un Tesla Model 3, que tiene una batería de unos 75 kWh). O al consumo diario de unas 12 viviendas españolas medias. Sawes ya trabaja en los próximos modelos: el S4000 y el S6000, que operarán a altitudes de hasta 10.000 metros (la estratosfera), donde la compañía asegura que la densidad de energía eólica es 200 veces superior a la de superficie.
