¿Puede la energía eólica alimentar al mundo?

Viento en Ascenso

Energía solar, especialmente la fotovoltaica, es una fuerza impulsora para la transición a la energía renovable y podría incluso convertirse en la dominante en el futuro.

Sin embargo, la energía solar tiene algunas limitaciones serias que hacen que funcione mejor cuando se combina con otras tecnologías. Estas pueden incluir baterías y conexiones de larga distancia en la red eléctrica. Otra opción es adoptar otras formas de energía verde simultáneamente para proporcionar un complemento de producción cuando la energía solar es menos productiva (días nublados, meses de invierno) o no produce en absoluto (noche).

Muy por delante de todas las demás, el viento (en amarillo y naranja a continuación) es la forma de energía verde líder que acompaña a la solar, especialmente porque se espera que la energía hidroeléctrica (en azul claro) se estanque en los próximos años.

Fuente: EIA

En 2022, la generación mundial de energía eólica alcanzó 2100 TWh (un aumento del 14%). Y para alcanzar los objetivos de Escenario de Cero Emisiones Netas para 2050, un total de 7 400 TWh se espera en 2030.

Para alcanzar este objetivo, el crecimiento de la producción deberá acelerarse aún más a una tasa compuesta del 17 %. Esto se traduce en convertir la actual adición anual de capacidad eólica de 75 GW por año a 350 GW por año en 2030.

De esos 75 GW, 37 GW fueron añadidos solo por China, o más de la mitad del total mundial.

Entonces, ¿cómo se puede lograr un objetivo tan ambicioso? Probablemente solo sea posible mediante una combinación de mejoras tecnológicas, inversiones masivas, así como políticas energéticas e industriales estrechamente coordinadas.

La Industria Eólica Existente

Viento Terrestre

Hasta ahora, las instalaciones de viento terrestre han dominado la industria. Representan el 93 % de la capacidad instalada, superando ampliamente a los parques de turbinas eólicas marinas.

Fuente: EIA

Una razón principal ha sido puramente técnica. El viento terrestre es simplemente más fácil de implementar, con los proyectos abastecidos por carreteras, camiones y plantas de concreto locales.

Este fácil acceso también se traduce en un mantenimiento más sencillo, ya que los técnicos pueden vivir cerca y acceder al sitio en coche, y pueden recibir piezas y consumibles por las vías de acceso que a menudo se construyen al mismo tiempo que las turbinas eólicas.

Fuente: GEvernova

En conjunto, una construcción más fácil y un mantenimiento más sencillo conducen a menores costos y mayor rentabilidad. Las turbinas eólicas terrestres tampoco tienen que enfrentarse a la corrosión del agua salada, a diferencia del viento marino, lo que reduce aún más los costos de mantenimiento.

Otra ventaja clave de las turbinas eólicas terrestres, en comparación con los parques solares, es que el sitio puede seguir siendo cultivado o permanecer natural. En comparación, el uso dual del terreno para energía solar y agricultura (lo que se conoce como agrivoltaica) sigue siendo un campo emergente.

Viento Marino

Como se explicó, el viento marino sigue siendo una minoría de la generación eólica.

Esto se debe a que tener que construirse en el mar hace que estos proyectos sean naturalmente más intensivos en capital. La distancia de áreas habitadas y la corrosión del agua salada también aumentan los costos de mantenimiento y pueden reducir la vida útil de la turbina eólica y sus componentes.

Sin embargo, existen bastantes ventajas del viento marino:

• Producción más eficiente: los vientos marinos son más estables, más potentes y soplan con mayor frecuencia que en tierra.
  • Esto conduce no solo a una mayor producción sino también a una más predecible, más cercana a la generación de energía base que la generación eólica terrestre más intermitente.
  • En muchas regiones, el viento marino aumenta por la tarde y la noche, cuando la demanda está en su máximo.
  • Con la mayor parte de la población mundial viviendo cerca de la costa, los sitios marinos suelen estar bastante cerca de los consumidores.
  • Un buen sitio eólico en el mar puede ser mucho más grande que en tierra. Esto permite mayor escala.
• Menor impacto ambiental. Al reducir el uso de tierra y no perturbar el ecosistema local con vías de acceso y tráfico en áreas remotas, el viento marino puede ser más amigable con el medio ambiente que el terrestre.
  • El área restringida de los parques eólicos incluso puede ayudar a los ecosistemas marinos.
• Menos oposición: la distancia a los centros poblacionales y la falta de visibilidad limitan enormemente la oposición a los proyectos eólicos cuando son marinos. Las reacciones NIMBY (No en mi patio trasero) son mucho menos impactantes.

Dependiendo de la profundidad, se pueden usar diferentes tipos de anclaje para las turbinas eólicas marinas.

Fuente: DoE

Una vez completado, el parque eólico Dogger Bank en el Mar del Norte será el mayor parque eólico del mundo. Tendrá una capacidad instalada de 3,6 GW, capaz de abastecer anualmente a hasta 6 millones de hogares del Reino Unido.

Cómo Mejorar las Turbinas Eólicas

Siempre Más Grandes y Más Altas

Una tendencia constante en la industria eólica ha sido construir turbinas cada vez más grandes y potentes. En general, se espera que esta tendencia continúe.

Fuente: DoE

Una razón clave se debe a la física y geometría fundamentales. Duplicar la longitud de las palas aumenta el área barrida total en 4 veces.

Como el área barrida determina la cantidad de viento capturada y la producción de energía, duplicar el tamaño de la turbina cuadruplica la producción, y duplicarlo nuevamente aumenta la producción en 16 veces respecto al tamaño inicial.

Otro factor impulsado por la física es que cuanto más fuerte es el viento, más energía se genera. No es una conversión directa: si duplicas la velocidad del viento, puedes generar 8 veces más potencia a través de la turbina.

Así, turbinas más grandes Y vientos más fuertes pueden producir 10 veces o más la energía de modelos más pequeños.

Torres más altas generalmente significan vientos más estables y fuertes, aumentando aún más la producción eléctrica.

Hoy la turbina eólica más potente es un prototipo de 18 MW de Dongfang Electric, desplegado en junio de 2024. Tiene un diámetro de rotor de 853 pies (260 metros). Una sola turbina eólica podrá producir el equivalente al consumo anual de electricidad de 40 000 hogares.

Las turbinas eólicas están volviéndose tan grandes que la única forma realista de transportar sus palas de la fábrica al sitio es mediante transporte aéreo. Por esta razón, la empresa Raida está construyendo el avión más grande del mundo, y otras como Straightline Aviation están explorando el potencial de dirigibles/zeppelines para llevar la pala de la turbina al sitio.

Fuente: Straightline Aviation

Por último, otra opción es no construir una columna gigante para una turbina gigante, sino una “pared de turbinas” aún mayor. Algunas unidades están en desarrollo para modelos de 40 MW y podrían alcanzar hasta 126 MW.

Tal sistema sería más adecuado para áreas con vientos muy fuertes y casi constantes, como el Mar del Norte.

Fuente: Recharge News

Turbinas Eólicas Más Duraderas y Reciclables

Sin importar cuán bien fabricadas, las turbinas eólicas se dañan con el tiempo, ya que están expuestas a mucho estrés mecánico por el movimiento constante.

Esto ha causado recientemente algunos problemas en la industria, con notablemente Gamesa (Siemens) anunciando al mercado que algunos motores de turbinas tendrían que ser reemplazados mucho antes de lo esperado, provocando una mini-caída en las acciones de energía eólica.

Aunque estos problemas pueden resolverse mejorando la durabilidad de las turbinas, otro se refiere a las palas de las turbinas.

Hasta hace poco, las palas de epoxi terminaban en vertederos, lo que no era una situación muy ecológica. Vestas Wind Systems ha presentado recientemente una nueva química de epoxi que permite el reciclaje total. Esto permite que la industria eólica se convierta en una cadena de valor completamente circular.

Fuente: Vestas

Podemos esperar que el resto de la industria siga el ejemplo y resuelva el problema de desperdiciar material y llenar vertederos con palas que han llegado al fin de su vida útil.

Energía Eólica sin Palas

Hasta ahora, las enormes palas tipo ventilador han sido el método preferido para capturar energía eólica. Pero esa no es la única opción. Se han propuesto y están en desarrollo varias alternativas.

La primera idea son las turbinas de eje vertical. Estas turbinas suelen ser menos ruidosas, más pequeñas y están diseñadas para captar vientos menos fuertes.

Esto las hace más adecuadas para entornos urbanos o suburbanos, así como para instalaciones en azoteas. Algunos ejemplos son las turbinas Windspire o la turbina eólica Eddy.

Fuente: Inhabitat

Otra idea es prescindir del pilar que sostiene las turbinas y construir turbinas eólicas voladoras. Es decir, buscar el viento más fuerte donde se encuentren, a alturas de 300‑600 m. Entonces, ¿por qué no atar la turbina eólica a un globo flotante lleno de helio, como el modelo Altaeros:

Esto tiene otras ventajas, como poder moverse arriba y abajo para encontrar vientos más fuertes, eliminando por completo el costo de cimientos de hormigón, pilares, grúas, etc. El sistema también puede redeplegarse fácilmente a nuevos sitios en apenas horas o días.

Por último, una idea aún más radical es la captura de viento sin movimiento. Esto puede, por ejemplo, lograrse moviendo “bastones” como los de Vortex Bladeless o Windstalk, usando inducción electromagnética para generar energía. Esto significa que el sistema no tiene caja de cambios ni necesita aceite, lo que le otorga una mayor vida útil.

Otros sistemas sin movimiento usarán la diferencia de presión de aire creada por el viento para generar energía, como el sistema Aeromine para azoteas.

Fuente: Aeromine

Turbinas Eólicas Dual y Multifuncionales

Otra forma de mejorar las turbinas eólicas es utilizarlas simultáneamente para generación de energía y otras funciones.

Por ejemplo, las turbinas eólicas marinas ya cuentan con anclajes sólidos al lecho marino y están relativamente lejos en el mar.

Esto las convierte en un punto de anclaje potencial perfecto para otros sistemas:

• Pesca pasiva, como trampas de jaulas para peces, langostas, cangrejos, sepias, etc.
• Acuicultura marina, con el cultivo de conchas marinas o algas.
• Acuicultura, como, por ejemplo, salmones.
• Proyectos de restauración ecológica, como arrecifes de coral artificiales.
• Recolección de energía de mareas y olas, permitiendo el uso doble de los servicios de anclaje y mantenimiento para la producción de energía.

Fuente: Research Gate

En tierra, las oportunidades de uso dual son más limitadas, siendo el caso más actual la adición de una antena de telefonía móvil al poste de la turbina eólica.

Problemas de la Energía Eólica

Debido a su potencial para producir energía verde en momentos diferentes a la solar, la energía eólica es una excelente opción para descarbonizar la red eléctrica mientras se reduce la necesidad de costosos parques de baterías.

Sin embargo, tiene algunos problemas que deben reconocerse.

Peligro para la Fauna

La fauna puede verse afectada por los combustibles fósiles y otras formas de generación de energía, pero también por las turbinas eólicas. Esto es especialmente cierto con las aves, que a menudo vuelan demasiado cerca de las turbinas y son asesinadas por las rápidamente giratorias palas.

Según estudios y ubicaciones, parece que cada turbina mata alrededor de 4‑18 aves al año, o 0,45‑2,8 por GWh generado. Aunque parece alto, esto es insignificante en comparación con las aves muertas por gatos, automóviles o pesticidas.

Fuente: Sustainability In Numbers

Sin embargo, esto podría ser una preocupación mayor para especies específicas, especialmente aves rapaces como águilas, buitres, etc., así como aves migratorias. Los murciélagos también pueden resultar gravemente afectados por las turbinas eólicas.

• Detener la turbina cuando se mueve muy lentamente, una condición especialmente peligrosa para los murciélagos.
• Evitar construir turbinas en áreas utilizadas por rapaces para corrientes ascendentes y corredores de migración.
• Preferir unas pocas turbinas grandes sobre muchas pequeñas.
• Pintar las turbinas de negro, para hacerlas más visibles para las aves.

Suministro de Metales de Tierras Raras

Otra preocupación respecto a la energía eólica es que la generación de energía de las turbinas depende de imanes permanentes. Estos imanes requieren minerales raros como el neodimio.

Una gran turbina eólica marina de accionamiento directo equipada con uno de estos generadores puede contener más de 5 toneladas de imanes.

Aunque los metales de tierras raras solo representan alrededor del 30 % del peso de estos imanes, eso aún puede sumar cientos de libras de neodimio por megavatio de electricidad producida, y cantidades menores de disprosio y terbio.

Alla Kolesnikova- data and analytics lead at Adamas Intelligence – On Grist

La producción de minerales de tierras raras puede ser un proceso muy contaminante, y se lleva a cabo en su inmensa mayoría en China.

Por lo tanto, no solo se debe desarrollar un proceso más limpio para producir elementos de tierras raras, sino también un proceso de reciclaje más eficiente.

Geopolítica

Hablando de China, la dominación total del país sobre la cadena de suministro de energía renovable ha generado alarma en los países occidentales.

China produce el 66 % de la nueva capacidad de generación eólica mundial.

Fuente: Enerdata

Esta dominación es aún más marcada al observar otros métricos:

• 426 nuevos modelos de turbinas eólicas comparados con 29 fuera de China en el período 2020‑2024.
• China produce el 60 % de la producción mundial de tierras raras y refina el 85 % de ella, incluyendo el 92 % de la producción de imanes de tierras raras.

Así, con las tensiones geopolíticas en aumento entre China y Occidente, la cadena de suministro eólica puede estar en riesgo. Esto, en teoría, debería ayudar a los productores locales, aunque la diferencia de costos dificulta reducir la dependencia de importaciones chinas.

Invertir en Energía Eólica

Puedes invertir en compañías de energía eólica a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, puedes encontrar nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia y el Reino Unido, así como en muchos otros países.

Si no te interesa seleccionar compañías específicas de energía eólica, también puedes considerar ETFs como Global X Wind Energy ETF (WNDY), Invesco Wind Energy UCITS ETF (WNDE) o First Trust Global Wind Energy ETF (FAN), que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar la industria eólica.

O puedes leer nuestro artículo sobre “Top 10 Acciones de Energía Eólica para Invertir”, así como “Top 10 Acciones de Energía Renovable para Invertir” y “Top 10 Metales de Batería y Acciones de Minería de Energía Renovable”.

Invertir en Empresas Eólicas

1. Ørsted A/S

El productor de energía danés fue la primera compañía en crear un parque eólico marino en 1991, y actualmente también opera el mayor parque eólico del mundo.

Ha experimentado una transformación masiva, pasando de 2006, con un 83 % de la energía producida a partir de combustibles fósiles, a solo un 8 % todavía procedente de combustibles fósiles en 2023, 3 % en 2024, y en camino de alcanzar un 99 % de producción renovable para 2025.

Fuente: Ørsted

Ørsted tiene parques en Dinamarca, el Reino Unido, Alemania, EE. UU., Taiwán y Vietnam.

La mitad de esta generación de energía proviene de parques eólicos marinos, y la generación terrestre está aproximadamente dividida a la mitad entre solar y parques eólicos terrestres.

La mayor parte del crecimiento planificado está en la generación eólica marina, seguida de la eólica terrestre. Este plan de crecimiento está totalmente autofinanciado basándose en las operaciones existentes.

Fuente: Ørsted

Como pionero y líder en generación de energía eólica, Ørsted es la acción eólica más prominente para los inversores que buscan exposición al sector en el lado de la utilidad.

2. Vestas Wind Systems A/S

Vestas es un diseñador, fabricante e instalador de turbinas eólicas. Con un total acumulado de 177 GW instalados, ha fabricado e instalado más turbinas eólicas que cualquier otra empresa.

La compañía tiene una cartera de proyectos de 29 GW. Controla el 35 % del mercado de fabricación de turbinas eólicas, excluyendo China, frente al 20 % de 2010. También posee mayores ingresos, pedidos y márgenes EBIT (Beneficios antes de intereses e impuestos) que cualquiera de sus competidores.

Uno de los problemas graves de la energía eólica era la imposibilidad de reciclar las palas, que terminaban en vertederos, lo que la hacía una solución poco ecológica. Vestas ha presentado recientemente una nueva química de epoxi que permite el reciclaje total. Esto permite que la industria eólica se convierta en una cadena de valor completamente circular.

Fuente: Vestas

Vestas ha superado en general la crisis de 2023 en la industria de energía eólica, con una fuerte recuperación de pedidos impulsada por Europa y Asia Pacífico, a pesar de una contracción del mercado estadounidense.

Fuente: Vestas

Vestas también está explorando el potencial del viento para alimentar la primera planta de amoníaco verde del mundo, que luego puede usarse para transportar hidrógeno o producir fertilizante sin gas natural.

Debido a su escala, ventaja tecnológica y mayor margen, Vestas es una inversión relativamente segura en la cadena de suministro de energía eólica, con sus turbinas siendo las mejores de su clase en la industria.

3. Lynas Rare Earths Limited (LYSCF)

Los metales de tierras raras no son técnicamente escasos en la Tierra, aunque a menudo son difíciles de obtener ya que se encuentran mayormente en concentraciones muy bajas en lugar de en minerales densos o pepitas como la mayoría de los demás metales.

Los metales de tierras raras son fundamentales para la computación y la tecnología renovable, constituyendo una parte vital de los imanes permanentes necesarios en turbinas eólicas, así como en motores eléctricos (incluidos los de vehículos eléctricos) o armamento avanzado.

Actualmente, la mayor parte de la producción de tierras raras, y aún más, el refinado, lo realiza China. Recientemente, China ha comenzado a “armamentizar” este cuasi-monopolio, limitando en 2023 las exportaciones de germanio y galio, dos metales de tierras raras importantes para la industria de semiconductores, en represalia por las sanciones comerciales de EE. UU. a las tecnologías de semiconductores.

Lynas es una minera de tierras raras con minas en Australia. La compañía también está construyendo una planta de procesamiento para realizar más de sus operaciones de refinado en Australia en lugar de enviarlas a socios en China.

Esto se logrará con la Instalación de Procesamiento de Tierras Raras de Kalgoorlie casi terminada (ver enlace para el timelapse del video de la construcción) y instalaciones asociadas en Malasia, así como un proyecto que se espera esté operativo en Texas para 2025‑2026.

A mediados de 2024, se realizó el primer envío desde Kalgoorlie, y se espera que la instalación aumente su producción durante el resto del año.

Fuente: Lynas

Los elementos de tierras raras ahora se consideran un activo estratégico, y la vulnerabilidad de depender del suministro chino se percibe como un riesgo crítico, especialmente en caso de conflicto militar.

Esto significa que la producción de Lynas podría comandar una prima en caso de una crisis internacional o si China decide restringir aún más la exportación de otros metales de tierras raras.

También representa un sector del mercado de materias primas a menudo no correlacionado con otros metales como el hierro, cobre o litio, proporcionando diversificación a los inversores.