Los costes a largo plazo de las turbinas eólicas

En 1859, la ciudad de Titusville, en Pensilvania, pasó a ser el centro de atención cuando Edwin Drake encontró petróleo, marcando así la creación de la industria petrolera estadounidense. Con una profundidad inicial de 69,5 pies (aproximadamente el equivalente al tamaño de las palas de un aerogenerador de 0,5 MW), el pozo de Drake sentó las bases para una era de prosperidad económica sin precedentes.

Tanto las empresas como los trabajadores llegaron a la frontera del oro negro de Pensilvania y aplicaron una rudimentaria tecnología de perforación con herramientas de cable para aprovechar las reservas poco profundas. Sin embargo, a medida que estas reservas se agotaron, la industria sufrió una transformación. Con las mejoras en la tecnología y una mejor comprensión de la geología de los yacimientos de petróleo, los operadores empezaron a profundizar. Se introdujeron las técnicas de perforación rotativa, que eran más eficaces que los métodos de percusión anteriores, y se hizo más factible perforar a mayor profundidad. Además, las mejoras en la tecnología de bombeo permitieron extraer petróleo de manera más eficiente desde mayores profundidades.

Durante un tiempo, pareció que la fuente fluiría sin parar. Pero con el tiempo, Pensilvania empezó a quedarse sin petróleo extraíble. Se descubrieron campos más nuevos y prometedores en otros lugares, lo que desvió la atención y los recursos de los sitios más antiguos. Pero a falta de normas, los operadores simplemente abandonaron sus pozos sin taparlos ni desmantelarlos adecuadamente. El resultado es que hoy en día Pensilvania está plagada de más de 8.800 «pozos fantasmas»: pozos petrolíferos abandonados que siguen dañando el medio ambiente y a las comunidades locales. Al emitir metano y filtrar productos químicos a las aguas subterráneas, estos pozos degradan el suelo y dejan la tierra inutilizable, lo que estanca los planes de desarrollo local y reduce el valor de las propiedades.

El desarrollo de la industria de las turbinas recuerda inquietantemente a la olvidada fiebre del petróleo de Pensilvania. En 2021, la capacidad eólica mundial aumentado en 94 GW, dirigida principalmente por seis países: Estados Unidos, China, Alemania, India, España y Brasil. Este crecimiento de la energía eólica ha ido acompañado de drásticas reducciones de costes, lo que hace la energía eólica es cada vez más competitiva. Energía eólica terrestre los costes cayeron un 68% y en el extranjero un 59%, y en 2021 se registraron nuevos descensos del 15 y el 13%, respectivamente. Durante la década de 2010 a 2021, la capacidad eólica terrestre aumentó cuádruple, mientras la capacidad en el extranjero crecía 11 veces.

Gran parte de este crecimiento se debe al aumento del tamaño de las turbinas. Las palas más grandes de las turbinas ubicadas más lejos del extranjero capturan el viento de manera más eficiente, requieren menos turbinas para la misma producción y ofrecen una generación de energía más constante gracias a los vientos más estables en el extranjero. Estos factores también reducen los costes asociados a la integración de la producción de energía en las redes nacionales. Deseoso de acelerar esta tendencia, los gobiernos de todo el mundo ofrecen varios incentivos financieros. Francia, por ejemplo, subvenciona los contratos de compra de energía eólica a largo plazo y apoya los programas de investigación y desarrollo destinados a mejorar la eficiencia y la rentabilidad de la tecnología eólica marina.

Por desgracia (e irónicamente), también parece que el negocio de la energía eólica podría estar repitiendo los errores de los perforadores de petróleo de Pensilvania, dejando al público un legado que es igualmente difícil para la sociedad. La prisa por crear capacidad de generación de energía sin un enfoque integral que tenga en cuenta todo el ciclo de vida de los parques eólicos puede tener consecuencias perjudiciales tanto para el medio ambiente como para la viabilidad a largo plazo de estos proyectos. Para garantizar la sostenibilidad y la viabilidad a largo plazo de los proyectos de energía eólica, los diseñadores y los responsables de la toma de decisiones deben tener en cuenta varios factores a lo largo de todo el ciclo de vida de un parque eólico, incluidos el impacto ambiental y los costes del ciclo de vida: gastos de capital, gastos operativos y costes de fin de vida útil (EOL).

Como los proyectos de energía eólica más grandes se aventuran más lejos del extranjero para aprovechar vientos más consistentes y potentes, es inevitable un aumento proporcional de los costes en las distintas categorías. Los gastos de capital no son simplemente un factor de costes de turbinas; también abarcan los gastos asociados a la creación de plataformas marinas sólidas y duraderas, la logística marítima y un amplio cableado submarino para conectar estas turbinas distantes de vuelta a la red terrestre. Los gastos operativos también aumentan notablemente debido a la complejidad y el desafío de los trabajos rutinarios de mantenimiento y reparación en el extranjero. Estas tareas se hacen difíciles y caras a medida que aumenta la distancia desde la costa y, a menudo, requieren barcos y equipos especializados, sin mencionar el aumento de los riesgos a los que se enfrentan los trabajadores.

Es probable que el aumento de costes más importante se produzca con el desmantelamiento, un esfuerzo complejo y caro que implica el desmontaje de las turbinas, la remoción de los cimientos y los cables, la logística inversa del traslado de las palas y las torres de vuelta a la costa y la gestión responsable de los residuos. Sin embargo, la mayoría de los análisis económicos sobre el diseño de parques eólicos parten de la base de que estos costes serán insignificantes o disminuirán con el tiempo. También subestiman los costes de mantenimiento, que es bien sabido que aumentan con el tiempo. Además, no exploran las implicaciones de construir turbinas más grandes situadas más lejos del extranjero en los costes de desmantelamiento y mantenimiento, que normalmente se fijan arbitrariamente en el 50% del coste de fabricación de la turbina.

La industria no puede darse el lujo de seguir ignorando los problemas de desmantelamiento y mantenimiento. Hasta 2023, los operadores de turbinas como Siemens Energy han incurrido en un aumento de los costes de mantenimiento. (Las acciones de Siemens cayeron un 30% después de que la empresa anunciara que tendría que gastar mil millones de dólares adicionales en mantenimiento de turbinas). La primera gran ola de desmantelamientos también es inminente, con alrededor de 34 000 turbinas terrestres cerca de jubilarse. La conciencia sobre el problema está aumentando, lo que desencadena iniciativas como la El consorcio ZEBRA en Europa, un programa de investigación que busca diseñar una turbina eólica 100% reciclable, mientras que en EE. UU., el estado de Colorado ahora exige la retirada de las turbinas eólicas fuera de servicio.

En un esfuerzo por entender las implicaciones económicas del mantenimiento y el desmantelamiento de los parques eólicos, recopilamos datos accesibles sobre los parques eólicos para estimar el coste de construcción de una sola turbina en función del tamaño de las palas y la distancia a la costa. Luego calculamos el coste total asumiendo que los costes de mantenimiento y fin de su vida útil (MEOL) eran una fracción de los costes de construcción y combinamos estas estimaciones con los principios físicos de la generación eólica basándonos en ecuaciones de ingeniería que incluían la distribución de la velocidad del viento, la generación de energía y otros factores relevantes para crear un modelo de «valor de vida útil», que revelara las relaciones entre el tamaño de las palas, la distancia desde la costa y el valor de vida útil de la turbina (los ingresos totales generados por la electricidad producida por una turbina menos el coste total de su ciclo de vida útil), como se muestra en la figura 1.

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Como muestra la figura, las turbinas más grandes son, hasta cierto punto, más eficientes, sin otros factores (gráfico A). Pero esa eficiencia varía con la distancia a la costa (gráfico B), y el tamaño óptimo de la hoja se ve claramente afectado por el nivel de los costes de MEOL (los vértices de las curvas de ambas partes se mueven hacia la izquierda). Por lo tanto, podemos concluir que las palas más pequeñas pueden ser más adecuadas para proyectos lejanos en el extranjero. En otras palabras, supongamos que está pensando en construir un parque eólico a 35 km de la costa. Puede elegir entre poner en marcha tres turbinas con palas de 90 metros y cuatro turbinas con palas de 75 metros. Generarían aproximadamente la misma cantidad de energía (las cuatro máquinas más pequeñas suministrarían un poco más). Pero las cuatro turbinas más pequeñas reducirían los costes de mantenimiento y obsolescencia un 14% y requerirían un 18,5% menos de material (compuesto) para las palas. En pocas palabras, la suposición de la industria eólica de que cuanto más grande, mejor puede simplemente no ser cierta.

Si bien el paralelismo entre los parques eólicos y el ejemplo de la fiebre del petróleo ya es revelador, nuestras experiencias con la industria electrónica son otro cuento con moraleja. Al igual que la industria de la energía eólica, la industria electrónica no previó ni planificó gestionar los residuos electrónicos, cuyo reciclaje se convirtió en un problema importante en la década de 2000. Cuando la Comisión Europea Directiva WEEE llamó a la puerta, muchos fabricantes de dispositivos electrónicos se dieron cuenta de que los costes de la EOL impuestos por la directiva simplemente reducir sus ya de por sí estrechos márgenes aún más. No es sorprendente que los gobiernos locales se dieran cuenta rápidamente de que si los productores no podían gestionar la responsabilidad retroactiva, la carga financiera recaía en el contribuyente. Más recientemente, y lo que es aún más relevante, los costes ambientales que se pasan por alto de manera similar se están acumulando en la energía solar, como ya hemos documentado. anteriormente en HBR. La carga puede ser pesada. En Canadá, por ejemplo, la jubilación de activos en la industria del petróleo y el gas podría hacer que los contribuyentes se enfrenten a una estimación 72 000 millones de dólares en pasivos futuros.

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Los que no pueden recordar el pasado están condenados a repetirlo, como dice el refrán. Los pioneros de la fiebre del petróleo de Pensilvania no podían haber previsto el coste social y medioambiental que sus acciones sufrirían más de un siglo después. Fueron líderes de su época, que operaban según la comprensión científica y los paradigmas éticos de su época. Pero con la prisa y el entusiasmo de nuestra transición a la energía renovable, no debemos olvidar que la degradación medioambiental adopta muchas formas, y tenemos que aprender a mirar más allá de los beneficios a corto plazo en materia de energía limpia si no queremos reemplazar una forma de degradación ambiental por otra.