#UPNAResponde/#NUPekErantzun: ¿Qué oportunidades ofrece la situación generada por el COVID -19 para la innovación educativa? Universidades presenciales y herramientas digitales

Responde: David Benito Pertusa, catedrático del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación, investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) y director  del Centro Superior Innovación Educativa de la Universidad Pública de Navarra (UPNA).

 

La adaptación de la docencia presencial a la modalidad “online” en las universidades presenciales de España, Europa y EEUU está siguiendo patrones muy similares y se ha puesto en marcha en un tiempo récord con un éxito más que razonable dado el punto del que se partía.

En este proceso de adaptación, los campus virtuales de las universidades han sido el punto de encuentro entre estudiantes y profesores. Los servicios informáticos y de innovación educativa están trabajando a marchas forzadas para garantizar el buen funcionamiento de todas las herramientas digitales y dar apoyo técnico y metodológico al profesorado para adaptar su docencia presencial a una modalidad “online”.

El incremento de tráfico de los campus virtuales también está siguiendo un patrón muy similar en las universidades españolas, donde se ha más que duplicado el número de sesiones simultaneas e incrementado fuertemente la duración de estas. Las estadísticas de tráfico muestran que el trabajo de los profesores y alumnos se ha distribuido a lo largo de todo el día de una manera más uniforme.

El uso de herramientas de videoconferencia se han generalizado en las universidades, donde aplicaciones como Zoom, Skype o Hangouts están siendo claves para asegurar la continuidad de la docencia, la investigación y el trabajo del personal de administración y servicios.

En este escenario de suspensión de la actividad presencial en las universidades, los profesores están utilizando más que nunca y de una forma más rica las herramientas que tienen a su disposición en sus campus virtuales, incluida la videoconferencia. Los estudiantes, más acostumbrados al mundo “online”, manifiestan que las clases están funcionando.

En estas dos semanas, la docencia en las universidades presenciales se ha digitalizado, los profesores se están haciendo más competentes digitalmente y han replanteado sus asignaturas a este nuevo escenario “online”. Ahora preocupa la evaluación, donde el profesorado ha optado por dar un mayor peso a las actividades de los estudiantes y menor, a los exámenes finales.

Clase online

Todo cambia muy deprisa y más en estos días de alarma; nos estaba llegando la ola de la transformación digital a las universidades y, de pronto, nos hemos visto surfeando en ella. Como oportunidad tras el COVID-19, tendremos una universidad más preparada para un mundo universitario cada vez más digital, más competitivo y más global.

Y sin duda, esta situación generada por el COVID-19 también es una oportunidad para la innovación educativa, a corto, medio y largo plazo.

A corto plazo, si la innovación se manifiesta por la capacidad de adaptarse al cambio, ahora todos estamos inmersos en ella y esperemos finalizar con éxito este curso académico para poder decir que hemos innovado. Durante estas dos semanas de actividad docente “online”, la colaboración entre profesores y entre estudiantes se ha disparado, gracias a la tecnología y a la ética que debe imperar en tiempos de crisis y eso, sin duda, es un buen indicador ligado a la innovación.

A medio y largo plazo, esta situación puede ser una oportunidad para la innovación educativa en la universidad, para hacer más ricas y más activas nuestras metodologías docentes. Una oportunidad para hacer una universidad más interactiva, más personalizada. Una buena ocasión para plantearnos trabajar por proyectos o para invertir la clase. En definitiva, una oportunidad para ser más y mejores guías de nuestros estudiantes, en un futuro donde contaremos con el apoyo de sistemas de inteligencia artificial que faciliten el seguimiento personalizado y la evaluación del estudiante.

Tras el COVID-19, la universidad estará más digitalizada que nunca, pero seguirá  teniendo por delante el reto de su transformación. La idea es hacer cosas nuevas con modos nuevos; no nos vale con introducir cambios en la manera que hacemos las cosas (viejas). La organización debe transformarse a partir de una visión, una estrategia y un uso intensivo de tecnología para hacer cosas nuevas con modos nuevos.

 

Nota: las personas interesadas podrán plantear a investigadores de la UPNA cuestiones relacionadas con el coronavirus o el estado de alarma a través del correo electrónico vicerrectorado.proyeccionuniversitaria@unavarra.es, incluyendo en el asunto #UPNAResponde/#NUPekErantzun. 

 

La actriz a la que le debemos el GPS

Cada vez tenemos menos mujeres en las carreras llamadas STEM (que en inglés significa Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Sin embargo, en la totalidad del sistema universitario español, casi el 60% de los estudiantes son mujeres.

Podemos preguntarnos las causas de por qué ocurre esto. Por un lado, es muy importante la educación. Hay muchas familias, padres y madres, que consideran que las carreras STEM, como las ingenierías, son cosa de hombres. Sin embargo, esto no es cierto, ya que las carreras STEM tienen un elemento social muy valorado por las mujeres. Por ejemplo, en ingeniería queremos inventar nuevos dispositivos que puedan mejorar la calidad de vida de las personas y eso, sin lugar a dudas, tiene claramente un fin social, muy apreciado por la sociedad en general y, especialmente, por las mujeres. Además, se necesitan, y se van a necesitar para el año 2020, profesionales STEM que deberían ser mujeres al menos en un 50%.

Por otro lado, también está la carencia de referentes femeninos para explicar la falta de interés de las chicas por las carreras técnicas. Desgraciadamente, en las ingenierías de la universidad, las mujeres estamos en clara minoría dentro de las plantillas de personal docente e investigador y, si no hay maestras, no hay alumnas.

Conocer a las ingenieras del pasado

Por todo ello, es preciso movilizarse y hacer algo para visibilizar a las mujeres que trabajamos en STEM. En este sentido, hay que mencionar las acciones de fomento de las ciencias llevadas a cabo por la Real Academia de Ingeniería, con diversas actividades para potenciar la inclusión y la vocación de niñas y jóvenes en este ámbito con el fin de desterrar la concepción de que las mujeres que tienen vocación por esas áreas son raras o “frikis”.

La UPNA (Universidad Pública de Navarra) no se queda atrás en este campo. Así, ofrece a los centros de enseñanza un programa de charlas de divulgación científica, en las que el profesorado acude a los centros escolares. También organiza las Semanas de la Ciencia, durante el mes de noviembre, ofertando actividades para diferentes públicos, por citar dos ejemplos.

Otra actividad que quiero destacar es la obra de teatro titulada “Yo quiero ser científica“, en la que nueve profesoras de la Universidad damos vida a mujeres científicas del pasado. En ella, visibilizamos a estas mujeres y contamos su historia de una manera positiva, comentando los problemas que tuvieron que vencer en su época para poder desarrollarse como científicas. Esto concluye con un coloquio final, donde le contamos al público (fundamentalmente, escolares) a qué nos dedicamos en nuestra carrera investigadora actual y así poder dar a conocer el papel de la mujer en la ciencia en este momento.

Actriz e ingeniera

En esta obra de teatro interpreto a Hedy Lamarr, llamada, en realidad, Hedwig Eva Maria Kiesler. Esta austríaca, nacida en 1914, fue actriz de cine e inventora. Mujer adelantada a su tiempo, su gran contribución a la sociedad consistió en una patente que permitiría las comunicaciones inalámbricas.

Hedy Lamarr

Hedy era hija única de un matrimonio acomodado de origen judío. Su madre era pianista y su padre, banquero. Desde pequeña, destacó por su inteligencia y fue considerada por sus profesores como superdotada. Empezó sus estudios de ingeniería a los 16 años, pero los abandonó para dedicarse al mundo del escenario. Por eso, fue a Berlín para estudiar arte dramático.

Fue precisamente actuando donde conoció al que sería su marido, Friedrich Mandl, un rico y poderoso fabricante de armamento que arregló con sus padres un matrimonio de conveniencia, en contra de la voluntad de Lamarr. Fue tratada como una esclava y aprovechó su soledad para continuar sus estudios de ingeniería.

Finalmente, Lamarr se escapó de su marido refugiándose en París y, posteriormente, en Londres. Vendió sus joyas y huyó a los Estados Unidos. En el mismo barco en el que se trasladó a Estados Unidos, consiguió un contrato como actriz y comenzó a llamarse Hedy Lamarr.

Gracias, Lamarr, por la WIFI

Lamarr conocía los horrores del régimen nazi por su marido Mandl, simpatizante del fascismo, y por su condición de judía, y ofreció al gobierno de los Estados Unidos toda la información confidencial de la que disponía. Además, quería contribuir a la victoria aliada, por lo que se puso a trabajar para la consecución de nuevas tecnologías militares, elaborando un sistema de comunicaciones secreto.

Hedy Lamarr pasó a la historia no sólo por su aportación al séptimo arte, sino también por sus descubrimientos en el campo de la defensa militar y de las telecomunicaciones. Así, ideó junto a su amigo, el compositor George Antheil, un sistema de detección de los torpedos teledirigidos. Este sistema estaba inspirado en un principio musical. Funcionaba con ochenta y ocho frecuencias, equivalentes a las teclas del piano, y era capaz de hacer saltar señales de transmisión entre las frecuencias del espectro magnético. Fue patentado y le llamaron el Sistema Secreto de Comunicaciones. Estados Unidos lo utilizó por primera vez durante la crisis de Cuba y, después, como base para el desarrollo de las técnicas de defensa antimisiles.

Finalmente, se le dio utilidad civil en el campo de las telecomunicaciones, siendo precursor de las comunicaciones inalámbricas, el bluetooth, la comunicación de datos WIFI que disfrutamos todos hoy en día o el GPS que tan útil nos resulta cuando viajamos.

 

Esta entrada al blog ha sido elaborada por Silvia Díaz Lucas, doctora en Ingeniería de Telecomunicación, profesora del Departamento de Ingeniería Eléctrica, Electrónica y de Comunicación de la Universidad Pública de Navarra (UPNA), donde también es investigadora en el Instituto de Smart Cities (ISC) y subdirectora de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación (ETSIIT); es autora e intérprete de la obra “Yo quiero ser científica”, en la que da vida a la actriz y tecnóloga Hedy Lamarr

Nota: la versión original de este artículo se publicó en “The Conversation”

 

Energía sostenible. Sin malos humos (parte 3: planes y costes)

De las partes 1 y 2 de esta serie de artículos, ya sabemos que el potencial renovable es de hasta 182 kWh/p/d (kilovatios-hora por persona y día), pero también vimos que, para conseguir tanta energía, había que ocupar una gran superficie de terreno con paneles fotovoltaicos, aerogeneradores y cultivos energéticos. Por suerte, el consumo, 85 kWh/p/d no es tan grande y, además, vimos que dos de los consumos principales, transporte y calefacción, pueden reducirse drásticamente mejorando el aislamiento de edificios, reduciendo el termostato, pasando de calderas de gas a bombas de calor y electrificando el transporte. Si además dejamos de generar electricidad mediante centrales que queman combustibles fósiles con eficiencias inferiores al 50%, y las sustituimos por energías renovables, podemos reducir nuestro consumo energético actual de 85 kWh por persona y día a 49 kWh por persona y día. ¡Muy buenas noticias!

 

Figura 1. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

 

En un siguiente paso, haremos, a modo de ejemplo, una propuesta para poder abastecer este consumo. No es ni la más ecológica, ni la más barata, ni la más popular. Solo es un ejemplo para que cada uno pueda hacerse su propio panorama futuro. A partir de aquí, únicamente tenemos que coincidir en una cosa: ¡el consumo deberá ser abastecido de una u otra forma!

Como se muestra en la Figura 1, este nuevo panorama será principalmente eléctrico (33 kWh/p/d). Este consumo de electricidad duplicaría el consumo eléctrico actual. Dejaremos que parte de la calefacción sea por biomasa (3 kWh/p/d) y solar térmica (5 kWh/p/d) y parte del transporte (aviación, por ejemplo) por biocombustibles (3 kWh/p/d). Como puedes ver, además, hay 5 kWh/p/d “gratis”, resultado de las bombas de calor, que transportan el calor de la calle hacia las casas.

Como puede comprobarse, usaremos mucho menos biomasa y biocombustibles que el potencial que vimos en el artículo sobre la generación, pero aún y todo requerirían una superficie de en torno al 12% de España o, aproximadamente, el equivalente al 29% de las tierras cultivadas. No obstante, parte de esta biomasa podría provenir de la limpieza de bosques.

En cuanto a la electricidad, está claro que nuestro mayor recurso es solar y eólico, pero tienen el gran inconveniente de no ser gestionables. Para complementar estas fuentes de generación, serán necesarias otras tecnologías gestionables, como la hidráulica (siendo realistas, unos 3 kWh/p/d), la incineración de basura y residuos agrícolas (podríamos disponer de 1 kWh/p/d), la solar termoeléctrica con almacenamiento (salvo que baje su coste lo dejaremos en unos 0,5 kWh/p/d) o fuentes de energía no renovable, como el carbón, el gas o la nuclear. Obviamente, nos gustaría minimizar el uso de estas fuentes no renovables.

Por otro lado, siendo realistas, producir justo el 100% de renovables y pensar que se va a poder aprovechar todo es muy optimista, porque el viento no siempre sopla y, por supuesto, no siempre luce el sol cuando lo necesitamos. Nos parece razonable sobredimensionar la generación renovable en un 20% para tener más disponibilidad, pero sería muy optimista pensar que solo con las fuentes gestionables renovables y con almacenamiento podríamos conseguir que la generación sea igual al consumo en todo momento. Por ello, además, proponemos algo de generación eléctrica con gas (1 kWh/p/d) y con carbón (1 kWh/p/d), pero asumiendo que parte del gas podría ser hidrógeno o biogás y que las centrales de carbón tendrían métodos de captura de CO2. Estos niveles de consumo serían aproximadamente la mitad de lo actualmente utilizado para generación eléctrica en España, y recuerda que habríamos eliminado el uso de gas en calefacción. A este ritmo, la contaminación sería bajísima y los recursos durarían cientos de años. No obstante, tener estas centrales dispuestas para cubrir la demanda en los momentos que falte eólica y solar, obliga a instalar más centrales que estarán buena parte del tiempo paradas. Deberíamos pasar de los 36 GW (gigavatios) actuales a unos 40 GW para pasar a generar la mitad de energía, lo cual significa tenerlas encendidas aproximadamente el 9% del tiempo (ahora lo están el 20%), lo que aumentaría el precio de la energía generada con estas fuentes. Por otro lado, sólo supondrían el 6% del “mix” (o combinación de fuentes de energía), por lo que no afectaría tanto al precio final.

Pero entonces, ¿cuánta solar y eólica instalaremos? Según este plan, 14 kWh/p/d de eólica y 21 kWh/p/d de fotovoltaica. Esto nos llevaría a tener unos 110 GW de eólica (4 veces lo actualmente instalado en España. Estos parques requerirían el 4,5% del territorio, aunque la ocupación real, lo que ocupa cada torre, sería unas 10 veces menor). Además, necesitaríamos unos 240 GWp de fotovoltaica (unas 6 veces la instalada en Alemania y que ocuparía en torno al 0,6% de la superficie de España. Buena parte cabría en los tejados). En total, se generará un 20% más de energía de la que se requiere, que, en parte, se podrá exportar a otros países o se podría usar para producir combustibles renovables u otras formas de acumulación de energía que ayudaría a su propia gestión.

 

Figura 2. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

 

Bueno, bien. Pongamos que aceptamos este plan pero, ¡¡tiene que ser carísimo!! Sí y no. Depende de con qué se compare. El cálculo exacto nos llevaría probablemente varios artículos más y, además, no somos economistas. Pero intentemos ver de cuánto podemos estar hablando. Hemos dicho que necesitaremos unos 110 GW de eólica (a 1€/W) y unos 240 GW de fotovoltaica (a 0,8 €/W), lo cual, teniendo en cuenta que en España ya hay 5,4 GW de fotovoltaica y 24 GW de eólica, costaría unos 275 mil millones de euros. El resto de centrales, líneas de transmisión, bombas de calor, etc. harían que el coste total ascendiera a unos 600 mil millones de euros. Si asumimos que estos proyectos tienen una vida útil de unos 20 años, estaríamos hablando de unos 30 mil millones de euros al año. Veamos… ¿qué otras cifras similares tenemos lo españoles? El PIB de España es de en torno a un millón de millones de euros y los Presupuestos Generales del Estado son de unos 350 mil millones de euros. Pero hay un gasto que es especialmente interesante. ¡En España llegamos a gastar casi 40 mil millones de euros al año en comprar combustibles fósiles a otros países! Así que es un coste asumible, ¡especialmente teniendo en cuenta el ahorro en combustibles!

Tenemos un plan energético sostenible que puede abastecer nuestro consumo con un coste razonable, sin embargo, ¿permite este plan generar la electricidad en el momento en el que se necesita? Tenemos que ser conscientes, por un lado, de que para alcanzar la sostenibilidad y reducir el consumo energético total, hemos duplicado el consumo eléctrico actual, y que, por otro lado, vamos a generar la mayor parte de la electricidad consumida empleando fuentes renovables como la eólica o la solar fotovoltaica, cuya producción depende del sol o del viento que haya en cada momento. La generación eléctrica tiene que ser exactamente igual al consumo eléctrico en todo momento. ¿Podremos logarlo con este plan?

En el vídeo que puedes ver a continuación se ha simulado el plan propuesto a partir de datos meteorológicos para toda España, y del perfil de consumo eléctrico obtenido a partir de los datos de Red Eléctrica de España, multiplicados por un factor de 2 para adaptarlos al nuevo escenario de consumo energético planteado anteriormente. Como podrás apreciar, se ha conseguido que la generación eléctrica siempre sea igual o superior a la demanda durante todas las horas de año, exportando la energía sobrante a nuestros vecinos. Hay muchos momentos en los que sobra energía fotovoltaica (especialmente, en las horas centrales del día de los meses más soleados). Esa energía sobrante se almacenará mediante centrales hidráulicas de bombeo o gracias a la batería de los coches eléctricos. Sin embargo, hay otros momentos con poco viento y sin sol en los que las energías renovables no pueden abastecer el consumo eléctrico, ni siquiera empleando la energía almacenada durante el día (especialmente durante las noches de los meses con menor radicación solar). En esos momentos, resulta clave contar con los combustibles fósiles de respaldo, que permitirán producir la energía necesaria hasta disponer de nuevo del recurso renovable.

En definitiva, podemos comprobar que es posible generar la electricidad en el momento necesario, basándonos principalmente en las energías renovables y utilizando los combustibles fósiles de forma sostenible como respaldo.

 

 

Gracias a esta serie de tres artículos has podido comprobar que es posible alcanzar un modelo energético sostenible a un precio razonable y que es técnicamente viable, así que ¿a qué estamos esperando?

 

Nota: Este artículo está basado en el libro “Energía sostenible. Sin malos humos“, la adaptación al caso de España del exitoso libro “Sustainable energy – Without the hot air” de David MacKay, que se puede conseguir en https://es-sinmaloshumos.com/

 

Esta entrada al blog ha sido elaborada por los investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra Leyre Catalán Ros, Julio Pascual Miqueleiz y Javier Samanes Pascual

Energía sostenible. Sin malos humos (parte 1: generación)

¿Puede España ser sostenible energéticamente manteniendo su nivel actual de bienestar? Podrías pensar que hace falta ser un experto para responder a esta pregunta, pero nada más lejos de la realidad. Puedes formarte tu propia opinión al respecto de manera sencilla simplemente comparando cuánto se consume en nuestro país y cuánto se podría generar mediante fuentes renovables

Lo primero que haremos, dado que los datos energéticos de un país son enormes, es introducir una unidad mucho más fácil de manejar: los kilovatios-hora (kWh) por persona y día (kWh/p/d) o, en otras palabras, la energía que consume una persona durante un día. Gracias a esta unidad, podremos diferenciar más fácilmente lo importante de lo superfluo. Y ahora sí que sí, empecemos.

Cuando pensamos en energías renovables, las primeras que nos vienen a la cabeza son la fotovoltaica o la eólica. ¿Quién no ha visto una planta solar o un parque de aerogeneradores mientras conduce? Ahora bien, ¿cuánto podríamos llegar a generar con dichas tecnologías?

La energía fotovoltaica consiste en la transformación directa de la luz del sol en electricidad gracias a los paneles fotovoltaicos. En valor medio, la potencia solar bruta en un tejado orientado al sur en España es de 235 W/m2 (vatios por metro cuadrado). Si consideramos que un buen panel fotovoltaico tiene una eficiencia del 20%, pero que pierde un 25% de eficiencia debido a que, al calentarse, pierde eficiencia, por suciedad, por ejemplo, obtenemos que, si cubrimos totalmente una superficie orientada al sur, podemos obtener, en término medio, 35 W/m2. De este modo, para saber cuánta energía podemos obtener con fotovoltaica en España, simplemente tenemos que decidir cuánta superficie estamos dispuestos a ocupar. Por ejemplo, si consideramos 12,5 m2 de tejado por persona, podemos obtener con fotovoltaica 10 kWh por persona y día. Y si en vez de conformarnos únicamente con los tejados, nos lanzamos a poner varias huertas solares ocupando el 1,5% de la superficie de España, podemos obtener 57 kWh por persona y día adicionales. Para este último cálculo hemos tenido en cuenta la distancia entre paneles y que, al generar en gran escala, se suele optar por paneles más baratos y menos eficientes, lo que da lugar a una densidad de generación de unos 16 W/m2.

Paneles solares

Figura 1. A la izquierda, paneles fotovoltaicos en un tejado. A la derecha, planta fotovoltaica.

En el caso de la eólica, podemos hacer unos cálculos similares analizando cuánta potencia se puede extraer de media del viento y viendo la superficie disponible. La potencia que podemos extraer del viento varía con el cubo de la velocidad y se puede calcular mediante una sencilla fórmula. Considerando una velocidad media de 5 m/s (metros por segundo) a la altura del aerogenerador, se puede extraer del viento, en término medio, 1,3 W por cada metro cuadrado de terreno, teniendo en cuenta la eficiencia de los propios aerogeneradores, así como la distancia entre ellos, independientemente de su tamaño. Una vez que conocemos dicho valor, nos queda decidir qué superficie vamos hay que cubrir con aerogeneradores. Para estimar el potencial de la eólica, supongamos que empleamos un 10% de la superficie del país (lo cual puede ser exagerado). En ese caso, seríamos capaces de generar 33 kWh por persona y día. Hemos supuesto una superficie diez veces mayor que para el caso de la fotovoltaica, pero, si se tiene en cuenta la separación necesaria entre aerogeneradores y la infraestructura indispensable para el funcionamiento de los parques, realmente se estaría ocupando en torno al 1%.

Aerogenerador

Figura 2. Aerogenerador.

Si, además, también nos atrevemos a instalar aerogeneradores en el mar, donde el viento es más fuerte y estable, nuestras previsiones de generación mejoran: podemos obtener un 50% más de potencia por unidad de área. Para el caso de eólica marina de baja profundidad (hasta 60 metros), una tecnología que ya ha demostrado ser rentable, podríamos obtener 2,4 kWh por persona y día utilizando de nuevo el 10% de la superficie disponible. Y si nos lanzamos a por la eólica de alta profundidad, con la cual tenemos disponible una superficie mucho mayor, podríamos llegar a 26 kWh por persona y día cubriendo el 5% de la superficie.

Parque eolico

Figura 3. Parque eólico marino de baja profundidad situado en el mar del Norte.

Según lo visto hasta ahora, podríamos generar casi 130 kWh por persona y día gracias a la fotovoltaica y la eólica. Si, además, añadimos el potencial de biomasa, de hidroelectricidad y de energía solar térmica, podríamos ver que pueden llegar a generarse 182,4 kWh por persona y día utilizando únicamente fuentes renovables.

Este número muestra el gran potencial de las renovables en nuestro país, pero puede reducirse mucho si tenemos en cuenta el rechazo social que los proyectos de renovables a gran escala generan en parte de la sociedad. He aquí unos ejemplos: “Los parques eólicos estropean el paisaje y son perjudiciales para las aves”, “los paneles fotovoltaicos, solo para los tejados; no estoy dispuesto cubrir una superficie equivalente a la que ocupan las carreteras”, “la biomasa, únicamente con residuos de agricultura y maleza del bosque”, “hidroeléctrica, únicamente a pequeña escala; la gran hidráulica daña irreversiblemente el ecosistema”, “la eólica marina afectará al turismo”…. Es cierto que, en un principio, hemos podido llegar a ser muy optimistas, pero el objetivo era mostrar que realmente, si se quiere, hay potencial renovable para abastecer gran parte de nuestra demanda. Sin embargo, en caso de aceptar todas estas objeciones sociales, la generación renovable puede reducirse drásticamente, a unos 47 kWh/p/d.

Pero ¿es 47 poco? ¿es 182 mucho? Es necesario que pasemos a la parte de consumo para ser capaces de comprender esos datos. ¿En qué consumimos energía? Lo veremos en la segunda parte.

Consumo energia

Figura 4. Reducción del consumo y fuente de energía para abastecerlo.

Nota: Este artículo está basado en el libro “Energía sostenible. Sin malos humos“, la adaptación al caso de España del exitoso libro “Sustainable energy – Without the hot air” de David MacKay, que se puede conseguir en https://es-sinmaloshumos.com/

 

Esta entrada al blog ha sido elaborada por los investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra Leyre Catalán Ros, Julio Pascual Miqueleiz y Javier Samanes Pascual

La energía eólica que viene: eólica “offshore”

Estamos viviendo uno de los momentos más interesantes en la historia energética moderna: la transición desde un modelo energético basado en combustibles fósiles a uno articulado en torno a las energías renovables y la eficiencia energética. Las tecnologías renovables sobre las que se asienta este cambio de modelo energético son la eólica y la solar fotovoltaica. Los retos tecnológicos que estas tecnologías renovables planteaban han sido superados gracias a los esfuerzos en I+D+i, dando paso a una reducción de costes que ha sorprendido incluso a los expertos del sector.

Hoy en día, es más barato generar un kWh (kilovatio hora) usando paneles fotovoltaicos (3,2 – 4 céntimos de euro/kWh) y aerogeneradores (2,6 – 5 céntimos de euro/kWh), que usando combustibles fósiles (nuclear: 10,1 – 17 céntimos de euro/kWh; gas-ciclo combinado: 3,7 – 6,7 céntimos de euro/kWh). Incluso estamos llegando, en numerosos países como España, al “tipping point“, o punto de no retorno: ese momento en el que producir energía a partir de nuevas instalaciones renovables es más barato que emplear las centrales de combustibles fósiles ya existentes.

Cuando hablamos de energía eólica, todos pensamos en los molinos instalados en tierra a lo largo de toda nuestra geografía, lo que se llama eólica “onshore” o terrestre. No obstante, hay una tecnología que está llamada a jugar un papel importante en el nuevo modelo energético. Esta es la eólica “offshore” o eólica marina. La eólica marina se basa en la instalación de aerogeneradores en el mar para extraer la energía del viento, presentado algunas ventajas con respecto a la eólica terrestre. En el mar, las velocidades de viento son superiores a las disponibles en tierra, con lo que la potencia que puede ser generada por un aerogenerador con el mismo tamaño de pala aumenta. Además, el viento en el mar se ve afectado por muchos menos obstáculos que en tierra, por lo que el aerogenerador puede funcionar durante un mayor número de horas a lo largo del año y requiere una altura de torre menor si se compara con un aerogenerador terrestre. Como los aerogeneradores se sitúan en el mar, tienen un impacto visual mucho menor a los terrestres. Por último, permite acercar la generación eléctrica al consumo, consiguiendo un sistema eléctrico más eficiente. Las regiones costeras, tanto en España como en otros muchos países, suelen tener grandes densidades de población. En estas zonas, con poca superficie por persona, la instalación de turbinas eólicas en el mar se presenta como una gran solución.

Sin embargo, a pesar de estos beneficios, la instalación de estos aerogeneradores en el mar ha tenido que superar numerosos retos, lo que ha provocado que a día de hoy todavía sea una tecnología cara, con precios que oscilan entre los 7,2 y los 12,6 céntimos de euro/kWh. Sin embargo, comienzan a acercarse a los costes de generación de las tecnologías fósiles, y, de hecho, en algunos emplazamientos del mar del Norte, ya se ha anunciado la construcción de los primeros parques eólicos marinos sin ayudas estatales.

Pero, para llegar a este punto, se han tenido que superar un gran número de retos. Uno de los más problemáticos en los inicios, y que ya ha sido superado, fue la corrosión acelerada por el ambiente salino en el mar. Este problema obligó a cambiar de forma prematura un gran número de componentes en el parque eólico Horns Rev. Otro reto que hubo que superar fue el de la transmisión de la energía generada por la turbina hasta la costa, mediante líneas submarinas, la cual se realiza en corriente continua, frente a la transmisión en alterna normalmente utilizada.

Para reducir los costes de la energía, se ha incrementado el tamaño de las turbinas, alcanzando potencias de 10 MW (megavatios) a día de hoy. Para minimizar los costes de mantenimiento, que requiere de barcos o helicópteros (con el elevado coste que ello conlleva), se duplican algunos de los sistemas, con el objetivo de poder seguir trabajando en caso de fallo.

Por último, uno de los principales retos de la eólica marina es el anclaje de las turbinas al fondo marino. En mares cuyo suelo marino tiene profundidades inferiores a los 50 metros, como en el caso del mar del Norte en el que se concentra la mayor parte de aerogeneradores marinos, los aerogeneradores se anclan al mar mediante una estructura rígida. Sin embargo, para profundidades superiores, se necesitan estructuras flotantes, las cuales se amarrarían posteriormente al suelo.

En España, cuya industria es líder en el sector eólico y, en concreto, en el segmento “offshore”, solo existe un aerogenerador marino, situado en las Islas Canarias. Las costas españolas tienen la característica de tener profundidades superiores a los 60 metros a distancias relativamente cercanas a la costa, por lo que se requieren estructuras flotantes para estabilizar los aerogeneradores y anclarlos al mar. Este hecho, junto con unas políticas energéticas desfavorables hacia las energías renovables en los últimos años, han provocado que esta tecnología no se haya implantado en nuestro territorio. Sin embargo, las estructuras flotantes para aerogeneradores ya empiezan a comercializarse, permitiendo la expansión de la eólica “offshore” a un gran número de regiones en las que hasta ahora no era técnicamente viable.

En conclusión, el continuo desarrollo industrial y el viraje en la política energética española y mundial que hemos vivido recientemente hacen presagiar que no tardaremos mucho tiempo en ver estas máquinas en nuestros mares y alrededor de todo el mundo. La eólica “offshore” está llamada a jugar un papel importante en el cumplimiento de los compromisos medioambientales adquiridos en el Acuerdo de París en 2015.

 

Esta entrada ha sido elaborada por Javier Samanes Pascual, investigador del Instituto de Smart Cities (ISC) de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y doctor por esta institución, con una tesis sobre energía renovable eólica “offshore”