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El Blog de Ignacio Mártil

energía eólica

Los minerales críticos, ¿el petróleo del siglo XXI?

14 febrero, 2022 Ignacio Mártil 1 COMENTARIO

En Sin categoría

A pesar de las dificultades, que se han puesto de manifiesto en la reciente cumbre de Glasgow, el sistema energético mundial se encuentra en medio de una importante transición hacia fuentes de energía limpias. Los esfuerzos de un número cada vez mayor de países y empresas para reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero exigen el despliegue masivo de una amplia gama de tecnologías, muchas de las cuales a su vez dependen de minerales críticos como el cobre, el litio, el níquel, el cobalto y las denominadas tierras raras.

Mina de litio a cielo abierto en el desierto de Jujuy (en Argentina).

A medida que la transición hacia las fuentes renovables se acelera en todo el planeta, y los paneles solares, las turbinas eólicas y los automóviles eléctricos se despliegan en una escala creciente, los mercados de los minerales críticos podrían estar sujetos a volatilidad de los precios, influencia geopolítica e incluso de interrupciones en el suministro.

Los minerales críticos traen desafíos a la seguridad energética

Un sistema energético alimentado por tecnologías renovables difiere profundamente de uno alimentado por los basados en combustibles fósiles. Las plantas solares fotovoltaicas, los parques eólicos y los vehículos eléctricos requieren más minerales que sus equivalentes dependientes de los combustibles fósiles. Un automóvil eléctrico típico requiere seis veces más minerales que un automóvil convencional y una planta eólica necesita nueve veces más recursos minerales que una central térmica de gas natural.

Los tipos de recursos minerales utilizados varían según la tecnología. El litio, el níquel, el cobalto, el manganeso y el grafito son cruciales para el rendimiento de las baterías, su longevidad y su densidad energética. Las tierras raras son esenciales para los imanes permanentes que utilizan las turbinas eólicas y para los motores de los vehículos eléctricos. Las redes eléctricas necesitan una gran cantidad de cobre y aluminio, siendo el cobre una piedra angular para todas las tecnologías relacionados con la electricidad.

Esta imagen lo muestra (fuente: Agencia Internacional de la Energía):

Requisitos de elementos químicos de las nuevas tecnologías.

Aumento sustancial de la demanda

El cambio a un sistema energético basado en tecnologías renovables impulsará un enorme aumento en los requisitos para estos minerales, lo que significa que el sector de la energía está emergiendo como una fuerza clave en los mercados de estos minerales. Hasta mediados de la década de 2010, el sector de la energía representaba una pequeña parte de la demanda total de la mayoría de los minerales. 

Sin embargo, a medida que la transición energética se acelera, se están convirtiendo en el segmento de más rápido crecimiento. La participación de las tecnologías renovables en la demanda total aumentará significativamente en las próximas dos décadas a más del 40 % para el cobre y las tierras raras, el 60-70 % para el níquel y el cobalto y casi el 90 % para el litio. De hecho, los vehículos eléctricos y el almacenamiento con baterías ya han desplazado a la electrónica de consumo para convertirse en el mayor consumidor de litio.

La garantía de suministro, un nuevo cuello de botella

A medida que los países aceleran sus esfuerzos para reducir las emisiones, también deben asegurarse de que sus sistemas energéticos sigan siendo fiables y seguros. Los actuales mecanismos internacionales de seguridad energética están diseñados para proporcionar garantías frente a los riesgos de interrupciones o picos de precios en los suministros de hidrocarburos, en particular petróleo, y en estos meses, el gas natural. Las preocupaciones sobre la volatilidad de los precios y la seguridad del suministro no desaparecerán en un sistema energético dominado por las energías renovables. Esta es la razón por la que se debe prestar mucha atención a la cuestión de los minerales críticos. 

En otras palabras, a medida que se acelera la transición energética, la energía se está convirtiendo en un importante consumidor de minerales críticos, lo que tendrá consecuencias de largo alcance para la minería de estos elementos.

La energía eólica, que hace un uso intensivo de materiales, es uno de los sectores más demandante de estos minerales en estos momentos. La energía solar fotovoltaica le sigue de cerca, debido al gran volumen de capacidad que se instala año tras año. En otros sectores, el rápido crecimiento del hidrógeno como “almacén” de energía sustenta un importante crecimiento de la demanda de níquel y circonio para electrolizadores y de metales del grupo del platino para pilas de combustible. La demanda de cobalto podría ser de 6 a 30 veces mayor que los niveles actuales, dependiendo de la evolución de la tecnología de las baterías. 

Papel crucial de la política

Del mismo modo, las tierras raras pueden tener una demanda de tres a siete veces mayor en 2040 que en la actualidad. La mayor fuente de variabilidad de la demanda proviene de la incertidumbre en torno a la velocidad con la que se pongan en marcha las políticas encaminadas a un escenario renovable. La gran pregunta es si el mundo realmente se dirige hacia un escenario cada vez más neutro en emisiones de gases de efecto invernadero. Los responsables políticos tienen un papel crucial en la reducción de esta incertidumbre, dejando claras sus ambiciones y convirtiendo los objetivos en acciones. Esto será vital para reducir los riesgos de inversión y garantizar un flujo adecuado de capital a nuevos proyectos.

Finalizo con un cuadro muy llamativo: hoy en día, los ingresos por la producción de carbón son diez veces mayores que los debidos a los minerales críticos. Sin embargo, en un escenario impulsado por la transición energética, la facturación de minerales críticos superará a la del carbón mucho antes de 2040.

El cambio de paradigma: del negocio del carbón al de los minerales críticos.

Sin la menor duda, nos encontramos en los comienzos de un nuevo mundo, lleno de expectativas, pero también de incertidumbres.

¿Quiénes son los mayores fabricantes de aerogeneradores del mundo?

15 diciembre, 2020 Ignacio Mártil 1 COMENTARIO

En Sin categoría

Junto a la energía solar, la energía eólica es la otra gran tecnología renovable, llamada a propiciar la transición energética que, ahora especialmente, parece más necesaria que nunca, no solo para mitigar los efectos del calentamiento global, sino para reactivar la economía de los países más afectados por el inmenso impacto de la crisis sanitaria. En este post repaso las grandes cifras del sector eólico del año pasado.

Los fabricantes entregaron casi 61 GW de turbinas eólicas a escala mundial en 2019, en comparación con los 50 GW del año 2018. La mayoría de estas se instalaron en tierra (88 %), pero la proporción de turbinas instaladas en alta mar ha crecido cuatro puntos y ya suponen el 12 % del mercado. Los cuatro mayores fabricantes representan el 55 % del total de turbinas instaladas y fueron, por orden, los siguientes: la danesa Vestas, la hispano-alemana Siemens Gamesa, la china Goldwind y la estadounidense General Electric:

Los diez principales fabricantes de aerogeneradores en el mundo.
El “Top Ten” de los fabricantes de aerogeneradores en el mundo, con la capacidad instalada el año 2019, expresada en GW, distinguiendo entre instalaciones en tierra (“Onshore”) y marinas (“Offshore”).

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Turbinas eólicas gigantes: un nuevo reto tecnológico

18 noviembre, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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Las energías renovables avanzan a pasos de gigante, impulsadas por la innovación tecnológica, la mejora de los sistemas de gestión y la presión internacional para eliminar los combustibles fósiles. Siguiendo la línea del último post, en el caso de la energía eólica, los pasos de gigante son literales; detrás de la reducción de los costos y el aumento de la competitividad, hay una tendencia bien visible: el tamaño de los aerogeneradores no hace más que crecer:

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En el interior de un generador eólico

18 octubre, 2020 Ignacio Mártil 1 COMENTARIO

En Sin categoría

La energía eólica es la tecnología renovable moderna más extendida por todo el mundo. Junto con la energía solar fotovoltaica, ambas tecnologías suman más de 1.200 GW de potencia instalada; entre ambas, son las responsables de cerca del 10 % de la energía eléctrica producida en el planeta, con países donde ese porcentaje alcanza el 25-30 %.

En este artículo voy a describir cómo es el interior de un generador eólico, que es una verdadera mini central de producción de energía eléctrica. La imagen muestra el proceso de instalación de un gigante de esta tecnología, el Enercon E-126; cuenta con 7,5 MW de potencia (135 metros de altura de la góndola, 126 metros de diámetro del rotor):

Instalación de un aerogenerador con la colocación de la góndola y las palas del rotor.
Instalación de un aerogenerador Enercon E-126.

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El viento, una de las claves para una transición energética sostenible

12 julio, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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La energía eólica, la energía solar fotovoltaica, la energía solar termoeléctrica, incluso la energía que obtenemos de los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón), provienen, en último término, del Sol.

Durante un año, la Tierra recibe del Sol 1,74 ´ 1017 W de potencia sobre su superficie; o lo que es lo mismo 1,74 x 1017 ´ 8760 h = 1,5 ´ 1018 kW.h de energía al cabo del año. Alrededor del 1-2 % de esa descomunal cantidad se puede convertir en energía eólica debido al movimiento de las masas de aire, ya que el viento se origina por el calentamiento del aire, de la tierra y del mar por la radiación solar; fenómeno que se hace especialmente relevante en lugares montañosos y en las zonas costeras.

De esta forma, podemos entender que la energía eólica es básicamente una forma indirecta de energía solar. Su aprovechamiento se lleva a cabo mediante turbinas eólicas, que transforman la energía cinética del aire en movimiento en energía de rotación, que, a su vez, mueve el rotor de una turbina y la transforma en energía eléctrica. A grandes rasgos, los generadores eólicos pueden clasificarse en dos grandes grupos: de eje horizontal y de eje vertical.

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Empujón renovable a nuestro mix energético

20 febrero, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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Podemos decir que 2019 ha sido el año del resurgir de la industria renovable, con récord de nueva potencia instalada. En efecto, según los datos adelantados por el operador técnico del sistema eléctrico, Red Eléctrica de España (REE), el parque de generación eléctrica español es cada vez más renovable. Durante el año pasado la nueva potencia añadida al sistema, mayoritariamente renovable, ha experimentado un crecimiento del 10 % con la entrada en funcionamiento de 6.456 MW nuevos de energía solar fotovoltaica y eólica.

De esta manera, las energías limpias representan ya el 49,3 % de la capacidad de generación en España. La solar fotovoltaica, que cierra 2019 con más de 8.000 MW de potencia instalada, ha sido este año la tecnología que más ha incrementado su presencia en el parque de generación español.

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El mundo prefiere el viento

14 enero, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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El Global Wind Energy Council ha publicado la 14ª edición de su Global Wind Report, que presenta una visión global integral tanto del sector de la energía eólica en tierra como en alta mar en todo el mundo.

El sector de la energía eólica tuvo un año 2018 muy positivo y ofrece buenas perspectivas.
La industria eólica registró un ejercicio muy positivo en 2018.

Energía eólica: buenas perspectivas

Según este informe, 2018 fue un año muy positivo para la industria de la energía eólica, con 51,3 GW de nuevas instalaciones desplegadas por todo el planeta, tendencia que sin duda se habrá mantenido durante 2019, aunque, lógicamente, no tenemos aún datos del pasado año:

Evolución de la potencia eólica instalada en el mundo desde el año 2001.
Evolución histórica de la potencia eólica instalada en el planeta desde principios de siglo.

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Dificultades para una transición energética sostenible

24 abril, 2018 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

En Sin categoría

Parece más que evidente que, si queremos un futuro energético sostenible en un planeta amable, el actual modelo energético es inviable. Ahora bien, ¿cómo podemos cambiar el mix energético global?, ¿qué tecnologías se pueden utilizar?, ¿qué dificultades aparecen para esa transición? Veamos…

Fuentes de energía renovables
Fuente de la imagen: news.energysage.com.

  1. Tecnologías renovables para una transición energética

Al día de hoy, no existen otras fuentes de energía alternativas a las basadas en combustibles fósiles y a nuestro alcance que las fuentes renovables, entre las que destacan, tanto por su grado creciente de utilización, como por su cada vez mayor desarrollo y maduración tecnológica, las “nuevas” renovables: eólica, solar fotovoltaica y termosolar; a las que debemos unir las renovables clásicas: hidráulica y biomasa.

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El auge de las energías renovables

13 diciembre, 2016 Ignacio Mártil 4 COMENTARIOS

En Sin categoría

En el siglo XXI, las energías renovables han adquirido un protagonismo sin precedentes respecto de cualquier otra fuente de energía, pasando en poco más de veinte años de ser una curiosidad científica a formar parte de la solución del problema energético. Esto ha sido especialmente relevante para dos tecnologías: la eólica y la solar fotovoltaica. Repaso algunos detalles de ambas en este artículo.

  1. Energía Eólica

Entre las diferentes fuentes de generación de energía renovable, el viento fue el primero en alcanzar una penetración a gran escala en la industria energética. La potencia eólica instalada acumulada en el mundo se muestra en la figura, que detalla la evolución de esta tecnología durante los años transcurridos desde comienzo de siglo. Al final de 2015 había instalados 430 GW. Como la solar, su principal inconveniente reside en su carácter intermitente, lo que la hace poco previsible. Desarrollar sistemas de almacenamiento adecuados y de gran escala es imprescindible para aumentar el valor de la electricidad generada por el viento. No obstante, hoy en día la generación de energía eólica ya ha demostrado su papel probado en el mix energético de gran número de países, incluyendo a España, y su competitividad futura en relación con los combustibles fósiles sólo mejorará en años sucesivos.

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Limitaciones de las energías renovables

5 octubre, 2016 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

En combustibles fósiles, energías renovables

Los principales factores que limitan el uso generalizado de las fuentes de energía renovable son tres. Los resumo a continuación:

  • Variabilidad de los recursos renovables:

Por su propia naturaleza, las fuentes renovables son variables. Esta es la principal razón que se invoca en contra de su utilización masiva. Las redes actuales de distribución de energía eléctrica que utilizan fuentes renovables compensan esa variabilidad con plantas alimentadas por combustibles fósiles o uranio para asegurar el suministro.

Mientras la contribución renovable se mantenga en el entorno 20-30% del total, los sobrecostes del sistema para compensar la variabilidad son asequibles en general, sobre todo si se contabilizan como beneficios los abaratamientos por las emisiones de CO2 evitadas y también las importaciones de combustible ahorradas. Sin embargo, si las energías renovables suministran una mayor proporción de la energía a la red eléctrica, son necesarias otras medidas que aseguren el suministro para cuando no sople el viento y en los días nublados.

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Ignacio Mártil

Ignacio Mártil

Soy Doctor en Física (1982) y Catedrático de Universidad (2007) en el área de Electrónica. Realizo mi actividad investigadora en la Universidad Complutense de Madrid, de carácter marcadamente experimental, en el campo de la física de los semiconductores. Soy especialista en propiedades eléctricas y ópticas de estos materiales, así como en dispositivos electrónicos y opto-electrónicos basados en ellos, siendo mi principal objetivo en la actualidad el estudio de conceptos avanzados en células solares.

Mi trabajo científico se concreta en los siguientes indicadores principales: soy co-autor de más de 150 artículos científicos publicados en revistas de alto impacto de ámbito internacional; he presentado cerca de 100 ponencias en congresos internacionales; he participado y participo, como Investigador Principal o como miembro del equipo investigador, en 22 proyectos de investigación financiados con fondos públicos en concurrencia competitiva; he dirigido 7 Tesis Doctorales; finalmente, soy evaluador de publicaciones (“referee”) de 15 revistas científicas internacionales.

Soy miembro de la Real Sociedad Española de Física y realizo un intensa labor divulgativa mediante mi blog personal "Un poco de Ciencia, por favor", que se encuentra alojado en el diario Público

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