ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO ELECTROMECÁNICO
Especialidad Eléctrica
REPOTENCIACIÓN DE PARQUES
EÓLICOS EN ESPAÑA
Autor: Carmen Izquierdo Serrano
Director: Pablo Frías Marín
AUTORIZACIÓN PARA LA DIGITALIZACIÓN, DEPÓSITO Y DIVULGACIÓN EN RED DE
PROYECTOS FIN DE GRADO, FIN DE MÁSTER, TESINAS O MEMORIAS DE
BACHILLERATO
1º. Declaración de la autoría y acreditación de la misma.
El autor D. Carmen Izquierdo Serrano DECLARA ser el titular de los derechos de propiedad
intelectual de la obra: “REPOTENCIACIÓN DE PARQUES EÓLICOS EN ESPAÑA”, que ésta es
una obra original, y que ostenta la condición de autor en el sentido que otorga la Ley de Propiedad
Intelectual.
2º. Objeto y fines de la cesión.
Con el fin de dar la máxima difusión a la obra citada a través del Repositorio institucional de la
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por el máximo plazo legal y con ámbito universal, los derechos de digitalización, de archivo, de
reproducción, de distribución y de comunicación pública, incluido el derecho de puesta a disposición
electrónica, tal y como se describen en la Ley de Propiedad Intelectual. El derecho de transformación
se cede a los únicos efectos de lo dispuesto en la letra a) del apartado siguiente.
3º. Condiciones de la cesión y acceso
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incorporar “marcas de agua” o cualquier otro sistema de seguridad o de protección.
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incluyendo el derecho de reproducir y almacenar la obra en servidores, a los efectos de
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La obra se pondrá a disposición de los usuarios para que hagan de ella un uso justo y respetuoso
con los derechos del autor, según lo permitido por la legislación aplicable, y con fines de estudio,
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deberes y se reserva las siguientes facultades:
➢ La Universidad informará a los usuarios del archivo sobre los usos permitidos, y no
garantiza ni asume responsabilidad alguna por otras formas en que los usuarios hagan un
uso posterior de las obras no conforme con la legislación vigente. El uso posterior, más allá
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nombre del autor en el supuesto de infracciones a derechos de propiedad intelectual derivados
del depósito y archivo de las obras. El autor renuncia a cualquier reclamación frente a la
Universidad por las formas no ajustadas a la legislación vigente en que los usuarios hagan uso
de las obras.
➢ La Universidad adoptará las medidas necesarias para la preservación de la obra en un futuro.
➢ La Universidad se reserva la facultad de retirar la obra, previa notificación al autor, en
supuestos suficientemente justificados, o en caso de reclamaciones de terceros.
Madrid, a 19 de septiembre de 2017
ACEPTA
Fdo: Carmen Izquierdo Serrano
Declaro, bajo mi responsabilidad, que el Proyecto presentado con el título
“REPOTENCIACIÓN DE PARQUES EÓLICOS EN ESPAÑA”
en la ETS de Ingeniería - ICAI de la Universidad Pontificia Comillas en el
curso académico 2016/2017 es de mi autoría, original e inédito y
no ha sido presentado con anterioridad a otros efectos. El Proyecto no es
plagio de otro, ni total ni parcialmente y la información que ha sido tomada
de otros documentos está debidamente referenciada.
Fdo.: Carmen Izquierdo Serrano Fecha: 19/09/2017
Autorizada la entrega del proyecto
EL DIRECTOR DEL PROYECTO
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)
INGENIERO ELECTROMECÁNICO
REPOTENCIACIÓN DE PARQUES
EÓLICOS EN ESPAÑA
Autor: Carmen Izquierdo Serrano
Director: Pablo Frías Marín
REPOTENCIACIÓN DE PARQUES EÓLICOS EN ESPAÑA
Autor: Izquierdo Serrano, Carmen.
Director: Frías Marín, Pablo.
Entidad colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia Comillas.
RESUMEN DEL PROYECTO
El primer parque eólico de España se puso en marcha a finales de 1994. Desde
entonces, la legislación fue estimulando la investigación e inversión en este sector
mediante un sistema de primas y subvenciones. Gracias a esos incentivos políticos, la
energía eólica era una inversión muy rentable económicamente, y no eran pocos los
interesados en participar en proyectos de parque eólicos, pues las remuneraciones
prometidas eran muy elevadas. De esta forma, la energía eólica ha ido creciendo
exponencialmente en España, hasta convertirse en una de las principales fuentes
energéticas: más de la quinta parte de la potencia instalada en España es de este tipo.
España se colocó entre los primeros países en producción de energía a partir del
recurso eólico.
Sin embargo, en los años 2012 y 2013, consecuencia del déficit de tarifa que sufría
España, se puso en marcha la nueva reforma energética, eliminando así todas las
ventajas que tenían las tecnologías calificadas como régimen especial, entre ellas, la
energía eólica. Es en estos años, que se estancó la inversión en renovables, pues ya no
resultaba tan interesante. Además, se perdió la confianza en el sector, pues se hicieron
leyes con carácter retroactivo, perjudicando a aquellos que ya se atenían a condiciones
especiales.
Siguiendo por este camino, España no será capaz de cumplir con ciertos acuerdos
pactados, como son el Plan de Energías Renovables 2011-2020 (PER 2011-2020)
o el
Plan de Acción Nacional de Energías Renovables 2010-2020 (PANER), presentado a
la Comisión Europea.
La solución que se plantea y se estudia en este proyecto es la repotenciación de
parques eólicos que ya estén obsoletos.
Si consideramos una vida de 20 años para los aerogeneradores de España, en la
actualidad no hay un número relevante de parque eólicos que ya hayan cumplido esa
edad, sin embargo, en 5 años, casi 1 de cada 5 megavatios sí que los habrán cumplido,
y en 10 años, más del 60%. Dado el largo proceso que lleva panificar un parque eólico
(de uno a diez años) resulta clave comenzar ahora a plantear soluciones antes de q ue
sea demasiado tarde y el potencial eólico empiece a desaparecer.
La repotenciación conlleva muchas ventajas, como mayor eficiencia y rendimiento,
mayor potencia por aerogenerador, más horas de funcionamiento…
De hecho, si se analizan las repotenciaciones que ya se han llevado a cabo, se puede
observar que la producción de energía prácticamente se duplica, pues los
aerogeneradores funcionan durante muchas más horas y son más eficientes.
A la hora de realizar una repotenciación, el primer paso es eliminar el parque eólico
antiguo. Es interesante solapar el desmantelamiento del parque con la instalación del
nuevo, intentando aprovechar las infraestructuras y las obras en la mayor medida
posible. Por ejemplo, al intentar instalar aerogeneradores en lugares donde había uno,
resulta interesante pues se evita tener que hacer nuevos caminos, cavar nuevas zanjas,
tener que restaurar el terreno… por lo general, se intentarán utilizar en la mayor
medida posible las infraestructuras ya existentes. En algunos casos, será necesario
modificar y adaptar las infraestructuras ya existentes, y aunque suponga un gasto,
siempre resultará más económico que construirlas completamente.
que ya se realizó para el parque a desmantelar y tampoco será necesario estudiar el
emplazamiento.
Al final, el ahorro respecto a un parque eólico trámite nuevo, puede llegar al 13%, lo
que es muy considerable.
WIND FARMS REPOWERING IN SPAIN
Author: Izquierdo Serrano, Carmen.
Director: Frías Marín, Pablo.
Collaborating entity: ICAI-Universidad Pontificia Comillas.
PROJECT SUMMARY
The first wind farm in Spain was installed at the end of 1994. Since then, the
legislation has been stimulating research and investment in this sector through a
system of premiums and subsidies. Thanks to these political incentives, wind energy
was a very economically profitable investment, and there were many investors
interested in participating in wind farm projects, as the promised compensation was
very high. That way, wind power has been growing exponentially in Spain, becoming
one of the main sources of energy: more than a fifth of installed power in Spain is o f
this type. Spain was placed among the first countries in energy production from the
wind resource.
However, in 2012 and 2013, because of the tariff deficit that Spain was suffering, the
new energy reform was launched and all the advantages of the technologies classified
as special regime, including wind energy, were removed. It is in these years, that the
investment in renewable become less interesting and stalled. In addition, confidence
in the sector was lost because laws were introduced retroactively, harming those who
were already subject to special conditions.
This situation has made Spain move from being a leading country in wind generation
to being a country whose wind potential is beginning to be outdated and in which it is
expected that soon wind power capacity will begin to decline if this route is followed,
as wind turbines have a shelf life of only a couple of decades.
Acción Nacional de Energías Renovables 2010-2020 (PANER), presented to the
European Commission.
The solution that is proposed and studied in this project is the repowering of wind
farms that are already obsolete.
If we consider a 20-year life for wind turbines in Spain, there is currently no relevant
number of wind farms that have already reached that age. However, in 5 years, almost
1 of each 5 megawatts will have turned that age, and in 10 years, more than the 60%.
Given the long process of bundling a wind farm (from one to ten years), it is crucial
to start right now proposing solutions before it is too late and the wind potential begins
to disappear.
Repowering has many advantages, such as greater efficiency and performance, more
power by each wind turbine, more operation hours...
In fact, the analysis of the repowering that has already been carried out shows that the
energy production is practically twice than before: now wind turbines can operate for
many more hours and its efficiency is higher.
When carrying out a repowering, the first step is to remove the old wind farm. It is
interesting to overlap the dismantling of the park with the installation of the new one,
trying to take advantage of infrastructures and building sites as much as possible. For
example, trying to install wind turbines in places where there was one already is
interesting because it avoids having to make new roads, dig new ditches or having to
restore the ground. The main objective is to use as much as possible the existing
infrastructures. In some cases, it will be necessary to modify and adapt the existing
infrastructure, and even if it involves an expense, it will always be cheaper than
building them completely
In the end, the savings with respect to a wind farm new process, can be up to the 13%,
which is very considerable.
17
INDICE
INDICE ... 17
INDICE DE FIGURAS ... 21
INDICE DE TABLAS ... 23
INTRODUCCIÓN ... 25
1.1
LA ENERGÍA EÓLICA ... 25
1.2
CONTEXTO EÓLICO DE ESPAÑA ... 27
1.3
IMPACTO ECONÓMICO ... 29
1.4
PORVENIR DE LA ENERGÍA EÓLICA ... 30
1.5
PROBLEMÁTICA ... 31
1.6
OBJETIVO ... 32
CAPACIDAD DE ESPAÑA ... 35
2.1
VIDA ÚTIL DE UN AEROGENERADOR... 35
2.2
ESTUDIO DE EDADES ... 36
2.3
ANÁLISIS DE LA REPOTENCIACIÓN ... 44
2.3.1
ESTUDIO DE PARQUES REPOTENCIADOS ... 45
2.3.2
ESTUDIO DE PROYECTOS DE REPOTENCIACIÓN... 46
18
2.5
VIABILIDAD ... 51
ESTUDIO TECNOLÓGICO... 53
3.1
INTRODUCCIÓN ... 53
3.2
PARQUE EÓLICO ... 53
3.3
DESMANTELAMIENTO DE PARQUES EÓLICOS ... 55
3.3.1
TRÁMITES PREVIOS ... 55
3.3.2
PROCESO DE DESMANTELAMIENTO ... 55
3.3.3
GESTIÓN DE RESIDUOS PELIGROSOS ... 55
3.3.4
RESTAURACIÓN DEL TERRENO ... 56
3.3.5
REACONDICIONAMIENTO Y RECICLADO DE LOS MATERIALES ... 56
3.3.6
ADAPTACIÓN A LA REPOTENCIACIÓN ... 56
3.4
DISPOSICIÓN DE LOS AEROGENERADORES ... 57
3.4.1
LÍNEA ... 58
3.4.2
TRESBOLILLO ... 60
3.4.3
RECTANGULAR ... 61
3.4.4
MODELO PARA OPTIMIZAR EMPLAZAMIENTOS ... 62
3.5
ELECCIÓN DEL AEROGENERADOR ... 65
3.5.1
CARACTERÍSTICAS DE LOS MODELOS ... 66
3.5.2
ALTURA ... 66
3.5.3
COSTE Y AMORTIZACIÓN ... 67
3.6
OBRA CIVIL ... 68
3.6.1
ACCESOS Y VIALES ... 68
3.6.2
ZANJAS Y CANALIZACIONES ... 71
3.6.3
ARMADURAS DE ACERO y CIMENTACIONES ... 71
3.6.4
EDIFICIO DE CONTROL ... 72
3.7
RED DE MEDIA TENSIÓN ... 72
3.7.1
CONDUCTORES ... 73
19
3.7.3
CENTROS DE TRANSFORMACIÓN ... 76
REGULACIÓN ... 77
4.1
CONTEXTO REGULATORIO ... 77
4.2
REGULACIÓN ACTUAL ... 79
4.3
SUBASTAS ... 81
4.3.1
CONVOCATORIA 2015 (Real Decreto 947/2015) ... 81
4.3.2
CONVOCATORIA 2017 (Real Decreto 359/2017) ... 83
4.4
PROPUESTAS REGULATORIAS PARA FOMENTAR LA REPOTENCIACIÓN EÓLICA ... 83
4.4.1
SUBASTAS PARA REPOTENCIACIONES ... 84
4.4.2
SUBASTAS CONVENCIONALES ... 86
ANÁLISIS ECONÓMICO ... 87
5.1
NEGOCIO DE LA ENERGÍA EÓLICA ... 87
5.1.1
PRESENTACIÓN... 87
5.1.2
PROCEDIMIENTO ... 87
5.2
ESTRUCTURA DE FINANCIACIÓN ... 89
5.3
RIESGOS ... 89
5.3.1
RIESGOS EN LA CONSTRUCCIÓN ... 90
5.3.2
RIESGOS EN LA OPERACIÓN ... 91
5.3.3
RIESGOS FINANCIEROS ... 92
5.3.4
RIESGOS TECNOLÓGICOS ... 93
5.3.5
RIESGOS POLÍTICOS ... 93
5.4
PARTES IMPLICADAS ... 94
5.5
COSTES DE TRÁMITE NUEVO ... 95
5.6
AHORRO RESPECTO A TRÁMITE NUEVO ... 96
5.7
EBITDA ... 97
5.7.1
INGRESOS ... 97
5.7.2
COSTES DE OPERACIÓN ... 100
20
5.8
CUENTA DE PÉRDIDAS Y GANANCIAS ... 100
5.8.1
AMORTIZACIÓN ... 100
5.8.2
GASTOS FINANCIEROS E IMPUESTOS ... 101
5.8.3
BENEFICIO NETO ... 101
5.8.4
CUENTA DE RESULTADOS FINAL ... 103
CONCLUSIONES ... 105
REFERENCIAS ... 109
ANEXOS ... 113
21
INDICE DE FIGURAS
1.1-1 Curva de potencia genérica de un aerogenerador ... 26
1.2-1 Potencia eólica instalada acumulada [MW] en España por años - Marzo 2017... 27
2.2-1 Edades de la potencia eólica instalada [MW] - Marzo 2017 ... 37
2.2-2 Potencia eólica perdida cada año respecto a 2017 y restante en el sistema ... 39
3.2-1 Esquema unifilar genérico de un parque eólico ... 54
3.4-1 Disposición antigua y nueva en tresbolillo ... 60
3.4-2 Disposición antigua y nueva rectangular ... 61
3.4-3 Tabla de datos para optimizar la disposición (Excel) ... 62
3.4-4 Tabla de distancias entre aerogeneradores (Excel) ... 63
3.4-5 Configuración de la herramienta de optimización Solver (Excel) ... 63
3.4-6 Tabla de datos una vez ejecutado Solver (Excel) ... 64
3.4-7 Gráfica de posiciones originales y nuevas optimizadas (Excel) ... 65
3.6-1: Esquema de la curvatura máxima de los caminos ... 69
3.6-2 Modificaciones necesarias en un camino ... 70
4.3-1 Extracto: Real Decreto 947/2015, apartado Segundo (16 de octubre de 2015) ... 82
4.3-2 Extracto: Real Decreto 359/2017, apartado Segundo (31 de marzo de 2017) ... 83
23
INDICE DE TABLAS
25
INTRODUCCIÓN
1.1
LA ENERGÍA EÓLICA
La energía eólica es la energía obtenida del viento. Consiste en la transformación de la
energía cinética de las corrientes de viento en otras formas de energía, por lo general, energía
eléctrica, mediante aerogeneradores. El viento empuja las palas del aerogenerador,
haciéndolas girar a entre 13 y 20 revoluciones por minuto (rpm) y según su tecnología, a una
velocidad constante o variable. El eje de estas palas va unido a una multiplicadora, cuyo
objetivo es aumentar la velocidad de giro, convirtiéndola en la adecuada que necesita el
generador para producir electricidad a la frecuencia del sistema, pudiendo así ser
incorporada a la red. En España la frecuencia es 50Hz, por lo que después de la multiplicadora
la velocidad de giro es 1500 rpm.
Los aerogeneradores cuentan con una veleta y un anemómetro en su parte superior, que
indican como debe orientarse automáticamente para aprovechar al máximo la energía
cinética del viento. La góndola gira sobre una corona situada en la parte más alta de la torre.
26
1.1-1 Curva de potencia genérica de un aerogenerador
La eólica es una de las principales energías renovables en la actualidad y, además, es de las
más antiguas. Desde hace siglos se ha aprovechado la energía del viento para impulsar barcos
o mover las aspas de los molinos. Sin embargo, a lo que actualmente llamamos energía eólica,
turbinas que convierten la energía del viento en electricidad, fue inventada en 1979, con
pequeñas turbinas de 20 a 30 kW. Desde entonces, la energía eólica ha crecido y
evolucionado de forma imparable: a finales de 2016, la potencia eólica instalada en el mundo
era casi 490 GW.
La energía eólica presenta numerosas ventajas, entra las que cabe destacar que, al ser
renovable, no requiere combustión, por lo que no produce emisiones atmosféricas ni
residuos, contribuyendo a frenar el efecto invernadero y el cambio climático. La instalación
de un parque eólico permite aprovechar el terreno para otros usos, como ganadería,
agricultura… pero también es posible instalar parques en zonas que no podrían aprovecharse
de ninguna manera, como laderas muy empinadas, zonas desérticas… También existe la
posibilidad de instalar parques eólicos en el mar, los llamados offshore, donde las
condiciones del viendo son muy buenas. La construcción de un parque eólico suele ser muy
rápida (menos de un año), y permite crear muchos puestos de trabajo. Por otro lado, al no
necesitar ningún combustible, los gastos de mantenimiento son muy bajos, y esto hace que
sea una fuente de energía barata.
En lo que se refiere a las desventajas de esta tecnología, la más importante es que se trata
de una fuente de energía intermitente, y aunque se puede predecir el viento, no se puede
tener a disposición cuando se quiera.
27
En relación a los aspectos medioambientales, aunque esta energía no emita gases a la
atmosfera, los aerogeneradores suponen un importante impacto visual en el paisaje. Además
de entrar en conflicto con las aves que transitan esas zonas e implicar presencia humana casi
constante en lugares que solían ser poco transitados, afectando así a la fauna del lugar.
1.2
CONTEXTO EÓLICO DE ESPAÑA
Desde la instalación del primer parque eólico en 1994, la eólica ha crecido muchísimo en
España, hasta alcanzar los 23.020 MW actuales de potencia eólica instalada. La principal
razón es que hasta 2012, la regulación fomentaba las inversiones en esta tecnología
mediante un sistema de primas y ciertas prioridades, que hacían que fuera muy rentable.
Sin embargo, en los años 2012 y 2013 tuvo lugar la reforma eléctrica, consecuencia del déficit
de tarifa y la crisis económica. Esta reforma estaba enfocada a recaudar dinero, por lo que se
puso fin a dicho sistema de primas, se empezaron a aplicar impuestos recaudatorios y se
establecieron peajes de acceso y nuevas tarifas mucho menos beneficiosas. Todas estas
medidas llevaron a frenar las inversiones en el sector eólico, por lo que la potencia instalada
dejó de crecer a tan alto ritmo. De hecho, en el año 2015, no se instaló absolutamente nada
de energía eólica en España, como muestra el gráfico a continuación.
1.2-1 Potencia eólica instalada acumulada [MW] en España por años - Marzo 2017
28
En 2006, España era el segundo país del mundo en cuanto a potencia instalada se refiere,
solo por detrás de Alemania, pero el frenazo en las inversiones y el interés de grandes países
como EEUU, India y China en esta fuente de energía, han hecho que en la actualidad esté en
el 5º lugar.
En el mix energético de España, la eólica representa el 21,9% de la potencia total instalada,
siendo la segunda fuente de generación, solo por detrás de los ciclos combinados. En cuanto
a producción, en 2016 la eólica fue de media la segunda fuente, después de la nuclear, generó
47.319 GWh, cubriendo así el 19,2% de la demanda. Durante los meses de enero, febrero y
marzo fue la tecnología que más contribuyó a la producción de electricidad.
Desde 2011, la eólica ha logrado ser unas cuantas veces la primera fuente de generación de
España. El 29 de enero de 2015 alcanzó su máximo histórico de generación instantánea con
17.553 MW, lo que representa el 45% de la demanda, y de generación horaria con 17.436
MWh. El 30 de enero de 2015 se llegó al máximo de producción diaria con 357.741 MWh,
más del doble de la capacidad de generación de las seis centrales nucleares españolas.
En España, el mercado eléctrico es marginalista: los primeros en entrar son quienes ofrecen
energía más barata, entrando después tecnologías más caras, hasta abastecer la demanda
completa. Todos los que han logrado entrar al mercado cobrarán el mismo precio que la
última tecnología que ha entrado. Las energías renovables, sujetas a condiciones
meteorológicas, no pueden decidir cuándo y cuánto producir, por lo que ofertan la energía
más barata, y así suministran energía a la red siempre que estén disponibles. De esta forma,
es como la energía eólica (y todas las renovables) contribuyen a bajar el precio de la
electricidad.
Actualmente, la potencia eólica instalada en España es relativamente joven: su media de
edad de es 11 años y sólo el 6,13% y el 0,08% tienen más de 15 y 20 años respectivamente.
EDAD
NÚMERO DE
PARQUES
POTENCIA
INSTALADA
PORCENTAJE DE
POTENCIA EÓLICA
PORCENTAJE DE
POTENCIA TOTAL
>5 años
1094
22.377,3 MW
95,87%
21,25%
>10 años
420
8.375,3 MW
35,88 %
7,95%
>15 años
88
1.430,5 MW
6,13%
1,36%
>20 años
10
18,8 MW
0,08%
0,02%
29
La tabla anterior muestra la cantidad de energía eólica de España que ya ha cumplido una
determinada edad, y su proporción respecto a la potencia instalada total eólica y la total de
todas las tecnologías de España.
1.3
IMPACTO ECONÓMICO
La industria eólica tiene un papel especialmente relevante en España, y esta se ha situado a
la cabeza en la escena internacional de este sector.
Cada año, el sector eólico aporta 2.731 millones de euros al PIB, lo que supone el 0,25% del
PIB Nacional y la recaudación fiscal llega a los 150 millones de euros.
España es la 5ª potencia mundial y 3ª europea en fabricación de aerogeneradores. Cuenta
con 195 centros dedicados a esta actividad. El 85% de las turbinas instaladas en España
provienen de empresas que manufacturan en el territorio nacional, haciendo que, en la
mayoría de los casos, todas las actividades de la cadena de valor (fabricación, promoción,
construcción y servicios) se desarrollen en el país.
Mundialmente es la 3ª potencia exportadora de aerogeneradores, lo que supone un valor de
casi 3.000 millones de euros. Las exportaciones se realizan a 57 países, siendo los principales
destinos países europeos, aunque las exportaciones a Estados Unidos y México también son
muy relevantes.
Por otro lado, la generación eólica reduce el uso de tecnologías que dependen de
combustibles fósiles, evitando así la importación de 9 millones de toneladas de petróleo, por
un valor de 2.000 millones de euros anuales, además de reducir en aproximadamente 22
millones de toneladas las emisiones de CO
2.
En cuanto al empleo, la eólica crea cinco veces más que otras tecnologías convencionales de
generación. Se estima que más de 22.000 puestos de trabajo están relacionados con este
sector. Además, el 70% de los empleados posee alguna titulación.
30
Resulta evidente que el sector eólico tiene un impacto muy importante en la economía
española, tanto por sus aportaciones económicas que fomentan el crecimiento del país,
como por los beneficios que aportan a sus habitantes, por el empleo que genera, pero
también por las mejoras en la calidad de vida, pues abarata la electricidad y contribuye a
reducir la contaminación.
1.4
PORVENIR DE LA ENERGÍA EÓLICA
En la actualidad, existen varios planes que establecen determinados objetivos en términos
de energías renovables para España. El más importante es el Plan de Energías Renovables
2011-2020, aprobado por Acuerdo del Consejo de Ministros el 11 de noviembre de 2011.
Este plan establece que para el año 2020 cada país de la Unión Europea deberá suplir la
demanda con un 20% de energía renovable, reducir sus emisiones de CO
2un 20% respecto a
1990 y mejorar en un 20% su eficiencia energética. También se fija con este PER el objetivo
de renovar cada año un 10% de los parques que hayan cumplido más de 15 años.
Otro plan que hay que destacar, es el marco de la UE sobre clima y energía para 2030, firmado
el 24 de octubre de 2014, basado en el paquete de objetivos y medidas para 2020. Este
establece que para 2030, la cuota de renovables será de al menos el 27%, se mejorará la
eficiencia energética al menos un 27% y las emisiones de gases de efecto invernadero se
reducirán un 40% (también respecto a niveles de 1990).
31
aerogeneradores han tenido que exportar el 100% de su producción, haciendo poco rentable
permanecer en este país.
Si no se toman medidas, la situación actual puede llevar a causar la destrucción de un sector
que contribuye enormemente a la economía española, así como la pérdida de numerosos
empleos.
A la vista de este futuro tan incierto para la energía eólica, la Asociación Empresarial Eólica
(AEE) ha presentado al gobierno un Plan de Relanzamiento de la Industria Eólica (PRIE)
basado en 15 medidas para fomentar el desarrollo industrial, impulsar las exportaciones y la
presencia internacional y favorecer la I+D+i.
Sin embargo, por el momento aún se está a la espera de que el gobierno decida llevar a cabo
las medidas del PRIE u otras medidas que puedan favorecer al sector, así como modificar el
sistema actual de retribuciones, para que las inversiones en energía eólica vuelvan a ser
rentables, siempre dentro de un marco razonable y sostenible a largo plazo.
1.5
PROBLEMÁTICA
La regulación actual de las energías renovables en absoluto promueve que se invierta en
ellas. De hecho, como se ha visto durante los últimos años, la nueva potencia instalada eólica
en España es insignificante si se compara con la que había antes de la reforma eléctrica o con
el desarrollo que está teniendo esta tecnología en el resto de Europa y del mundo. Resulta
evidente que el fin de las primas otorgadas a las renovables y de los incentivos para instalar
nuevas plantas han frenado por completo el desarrollo que estaba teniendo la eólica en
España.
La vida útil de un aerogenerador se estima aproximadamente entre los 20 y 25 años, por lo
que en base a la tabla 1.2-2, en tan solo 5 años, el 6,13% de la energía eólica, que supone el
1,36% del total de potencia instalada de España, será dado de baja, y en 10 años el 35,88%,
es decir, el 7,95% del total.
32
electricidad, más contaminación por la generación no renovable, la pérdida de empleos y
todas las ventajas explicadas en el apartado 1.3, entre otras.
Los primeros parques eólicos en instalarse en España son generalmente los que disfrutan de
los mejores emplazamientos, es decir, donde las condiciones del viento son óptimas. Estos
parques, al ser tan antiguos, están compuestos por aerogeneradores muy limitados, de poca
potencia, bajo rendimiento y tecnología obsoleta, especialmente si se comparan con las
turbinas más modernas. Esto supone un problema de eficiencia, ya que las zonas más
adecuadas para la generación de energía eólica están muy desaprovechadas.
Por otro lado, si España deja de ser un país líder en la energía eólica, lo más probable es que
la industria que desarrolla y fabrica aerogeneradores en España acabe por deslocalizarse a
otros países con mano de obra más barata, o donde la compra de su producto sea mayor
para evitar los gastos de exportación.
El Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020 fijó el objetivo de que el 20% de la energía
producida en España procediese de renovables para el año 2020, pero también establecía
que debía llevarse a cabo la repotenciación anual del 10% de los parques eólicos con más de
15 años de vida útil. Otro acuerdo firmado por la UE en 2014 fija de nuevo esa potencia
producida en el 27% para el año 2030.
Sin embargo, por el camino que va España, y sin los impulsos necesarios, los objetivos fijados
por estos planes, especialmente el de 2030, resultan bastante inalcanzables, además de
todas las consecuencias negativas que puede tener el acabar con el sector eólico en España,
especialmente económicas, ambientales y sociales.
1.6
OBJETIVO
En vista del difícil porvenir para el sector eólico en España, y sus consecuencias, este proyecto
pretende analizar una alternativa a las nuevas inversiones: la repotenciación de los parques
eólicos actuales. La repotenciación consiste en sustituir unos aerogeneradores antiguos por
otros más modernos, de mayor potencia y mejor rendimiento, aprovechando así las
instalaciones del parque.
33
necesario, en España. Hasta la fecha, son menos de 100 MW eólicos los repotenciados en el
territorio español. Esto resulta muy poco esperanzador para poder cumplir todos los
objetivos fijados por la UE en el PER 2011-2020: repotenciar cada año el 10% de la energía
eólica de más de 15 años y tener al menos un 20% de generación renovable en 2020.
Se analizará la capacidad energética de la repotenciación que puede llevarse a cabo en
España, es decir, en cuanto se puede aumentar de potencia instalada, los costes que esto
supone y el ahorro respecto a inversiones en parques eólicos nuevos.
35
CAPACIDAD DE ESPAÑA
2.1
VIDA ÚTIL DE UN AEROGENERADOR
Los aerogeneradores tienen una vida útil de entre 20 y 25 años. El tiempo que aguanten en
correcto funcionamiento dependerá de varios factores, como el emplazamiento, el
mantenimiento y su correcta operación.
En lo que se refiere al emplazamiento, aerogeneradores instalados en zonas con vientos más
constantes y más fuertes, tenderán a dejar de funcionar antes, pues a lo largo de su vida
estarán sometidos a fuerzas más grandes y constantes que si estuvieran emplazados en
lugares donde los vientos son escasos. Es evidente, que un aerogenerador situado en zonas
con estas características, será también más productivo, ya que debido a los fuertes vientos
generará más electricidad, en menos tiempo y de forma más constante. Por lo tanto, en lo
que se refiere a la vida útil, esta no depende tanto de la edad del aerogenerador, sino de sus
horas de funcionamiento. Haciendo un balance entre la vida útil que se quiere obtener de un
aerogenerador y la producción, teniendo en cuenta el objetivo de amortizar la inversión lo
más pronto posible, resulta evidente que el objetivo es que el aerogenerador produzca una
mayor cantidad de energía en un menor periodo de tiempo. Lo mejor es entonces instalarlos
en zonas con vientos óptimos, es decir, suficientemente fuertes y constantes.
36
introduce en la idea de repotenciación, mediante el prolongamiento de la vida de un
aerogenerador sustituyendo determinadas piezas.
En realidad, la vida útil de un aerogenerador es uno de los inputs con los que se diseña. Es
decir, la calidad del aerogenerador podría ser mucho mayor, con un mejor dimensionamiento
de componentes frente a cargas extremas y de fatiga, haciendo así que aguante más tiempo
en funcionamiento. Sin embargo, esto implica costes mucho más altos. Años atrás, cuando
la regulación favorecía mucho a las energías renovables, no resultaba económicamente
rentable pagar más por alargar la vida de los aerogeneradores. Pero en la actualidad, después
de la reforma eléctrica, y la cancelación de las primas a las renovables, ya no es suficiente
con 20 años de vida útil. Además, prácticamente ya no se instala energía eólica en España, y
se deben cumplir determinados objetivos pactados con la Unión Europea. De aquí, la
importancia de la repotenciación de los parques eólicos existentes, ya sea mediante la
sustitución completa de los aerogeneradores o solo la reparación y alargamiento de vida de
los ya existentes.
2.2
ESTUDIO DE EDADES
La siguiente gráfica muestra las edades de los parques eólicos de España, cuantificada en
megavatios de potencia instalada.
37
2.2-1 Edades de la potencia eólica instalada [MW] - Marzo 2017
A continuación, se muestra, en primer lugar, una gráfica (figura 2.2-2) con los porcentajes de
potencia instalada eólica que cumplirá 20 años respecto al total en 2017, así como el total
acumulado de energía eólica en cada año respecto al sistema eléctrico español completo de
2017. Con esta gráfica se puede apreciar visualmente cuando la baja de parques eólicos va a
ser más relevante para el sistema eléctrico español en general.
En segundo lugar, hay una tabla (figura 2.2-3) que describe más en detalle los datos de la
gráfica.
Gracias a esta grafica se pueden prever con más facilidad las fechas en las que la baja de
parques eólicos sea más relevante para el sistema.
2.2-2 Potencia eólica perdida cada año respecto a 2017 y restante en el sistema 0,01 0,28 0,10 1,16 1,63 4,37 3,96 6,84 6,85 7,99 7,84 8,09 12,22 5,67 10,69 9,13 5,12 6,80 0,84 0,05 0,14 0,20 0,03 22,64 22,58 22,55 22,29 21,92 20,94 20,04 18,49 16,94 15,13 13,36 11,52 8,76 7,47 5,05 2,98 1,83 0,29 0,10 0,08 0,05 0,01 0,00
0
5
10
15
20
25
20
15
20
16
20
17
20
18
20
19
20
20
20
21
20
22
20
23
20
24
20
25
20
26
20
27
20
28
20
29
20
30
20
31
20
32
20
33
20
34
20
35
20
36
20
37
Potencia instalada perdida anualmente [%]
Cumple
20 años
[fecha]
Edad
actual
[años]
=20 años
[MW]
=20 años
[%]
=20 años
[Parques]
>20 años
[MW]
>20 años
[%]
<20 años
[MW]
<20 años
[%]
Respecto al sistema eléctrico completo de 2017
=20 años
[%]
>20 años
[%]
<20 años
[%]
2015
22
2,0
0,01
1
2,0
0,01
22661,5
100,00
0,002
0,002
22,642
2016
21
64,5
0,28
8
66,5
0,29
22597,0
99,72
0,064
0,066
22,577
2017
20
22,2
0,10
5
88,7
0,39
22574,8
99,62
0,022
0,089
22,555
2018
19
262,3
1,16
15
350,9
1,55
22312,5
98,46
0,262
0,351
22,293
2019
18
368,7
1,63
23
719,7
3,18
21943,8
96,83
0,368
0,719
21,924
2020
17
990,2
4,37
49
1709,9
7,54
20953,6
92,46
0,989
1,708
20,935
2021
16
897,4
3,96
42
2607,2
11,50
20056,2
88,50
0,897
2,605
20,039
2022
15
1549,9
6,84
62
4157,2
18,34
18506,3
81,66
1,549
4,153
18,490
2023
14
1552,2
6,85
61
5709,4
25,19
16954,1
74,81
1,551
5,704
16,939
2024
13
1811,2
7,99
67
7520,6
33,18
15142,9
66,82
1,810
7,514
15,130
2025
12
1775,9
7,84
95
9296,5
41,02
13367,0
58,99
1,774
9,288
13,355
2026
11
1833,7
8,09
99
11130,2
49,11
11533,3
50,89
1,832
11,120
11,523
2027
10
2770,1
12,22
120
13900,3
61,33
8763,2
38,67
2,768
13,888
8,755
2028
9
1284,6
5,67
69
15184,8
67,00
7478,6
33,00
1,283
15,171
7,472
2029
8
2422,1
10,69
136
17606,9
77,69
5056,5
22,31
2,420
17,591
5,052
2030
7
2069,2
9,13
91
19676,1
86,82
2987,4
13,18
2,067
19,659
2,985
2031
6
1159,5
5,12
53
20835,6
91,93
1827,9
8,07
1,158
20,817
1,826
2032
5
1541,7
6,80
98
22377,3
98,74
286,2
1,26
1,540
22,358
0,286
2033
4
190,3
0,84
28
22567,6
99,58
95,8
0,42
0,190
22,548
0,096
2034
3
11,1
0,05
9
22578,7
99,63
84,7
0,37
0,011
22,559
0,085
2035
2
31,1
0,14
8
22609,9
99,76
53,6
0,24
0,031
22,590
0,054
2036
1
46,4
0,20
8
22656,3
99,97
7,2
0,03
0,046
22,636
0,007
2037
0
7,2
0,03
1
22663,5
100,00
0,0
0,00
0,007
22,644
0,000
43
A partir de estos datos, se sacan las siguientes tablas como conclusión. La primera relaciona
la cantidad de parques eólicos y el año en que van a cumplir 20 años o más y la segunda para
25 años.
Tiempo restante
[años]
Fecha
Potencia instalada
perdida
[MW]
Potencia instalada
perdida
[%]
Número de
parques
0
2017
88,7
0,39
14
3
2020
1709,9
7,54
101
5
2022
4157,2
18,34
205
10
2027
13900,3
61,33
647
15
2032
22377,3
98,74
1094
Tabla 2.2-2: Parques eólicos de 20 años o más
Tiempo restante
[años]
Fecha
Potencia instalada
perdida
[MW]
Potencia instalada
perdida
[%]
Número de
parques
0
2017
0
0
0
3
2020
2,0
0,01
1
5
2022
88,7
0,39
14
10
2027
4157,2
18,34
205
15
2032
13900,3
61,33
647
Tabla 2.2-3: Parques eólicos de 25 años o más
Si consideramos una vida de 20 años para los parques eólicos de España, en la actualidad no
es aun relevante, pero en 5 años, casi 1 de cada 5 megavatios tendrá esa edad, y en 10 años,
más del 60%.
Como caso límite de vida útil, se consideran los 25 años. Actualmente no existen parques en
España con tanta antigüedad, sin embargo, en 10 años casi el 20% de la potencia instalada
actual habrá sido dada de baja, y en 15 años, más del 60%.
44
2.3
ANÁLISIS DE LA REPOTENCIACIÓN
Al cambiar aerogeneradores antiguos por otros nuevos, se consiguen numerosas ventajas,
entre las cuales se destacan las siguientes:
• Mayor potencia instalada por aerogenerador: Actualmente, lo habitual son
aerogeneradores de entre 2 y 3 MW, comparado con los de la década de 1990 que iban
de los 100kW a los 800kW. De esta forma, se optimiza el espacio disponible y se reducen
los espacios necesarios para una determinada generación eléctrica, es decir, se necesitan
menos aerogeneradores para una misma, o incluso mayor, potencia.
• Más horas de funcionamiento: Los nuevos aerogeneradores empiezan a funcionar a
velocidades de viento inferiores y paran su funcionamiento a velocidades mucho
mayores, haciendo así el rango de velocidades de funcionamiento más amplio, por lo
tanto, habrá menos tiempo en el que estén parados. Además, los aerogeneradores
antiguos necesitan más mantenimiento y una supervisión más intensa, ya que su
tecnología no es tan avanzada, por lo tanto, habrá más horas en las que deban estar
parados para llevar a cabo dichas revisiones.
• Más eficiencia de los aerogeneradores: gracias al importante progreso tecnológico que
ha habido en esta industria, los nuevos modelos de generador son mucho más eficientes
que los antiguos, por lo que son capaces de aprovechar más el viento que reciben, dando
lugar a un mejor rendimiento de la turbina.
• Mayor rendimiento aerodinámico de las palas: el diseño de las palas también ha
progresado notablemente, lo que permite una mayor generación eléctrica para la misma
superficie de barrido. Los nuevos diseños de pala también reducen el ruido que provoca
el aerogenerador.
45
Para determinar con precisión la capacidad total de la repotenciación de los parques habría
que estudiar caso por caso todos los parques susceptibles de ser repotenciados. Para
simplificar dicha tarea, a continuación, se han estudiado una serie de parques ya
repotenciados y los proyectos que hay actualmente de repotenciación en España, además de
otros estudios y los datos de fábrica de los aerogeneradores. De esta forma se ha obtenido
una estimación de la capacidad a la que se pueden ampliar los parques eólicos, así como las
mejoras en eficiencia que pueden conseguirse.
2.3.1
ESTUDIO DE PARQUES REPOTENCIADOS
Antes de la repotenciación:
Nombre
País
Año
Potencia
[MW]
Producción
media anual
[GWh]
Número de
turbinas
Potencia unitaria de
aerogeneradores
[kW]
Producción por
MW instalado
[GWh/MW]
Malpica
España 1997
16,6
32,9
69
225 (67) - 750 (2)
1,982
Los Valles
España 1993
5,28
12
48
100 (42) - 180 (6)
2,273
Cabo Vilano
España 1991
3,9
7,2
22
180 (20) - 100 (1) - 200 (1)
1,846
Cueva blanca España 1997
1,32
3,866
4
330
2,929
Tabla 2.3-1: Datos de parques eólicos antes de ser repotenciados
Después de la repotenciación:
Nombre
País
Año
Potencia
[MW]
Producción
media anual
[GWh]
Número de
turbinas
Potencia unitaria de
aerogeneradores
[kW]
Producción por
MW instalado
[GWh/MW]
Malpica
España 2016
16,5
65,2
7
2350
3,952
Los Valles
España 2007
7,65
24
9
850
3,137
Cabo Vilano
España 2016
5,4
20
2
2700
3,704
Cueva blanca España 2017
2
7,782
1
2000
3,891
46
Resultados de la repotenciación:
Nombre
Incremento
potencia
instalada
[%]
Incremento
producción
total parque
[%]
Incremento
producción por
MW instalado
[%]
Porcentaje final de
aerogeneradores
[%]
Malpica
-0,6
98,18
99,38
10,1
Los Valles
44,9
100,00
38,04
18,8
Cabo Vilano
38,5
177,78
100,62
9,1
Cueva blanca
51,5
101,29
32,85
25
Tabla 2.3-3: Comparación antes y después de la repotenciación
2.3.2
ESTUDIO DE PROYECTOS DE REPOTENCIACIÓN
Antes de la repotenciación:
Nombre
Año
Potencia
[MW]
Número de
turbinas
Potencia unitaria de
aerogeneradores
[kW]
Santa Lucía
1996
4,8
8
300
Barranco de Tirajana
1996
1,26
7
180
San Antonio
1996
1,5
5
300
Finca de Mogán
1998
17,49
53
330
Granadilla III
1997
4,8
8
600
Cañada de la Barca
1997
10,26
45
180 (27) - 300 (18)
Tabla 2.3-4: Datos de parques eólicos actuales
Según el proyecto de repotenciación:
Nombre
Potencia
[MW]
Número de
turbinas
Potencia unitaria de
aerogeneradores
[kW]
Santa Lucía
8
4
2000
Barranco de Tirajana
2
1
2000
San Antonio
2,4
3
800
Finca de Mogán
26
13
2000
Granadilla III
8
4
2000
Cañada de la Barca
16
8
2000
47
Resultados de la repotenciación:
Nombre
Incremento potencia
instalada
[%]
Porcentaje final de
aerogeneradores
[%]
Santa Lucía
66,7
50,0
Barranco de Tirajana
58,7
14,3
San Antonio
60,0
60
Finca de Mogán
48,7
24,5
Granadilla III
66,7
50,0
Cañada de la Barca
55,9
17,8
Tabla 2.3-6: Comparación parques actuales y proyecto de repotenciación
2.3.3
RESULTADOS
Se observa que la producción prácticamente se duplica después de la repotenciación,
pasando se ser en torno a los 2 GWh por megavatio de potencia instalada, con unas 2000
horas anuales, a una media de 3,7 GWh por megavatio de potencia instalada,
correspondiente a unas 3700 horas anuales.
Esto se debe principalmente a que mayores alturas suelen presentar más viento y más
constante, además de que la eficiencia de las nuevas turbinas es mayor y permiten el
funcionamiento en un rango mayor de vientos: comienzan a funcionar con vientos más bajos
y se paran a vientos más altos que los modelos más antiguos.
Por otro lado, la potencia instalada suele aumentar del orden de un 40%, aunque esto variará
en función del proyecto.
48
2.4
ESTIMACIÓN DE REPOTENCIACIONES
Como se ha explicado, para hacer un estudio exacto, habría que analizar caso por caso todos
los parques susceptibles de ser repotenciados. Sin embargo, se usarán las siguientes
estimaciones obtenidas de los resultados que han dado los parques ya repotenciados y de
los proyectos de repotenciación estudiados en los apartados 2.3.1 y 2.3.2 respectivamente.
Incremento potencia instalada: +40 %
Producción por MW instalado antes de repotenciar: 1,9 – 2,5 GWh/MW
Producción por MW instalado después de repotenciar: 3,2 - 3,9 GWh/MW
Para los siguientes casos, se ha supuesto que un parque eólico con una producción mínima
antes de la repotenciación, también tendrá una producción mínima después, ya que debería
depender de los vientos del emplazamiento del parque. Es decir, el rango de energía
adicional que puede lograrse tras la repotenciación se calculará de la siguiente forma:
Rango de
energía
adicional
= [
Producción
mínima
después de
repotenciar
-
Producción
mínima
actual
;
Producción
máxima después
de repotenciar
-Producción
máxima
actual
]
2.4.1
ACTUALIDAD
Parques que tienen más de 20 años en la actualidad (anteriores a 1997)
ACTUAL
DESPUÉS DE REPOTENCIACIÓN
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
18,76 MW
35,6 GWh
46,9 GWh
26,3 MW
84,1 GWh
102,5 GWh
Tabla 2.4-1: Resultados de repotenciar parques de más de 20 años en la actualidad
49
2.4.2
EN 5 AÑOS
Parques que en 5 años tendrán más de 20 años (anteriores a 2002)
ACTUAL
DESPUÉS DE REPOTENCIACIÓN
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
1430,5 MW
2717,9 GWh 3576,3 GWh 2002,7 MW
6408,6 GWh 7810,6 GWh
Tabla 2.4-2: Resultados de repotenciar parques de más de 20 años en 2022
Por lo tanto, si se repotenciaran todos los parques que en 2022 tendrán más de 20 años,
suponiendo que la repotenciación implique un 40% más de potencia instalada, se obtendrían
entre 3690,7 GWh y 4234,3 GWh adicionales al año.
2.4.3
EN 10 AÑOS
Parques que en 10 años tendrán más de 20 años (anteriores a 2007)
ACTUAL
DESPUÉS DE REPOTENCIACIÓN
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
Potencia
Producción
mínima
Producción
máxima
8375,3 MW 15913,1 GWh 20938,4 GWh 11725,5 MW 37521,5 GWh 45729,3 GWh
Tabla 2.4-3: Resultados de repotenciar parques de más de 20 años en 2027
Por lo tanto, si se repotenciaran todos los parques que en 2027 tendrán más de 20 años,
suponiendo que la repotenciación implique un 40% más de potencia instalada, se obtendrían
entre 21608,3 GWh y 24791,0 GWh adicionales al año.
2.4.4
OBJETIVO PER 2011-2020
El Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020 establecía lo siguiente: “la repotenciación
de instalaciones eólicas obsoletas tenga una importancia creciente”, fijando así el objetivo
de renovar cada año un 10% de los parques con más de 15 años de vida útil.
50
Año
Potencia con
más de 15 años
[MW]
10% anual
repotenciado
[MW]
+40% potencia
[MW]
Potencia total
[MW]
2017
4157,2
415,7
166,3
582,0
2018
5293,6
529,4
211,7
741,1
2019
6575,5
657,6
263,0
920,6
2020
7693,9
769,4
307,8
1077,1
Total 2020
7693,9
2372,0
948,8
3320,8
Tabla 2.4-4 Repotenciación del 10% de los parques de más de 20 años hasta 2020
