Ciència i energia eòlica: els tres grans reptes d’investigació per al futur de l’energia del vent

En plena fase de creixement, l’eòlica ja és una de les tecnologies de generació d’energia més importants arreu del món. Els reptes, tanmateix, no s’aturen. Quines són les àrees d’investigació clau per mantenir l’actual paper de l’energia eòlica en la transició energètica cap a un sistema més sostenible? Un article publicat recentment a la revista científica Science, en el qual han participat dos investigadors del CENER (Centre Nacional d’Energies Renovables) juntament amb científics altres 19 organitzacions internacionals, dóna resposta a aquesta qüestió.

Sota el títol Grans reptes per a la ciència de l’energia eòlica, l’article assenyala tres àrees d’investigació fonamentals per al desenvolupament de les tecnologies eòliques del futur. Aquestes són: comprendre millor els fenòmens atmosfèrics i els fluxos d’aire; desenvolupar l’aerodinàmica, la dinàmica estructural i la hidrodinàmica dels aerogeneradors, i optimitzar el disseny i l’operació dels parcs eòlics per augmentar la fiabilitat i resiliència de la xarxa elèctrica.

Els autors de la publicació, liderats per tècnics del Laboratori Nacional d’Energies Renovables dels Estats Units (NREL) i de la Universitat Tècnica de Dinamarca (DTU), consideren que per a mantenir la competitivitat de l’energia eòlica serà clau un desenvolupament tecnològic continuat, que capaciti la indústria per fer front als reptes energètics del futur. «L’energia eòlica té el potencial d’esdevenir una font principal d’energia de baix cost al món, però no podrem arribar-hi simplement fent les coses com sempre s’han fet», explica Paul Veers, investigador del NREL i coautor de l’article. I afegeix: «necessitem que científics i investigadors de tot arreu se’ns uneixin per fer front als objectius d’investigació de l’eòlica».

L’article a la revista Science està basat en les conclusions d’una reunió convocada pel NREL la tardor del 2017, en la qual experts de les tecnologies eòliques procedents de 15 països van discutir el futur de la indústria. Va ser durant aquest grup de treball que s’hi van identificar els tres grans reptes d’investigació necessaris per garantir el paper central de l’eòlica a la transició energètica.

Primer gran repte:  comprendre millor els fenòmens atmosfèrics i els fluxos d’aire en la regió atmosfèrica ocupada pels aerogeneradors.

A mesura que les turbines eòliques guanyen altura per incrementar productivitat i els parcs eòlics ocupen més terreny, calen estudis que permetin comprendre les dinàmiques del vent en les noves condicions de producció. L’objectiu és optimitzar el funcionament de les infraestructures eòliques en diferents condicions atmosfèriques.

Segon gran repte:  desenvolupar l’aerodinàmica, la dinàmica estructural i la hidrodinàmica dels aerogeneradors.

Les turbines eòliques són actualment les màquines giratòries més grans del món, amb torres que ja superen els 100 metres d’altura i pales de més de 80 metres de llargada. I segueixen creixent. Aquestes extraordinàries dimensions requereixen nous materials i processos de fabricació per adreçar reptes com el transport, el reciclatge o l’escalabilitat. A més, la intersecció de l’eficiència de producció i la seguretat estructural és una àrea que requereix especial atenció.

Tercer gran repte:  optimitzar el disseny i l’operació dels parcs eòlics per augmentar la fiabilitat i resiliència de la xarxa elèctrica.

La integració de les renovables està canviant profundament la xarxa elèctrica. El camí cap a un futur de xarxes intel·ligents, optimitzades i adaptades als canvis en la demanda requereix un esforç important de recerca que combini el coneixement de les tecnologies eòliques amb una visió global del funcionament del sistema elèctric.

Evidentment, aquestes tres grans àrees de recerca estan estretament interrelacionades. Comprendre la complexitat dels reptes que tenim al davant i abordar-los des d’una perspectiva multidisciplinar és un pas clau que hem de fer el més aviat possible perquè la indústria eòlica continuï tenint un paper protagonista en la construcció d’un món energèticament sostenible.