Ceuta y la autosuficiencia energética (II)

El capítulo que se reproduce a continuación forma parte del número 8 de la "Revista Transfretana titulada Estrategias para el futuro de Ceuta",  editada por el Instituto de Estudios Ceutíes y cuyos ejemplares están a disposición del público. Los artículos han sido escritos por especialistas en cada tema y en este caso se presenta el primero de los trabajos mencionados.

En Canarias emplearán aerogeneradores de Siemens Gamesa25 (que recordemos tienen una fábrica a 60 km de Ceuta, en la nueva ciudad de Charafate26, junto al parque industrial de Renault en Tánger) que llegarán a alcanzar los 14 MW y 222 m de diámetro (SG 14-222 DD)27, aunque tienen otros modelos más pequeños (SG 8.0-167 DD)28 de 8 MW y 167 m de diámetro. Para hacernos una idea, el monte Hacho tiene una altura de 204 m, es decir que un aerogenerador de 14 MW lo superaría en altura, aunque instalando 4 superaríamos la demanda actual de 50 MW. De todas maneras, si nos fuéramos a un modelo inferior de 8 MW, necesitaríamos 6.

Como se puede observar en estos gráficos, la instalación cerca de la costa traería consecuencias sobre el paisaje que seguramente no fuera aceptada por los habitantes, algo lógico.

Para encontrar una posible ubicación de los aerogeneradores marinos habría que tener en cuenta el paisaje; la Junta de Andalucía29 aconseja situarlos a 8 km de la costa para que no tengan tanta presencia visual.

Otro condicionante serían las zonas afectadas por las aves migratorias, en sus ejes norte-sur y este-oeste. Según el programa MIGRA30 desarrollado por SEO/BirdLife, en el que hacen un seguimiento de distintos tipos de aves mediante dispositivos emisores satélite, data logger GPS y geolocalizadores, las aves terrestres cruzan por la zona donde menos distancia hay entre Europa y África (la variación de los límites este o oeste viene determinado por la dirección e intensidad de los vientos). Por otro lado, las aves marinas pueden ir costeando por el Mediterráneo antes de adentrarse en el Atlántico o viceversa (movimientos pardela cenicienta en el Estrecho 131 y 232) . Estos movimientos nos obligan a intentar evitar la instalación de los aerogeneradores en estas zonas, si bien, los estudios realizados sobre el impacto de los aerogeneradores en los movimientos migratorios de las aves no concluyen que haya que impedir la ubicación de un parque eólico en una zona de paso de aves.

Aún hay más restricciones, las profundidades. La tecnología desarrollada actualmen- te recomienda profundidades como máximo de 30 metros para que las instalaciones sean viables económicamente, incluso se podría llegar a los 50 m. Como vemos en el mapa morfobatimétrico del estrecho de Gibraltar33 del Instituto Español de Oceanografía34, las únicas zonas posibles serían en las bahías norte y sur, demasiado cerca de la costa y de las áreas de tránsito de aves. Tampoco nos podemos olvidar de las afecciones impuestas por defensa y los canales de navegación.

A pesar de todos los condicionantes, aún podemos encontrar una posible ubicación para los aerogeneradores, si bien estos no podrán ser fijos sino flotantes al situarse en una zona donde las profundidades pueden alcanzar los 700 m.

La tecnología necesaria para la instalación de aerogeneradores flotantes no está tan consolidada como la fija, pero se espera que en los próximos 5 años esta se equipa- re, aprovechando la experiencia adquirida en la segunda. Esta diferencia tecnológica se traduce en los presupuestos de los parques eólicos. El coste de instalación de aerogena- rodores terrestres estaba en el año 2019 en 1.4 millones por MW (según un informe de la asociación que reúne a las principales empresas eólicas Wind Europe35) , mientras que el marino está en 2,5 y es probable que este último disminuya aún más, equiparándose a la terrestre. El proyecto de parque eólico flotante más avanzado es el de WindFloat36 en Viana do Castelo (Portugal), con tres aerogeneradores, cada uno con una capacidad de 8,4 MW. Empleando la misma tecnología y considerando todos los condicionantes mencionados anteriormente, en Ceuta podríamos instalar 14 aerogeneradores de 8,4 MW y la potencia instalada sería 117,6 MW, con un coste de 165 millones de euros (el cable eléctrico tiene un presupuesto inicial de 221 millones, pero solo para transportar la electricidad, no para producirla).

Para conocer el potencial eólico en términos de generación eléctrica neta, el Atlas Eólico establecía (a falta de datos más precisos) un rango entre 2.975 y 3.175 horas al año en el que la velocidad del viento media es de 7,81 mis. Así, para los 25 MW que se pueden instalar en tierra firme, el documento prevé una capacidad entre 70 y 80 GWh al año. Utilizando los mismos datos pero aplicados a los 14 aerogeneradores flotantes (que probablemente tengan mejores condiciones de viento), el parque eólico marino podría producir 350 GWh al año, ahora bien, como vemos en el plano con la posible ubicación de los aerogeneradores, las “teóricas” aguas territoriales permitirían instalar aún más generadores; instalando 19, se alcanzaría la demanda estimada para 2040, 463 GWh al año.

Eólica urbana

Pero el viento también puede ser aprovechado en una escala doméstica con el uso de miniaerogeneradores (hasta 100 Kw). He hecho un ejercicio para ver cuál podría ser la potencia instalada en el edificio de viviendas donde vivo (plaza de la Maestranza), dado que siempre tenemos vientos de levante y de poniente azotando. Utilizando las herramientas que proporciona ENAIR37 es posible hacer una aproximación tanto de las velocidades medias de viento en un punto concreto, como de la energía generada usando sus aerogeneradores. La velocidad media del viento estaría en 7,5 m/s (27 km/h), valores superiores a 6 m/s (21,6 km/h) que según el Atlas Eólico de España, serían óptimos para la eficiencia de los aerogeneradores (pero los terrestres de grandes dimensions y de más de 5 MW). Hay que tener en cuenta que hemos considerado la altura de la cubierta del edifico sobre el nivel del mar, 55 m, mientras que el Atlas Eólico establece 80 m. Utilizando el modelo más pequeño Enair 30pro38, se llegaría a 28 KWh/día (10.215 KWh/ año). Este aerogenerador tiene una potencia nominal de 1,9 KW (máxima de 3 KW) y es ope- rativo con vientos entre 2 y 30 m/s (7,2-108 km/h). Sin embargo este modelo tiene un inconveniente, puesto que tiene un diámetro de 3,8 m, un peso de 125 kg y produce 48 dB de ruido (un 1 % más que el ruido ambiente del viento, que para 7 m/s puede producir entre 50 y 60 dB). El peso, sus dimensiones y su anclaje puede ser un problema, pues no se podría ubicar en cualquier cubierta y en cualquier sitio.

Ante la problemática, u oportunidad según se mire, de instalar aerogeneradores en las ciudades, se han desarrollado aerogeneradores de eje vertical, que ocupan menos espacio, su peso es menor y el ruido producido es más reducido, si bien, el rendimiento de la mayoría de modelos es inferior al indicado, o solo se alcanza en los límites de las velocidades admisibles. La empresa Smarttwister39 tiene un modelo, SMARTTWISTER ST-350040 con las siguientes características:

3,5 kW (potencia nominal);  0,34 m; h = 1,469 m; 50 kg; 0,5 dBA; 3.000 € Según la curva de potencia, empieza a producir electricidad (1 kw) a partir de

1,5 m/s, alcanzando la potencia nominal (3,5 kW) con velocidades de 6,5 m/s. Con estas dimensiones y pesos, este aerogenerador se podría colocar casi en cualquier edificio, ahora bien, ¿hay viento suficiente en las zonas urbanas de Ceuta como para aprovechar este recurso? Esa sería precisamente una de las labores que debería llevar a cabo la Ciudad, colocar pequeñas centrales meteorológicas en las cubiertas de los edificios, en todos aque- llos sectores susceptibles de obtener un rendimiento energético a partir del viento.

Aún sin datos concretos, basta con darse un paseo por los barrios durante un día de fuerte levante o poniente, para cerciorarnos que los edificios o acantilados situados a levante o poniente no tienen porqué suponer un impedimento y que el viento tam- bién llega a los edificios situados tras estas supuestas barreras. García Chávez y Fuentes Freixanet muestran de manera gráfica (y muy pedagógica) en su libro Viento y Arqui- tectura41, el comportamiento eólico en los elementos de una ciudad. Quiero dejar claro que la aerodinámica de una ciudad es un tema muy complejo, pero con suficientes datos se podría obtener un modelo bastante aproximado de la realidad y ello permitiría que las comunidades de vecinos pudieran contar con información para poder decidir si merece la pena o no instalar estos aerogeneradores. Actualmente, cuando se le pregunta a una empresa instaladora de elementos de producción energética en viviendas colectivas, todas rehuyen la eólica al no tener información, que como mínimo se tarda un año en obtener (si se quiere tener cierta fiabilidad), lo que impide el desarrollo de este mercado y de esta tecnología en Ceuta.

En la publicación antes mencionada podemos tener una idea del comportamiento del viento ante la presencia de obstáculos (edificios, árboles...). En la siguiente sección (redibujada del libro Viento y Arquitectura) se aprecia lo que ocurre cuando un edificio se interpone en el viento.

En dos secciones realizadas en la zona de la Almina, observamos cómo los perfiles conformados por la topografía y los edificios adaptan una forma casi aerodinámica, lo que facilita que haya viento casi en todas las cubiertas, tanto con levante como con poniente, hecho que puedo constatar en mi propia vivienda pese a estar al “abrigo” del levante por la proximidad y mayor altura de la barriada Pasaje Recreo Alto.

Supongamos que efectivamente pudiéramos aprovechar el viento instalando aeroge- neradores de eje vertical (SMARTTWISTER ST-3500)42 en las cubiertas de los edificios. No he encontrado cálculos que den una idea de la energía que podría producir, como ocurría con el modelo de Enair de eje horizontal (Enair 30Pro)43, pero hagamos una extrapolación a partir de los datos generados por la aplicación con el modelo de Enair mencionado (potencia nominal 1.900 kW) y con el modelo superior Enair 70Pro44 (po- tencia nominal 4.000kW). En teoría podríamos tener los siguientes resultados: 3 kw / 35,1 kWh al día / 12.813 kWh al año

Ahora necesitamos saber cuántos aerogeneradores podríamos instalar en las cubier- tas y para ello es fundamental saber la distancia entre los mismos para que el rendimiento sea óptimo. Tras leer con atención la investigación Increasing the Power Production of Vertical-Axis Wind-Turbine Farms Using Synergistic Clustering45 podemos saber que entre las tres posibles disposiciones, la que obtiene un mayor rendimiento sería la agru- pación de tres aerogeneradores, pero la información es muy útil porque pueden darse situaciones donde solo se puedan instalar dos.

Atendiendo a las recomendaciones de este estudio, tendríamos que colocar agru- paciones de tres elementos formando un triángulo equilátero de 170 cm entre ejes. La distancia entre conjunto de aerogeneradores tendría que ser también 170 cm. A priori nada impediría que los aerogeneradores se colocasen todos en línea.

Para saber cuántos aerogeneradores de este tipo se podrían instalar en las cubiertas de la ciudad, hemos hecho un cálculo rápido midiendo las longitudes de calles donde se alinean fachadas de edificios susceptibles de aprovechar el viento.

Tenemos 26.300 m de los que solo vamos a considerar la mitad, 13.150 m, descon- tando calles transversales y elementos que puedan impedir la instalación en las cubiertas. Dividiendo dicha longitud (13.150 m) entre 3,4 m (distancia entre ejes de agrupaciones) obtenemos un total 3.867 conjuntos, como cada uno tiene tres elementos, el número total de aerogeneradores que podríamos ubicar sería 11.603. Hemos visto que la potencia que puede desarrollar el modelo Smarttwister s-3500 es de 35,1 kWh al día y de 12.813 kWh al año. En función de la dirección del viento, no todos los aerogeneradores van a tener el mismo rendimiento, así que minoremos un 70% la potencia de cada uno. El total de la eólica urbana podría ser: 11.603 ud x 12.813 kWh año x 0,7= 104,06 GWh año

Aerotermia

El aire también puede ayudar a la producción energética gracias al intercambio térmico (y con la ayuda de una bomba de calor), de hecho la aerotermia es una tecno- logía que empieza a generalizarse por su bajo coste de instalación y su rendimiento que puede estar en torno al 400 % (cuando las temperaturas bajan de los 5oC o superan los 35oC los rendimientos se reducen considerablemente), eso quiere decir que por cada kW que consume, es capaz de generar 4 kW. Esta fuente de energía se utiliza fundamental- mente para climatización (tanto calefacción como refrigeración) y para el agua caliente sanitaria, con un ahorro considerable respecto a los sistemas eléctricos (calefactores, radiadores y aparatos de aire acondicionado) que son los más utilizados en Ceuta. Aún siendo un sistema muy eficiente, sigue necesitando un aporte de energía, que puede venir de la red eléctrica o de sistemas de producción de energías renovables, como los paneles fotovoltaicos o los miniaerogeneradores, en tal caso, el consumo sería cero. Hoy en día las empresas instaladoras de paneles fotovoltaicos en Ceuta ya están ofreciendo la posibilidad de complementarlos con equipos de aerotermia, con lo que se trata de una tecnología de presente y no de futuro.

Para saber la energía que podría aportar la aerotermia, hemos cogido los datos de consumo eléctrico por metro cuadrado de vivienda en Ceuta que aparecen en el documen- to del IDAE, Escala de Calificación Energética para Edificios de Nueva Construcción46:

calefacción: 31,2 kWh/m2 refrigeración: 8,4 kWh/m2 agua caliente sanitaria: 17,2 kWh/m 2

Considerando una superficie media de 60 m2 por vivienda, y puesto que en Ceuta la revisión del PGOU de 2016 (aún en tramitación) hacía una previsión del número de viviendas para 2021 de 29.773 (1.786.380 m ), las demandas totales serían: calefacción: 55,73 GWh refrigeración: 15 GWh agua caliente sanitaria: 30,72 GWh

Esto significa que la demanda total sería de 101,45 GWh al año para climatización yagua caliente sanitaria, de los cuales la aerotermia podría aportar 3/4 partes, es decir: 76,08 GWh al año.

Agua

El mar es también una fuente de recursos energéticos, pese a que las tecnologías para aprovecharlas aún se encuentran en estado de desarrollo. De entre todas ellas, hay algunas que podrían aplicarse perfectamente en Ceuta, en concreto, la undimotriz y la hidroeólica, puesto que requieren unas condiciones que se dan en el Estrecho, olas y corrientes marinas.

Corrientes marinas

A priori, el Estrecho es un lugar idóneo para el aprovechamiento de las corrientes marinas, puesto que se produce la entrada de las mismas procedentes del Atlántico (generalmente las capas superiores) y la salida del Mediterráneo (capas inferiores) con velo- cidades que además se acrecientan debido a la orografía del fondo marino. Sin embargo, ello no quiere decir que los puntos donde se den las condiciones óptimas para aprovechar esta energía se encuentre en Ceuta o en sus alrededores. El grupo de oceanografía física (GOFIMA) de la Universidad de Málaga elaboró el MAPA DE LOS FLUJOS DE ENERGÍA EN EL ESTRECHO DE GIBRALTAR PARA SU APROVECHAMIENTO COMO FUENTE DE ENERGÍA RENOVABLE (cuyos autores son Calero Quesada, Sánchez Garrido y García Lafuente). En él establecen una serie de áreas donde las corrientes marinas podrían ser utilizadas para generar energía, destacando la complejidad de los parámetros que deben tener en cuenta para este aprovechamiento, como son los flujos de energía (el dato más importante), la variabilidad de las direcciones, la temporalidad de las corrientes (afectada por las mareas, los vientos, las ondas internas…), la profundidad, la cizalla vertical...

Como se puede observar en esta síntesis gráfica de sus conclusiones, las zonas idóneas se encuentran en el umbral de Camarinal, en las capas 1 y 2 (26-116 m de pro- fundidad) para flujos hacia el Mediterráneo, en la capa 4 (161-206 m) para flujos en dirección del Atlántico y en el umbral de Espartel, en las capas 5 y 6 (206-297 m) para flujos hacia el Atlántico.

Ahora bien, este estudio ha descartado las corrientes superficiales comprendidas entre 0 y 26 m de profundidad, para evitar posibles conflictos o incompatibilidades con el tráfico marítimo, pero de la misma manera que el rendimiento eólico de aerogene- radores (terrestres o marinos) es muy superior a los miniaerogeneradores urbanos, no deberíamos descartar las corrientes marinas superficiales como generadores de energía a una menor escala, que además, podría compatibilizarse con el posible parque de ae- rogeneradores marinos flotantes expuesto anteriormente, para lo cual sería necesario invertir en INVESTIGACIÓN.

Undimotriz

Otra línea de investigación sería el aprovechamiento de las ondas internas que se producen en el Estrecho como consecuencia de la interacción de las corrientes entrantes y salientes con la topografía (umbral Camarinal). Una breve explicación de estas “olas internas” aparece en el apéndice del estudio sobre la corrientes marinas en el Estrecho de la Universidad de Málaga indicado en el apartado anterior, también en la tesis doctoral de José Carlos Sánchez Garrido, Generación y propagación de ondas internas en el estrecho de Gibraltar49.

El oleaje ha sido, y es, objeto de múltiples investigaciones para su posible aprovecha- miento energético. El Gobierno Vasco tiene una planificación50 para la explotación de los recursos energéticos marinos, de la cual surgieron dos proyectos experimentales, BiMEP51 y Mutriku52. En Mutriku (Guipúzcoa) se instaló en 2011 una central de energía undimotriz experimental, que aprovecha la oscilación de las olas para generar presión y aprovechar esta mediante 14 turbinas. La potencia instalada es de 296 kW , llegando a producir 0,24 GWh al año (con puntas diarias de 158 kWh). De acuerdo con el seguimiento realizado, y teniendo en cuenta que la central está en el mar Cantábrico, la capacidad de generar electricidad es muy superior en invierno respecto al verano, y el aprovechamiento anual tiene una media de 963,6 horas, mientras que la media en España para la energía eólica está en 2.150 horas y para la fotovoltaica, 1.700 h. Esto quiere decir que su rendimiento puede ser la mitad que con las energías mucho más desarrolladas, pero precisamente ahí se encuentra su potencial, el hecho de que aún no se haya llegado a un pleno desarrollo tecnológico. Por otra parte, no hay que olvidar la importancia de diversificar el aprovechamiento de las distintas fuentes de energía porque raramente se producirán todas las condiciones para que estas trabajen a pleno rendimiento.

En el caso del proyecto BiMEP, se ha unificado el “pistón” y la turbina en un solo elemento flotante (5 metros de diámetro y 42 metros de longitud), con una potencia instalada de 30 kW y capaz de soportar olas de hasta 14 metros. Para el desarrollo de este proyecto se ha realizado un consorcio europeo con participación de empresas privadas, universidades e instituciones públicas bajo el nombre de OPERA53. Según sus estimaciones, la energía generada por las olas podrá suponer el 10 % del total de energía eléctrica demandada por Europa, lo que da una idea de las posibilidades que tendrá. En 2024 tienen previsto la instalación de 40 boyas para poder alcanzar una potencia insta-lada de 10 MW.

Un aspecto interesante de esta apuesta del Gobierno Vasco por la investigación de energías marinas, es que sus centros de investigación están sirviendo para el desarrollo de otros proyectos, ejerciendo así de polos de atracción tecnológica. En septiembre de 2020 llegó a las instalaciones de BiMEP un prototipo desarrollado por la empresa finlandesa WELLO54 para poder estudiar el comportamiento de PENGUIN55 durante dos años. El prototipo PENGUIN utiliza la energía cinética provocada por la oscilación de las olas en un dispositivo flo- tante, que al contrario que una embarcación, su forma persigue la mayor inestabilidad posible, para que un eje rotor pueda girar en torno a un punto fijo. Los ensayos realizados hasta el momento estiman que la potencia nominal del dispositivo puede estar entre 0,5 y 1 MW.

En 2025 está prevista la instalación de la primera “granja” por parte de CorPower Ocean56, utilizando una agrupación de boyas que pueden llegar a tener una potencia nominal de 10 MW (300 kW cada una). Cada boya, anclada al fondo marino, utiliza la presión hidráulica almacenada en su interior para aprovechar las oscilaciones provoca- das en sus dos sentidos, cuando la ola ejerce una fuerza hacia arriba y cuando el sistema pretensado empuja hacia abajo al retirarse la ola. Gracias a una transmisión mecánica el movimiento lineal es convertido en movimiento giratorio y este en electricidad (vídeo explicativo).

Habrá que seguir el comportamiento y el rendimiento de estas tecnologías en el futuro así como su integración con los parques eólicos marinos.

Ante la pregunta de si sería aprovechable este recurso en Ceuta, la respuesta sería negativa si atendemos a la Evaluación del potencial de la energía de las olas elaborado por el IDAE . Ahora bien, el estudio intenta establecer el flujo de energía de las olas en diferentes puntos del litoral, utilizando diversas bases de datos (red de boyas, satélites_l y comparándolos con una modelización de los mismos. Las costas con más posibilidades serían Galicia, el mar Cantábrico y las fachadas norte de las islas Canarias. Pero si nos fijamos en los datos que proporciona la boya que tiene Puertos del Estado en Ceuta, observamos en primer lugar que los valores que proporcionan son menores que los que arroja el modelo estadístico y por otro lado, su ubicación60 no parece la más idónea al estar protegida del oleaje de levante. Por tanto, sería necesario realizar un estudio más exhaustivo de todo el litoral ceutí, así como no conformarse con aplicar tecnologías desarrolladas para mares con otras características, sino INVESTIGAR en función de los nuestros.