Energía eólica

Un aerogenerador convierte en electricidad la energía cinética del aire en movimiento mediante un rotor y un generador. Entre las renovables no hidráulicas, solo la solar crece más deprisa. En 2025 la eólica generó unos 2.700 TWh, alrededor del 8,5 % de la electricidad mundial, frente a unos 830 TWh una década antes. La potencia instalada en el mundo superó los 1.000 GW en 2023 según el Global Wind Energy Council, y China tiene bastante más de un tercio. La mayor parte es terrestre. La eólica marina es más pequeña pero crece rápido, con más producción por turbina y una ingeniería y unos costes muy distintos.

Cómo funciona un aerogenerador

Un aerogenerador moderno a escala comercial es una máquina tripala de eje horizontal con el rotor a barlovento. El viento que pasa sobre las palas, con perfil aerodinámico, genera sustentación y hace girar el rotor a una velocidad relativamente lenta, de 5–15 revoluciones por minuto. El rotor mueve un generador a través de una multiplicadora (que eleva la velocidad a unas 1.000–1.500 rpm en un generador de inducción doblemente alimentado) o directamente, en las máquinas de accionamiento directo con grandes generadores de imanes permanentes. La electrónica de potencia convierte la salida de frecuencia variable a la frecuencia de la red.

Tres sistemas de control mantienen la máquina dentro de sus límites seguros. El sistema de orientación (yaw) gira la góndola para encararla al viento. El control de paso (pitch) gira cada pala sobre su eje longitudinal para regular la potencia por encima de la velocidad nominal y ponerlas en bandera durante los temporales. Con vientos flojos, el control de par del generador mantiene el rotor en la mejor relación de velocidad de punta de pala.

La ecuación de potencia

La potencia del viento crece con el cubo de su velocidad. Por eso la elección del emplazamiento pesa más que cualquier otra cosa en la economía eólica:

Si se duplica la velocidad del viento, la potencia se multiplica por ocho, de modo que un emplazamiento con una media de 8 m/s da más o menos el doble de energía que uno de 6,3 m/s. Si se duplica el diámetro del rotor, el área barrida se cuadruplica. De ahí la tendencia constante hacia rotores más grandes y torres más altas. La velocidad del viento aumenta con la altura (cizalladura), así que un buje más alto alcanza un aire más fuerte y estable.

El límite de Betz existe porque un rotor no puede detener el aire por completo: tiene que dejar al flujo aguas abajo velocidad suficiente para despejar el plano del rotor. En teoría, lo máximo que puede hacer un rotor es frenar el viento que deja detrás hasta un tercio de su velocidad aguas arriba. En la práctica, la turbina sigue una curva de potencia: empieza a generar con una velocidad de arranque de unos 3 m/s, alcanza su potencia nominal a unos 11–13 m/s y se para con una velocidad de corte de unos 25 m/s (algunos diseños modernos reducen la potencia de forma gradual hasta 30 m/s en lugar de desconectarse).

Tipos y principales variantes

Eólica terrestre

Los aerogeneradores terrestres instalados a mediados de la década de 2020 suelen tener 4–7 MW, rotores de 140–175 m de diámetro y bujes a 100–160 m de altura. Los modelos de «viento bajo», con rotores muy grandes en relación con el tamaño del generador (baja potencia específica, en W por m² de área barrida), han hecho rentables emplazamientos interiores de Alemania, India y el Medio Oeste de EE. UU. que hace una década no lo eran. Los propietarios de turbinas antiguas y más pequeñas en los mejores emplazamientos las están repotenciando: sustituir, por ejemplo, diez máquinas de 1 MW por tres de 5 MW suele duplicar o triplicar la producción en el mismo terreno.

Eólica marina de cimentación fija

En el mar, el viento es más fuerte y menos turbulento que en tierra, y no rigen los límites del transporte por carretera sobre la longitud de las palas, así que las turbinas marinas son más grandes. Las máquinas marinas comerciales tienen 12–15 MW y rotores de 220–240 m (por ejemplo, la Siemens Gamesa SG 14-222 DD y la Vestas V236-15.0 MW); los fabricantes chinos han instalado unidades de 16–20 MW y anunciado prototipos de más de 20 MW. Las cimentaciones dependen de la profundidad y del fondo: monopilotes (un único tubo de acero de gran diámetro, el tipo dominante hasta unos 40 m), estructuras de celosía (jackets) para aguas más profundas o fondos más duros, y bases de gravedad de hormigón. La electricidad se recoge con cables entre turbinas hasta una subestación marina y se evacua a tierra, cada vez más con enlaces HVDC en los proyectos alejados de la costa.

Eólica marina flotante

A partir de 50–60 m de profundidad, las cimentaciones fijas dejan de ser rentables. La eólica marina flotante monta una turbina estándar sobre una plataforma flotante sujeta con líneas de fondeo: boyas spar (cilindros profundos lastrados, usados en Hywind Scotland, de 30 MW y propiedad de Equinor, el primer parque flotante, en 2017), semisumergibles (usadas en WindFloat Atlantic, de 25 MW, frente a Portugal) y plataformas de patas tensionadas. Hywind Tampen, de Equinor, con 88 MW, que abastece plataformas de petróleo y gas en el mar del Norte noruego, era el mayor parque flotante cuando se terminó en 2023. Según el Offshore Wind Outlook de la IEA, el recurso eólico marino técnico equivale a muchas veces la demanda eléctrica mundial, y buena parte está en aguas profundas frente a Japón, la costa oeste de EE. UU., Corea y el Mediterráneo.

Minieólica y eólica distribuida

Las turbinas de menos de unos 100 kW dan servicio a explotaciones agrarias, emplazamientos remotos y microrredes. Su economía es mucho peor que la de las máquinas comerciales. Los bujes quedan bajos, y la ley del cubo castiga el viento más débil cerca del suelo. La mayoría de las microturbinas montadas en edificios producen muy poca energía.

Rendimiento y factor de capacidad

La eficiencia aerodinámica máxima dice poco de la producción anual. La cifra que cuenta es el factor de capacidad: la energía anual real dividida entre la que produciría la turbina funcionando a potencia nominal las 8.760 horas del año.

El factor de capacidad sube con la velocidad media del viento, la altura del buje y una potencia específica más baja, y baja con el efecto estela dentro de los grandes parques (normalmente un 5–15 % de pérdida de energía en los grandes conjuntos marinos), los recortes de la red y las paradas. La disponibilidad en el mar es menor que en tierra, porque el tiempo limita el acceso para las reparaciones. La producción sigue al tiempo, lo que convierte a la eólica en una renovable variable. Lo que vale para la red depende de la dispersión geográfica, las interconexiones, el almacenamiento y la demanda flexible. Para estimar la producción de una turbina concreta con un régimen de viento concreto, usa la calculadora de aerogeneradores, y para un parque con pérdidas por estela, la calculadora de parques eólicos. El mapa de potencial eólico muestra las velocidades medias del viento en todo el mundo.

Costes

Entre 2010 y 2020, los costes de la eólica cayeron con fuerza gracias a rotores más grandes, factores de capacidad más altos y una financiación más barata. Según el informe Renewable Power Generation Costs in 2023 de IRENA (publicado en 2024), el LCOE medio ponderado mundial de la eólica terrestre puesta en servicio bajó a unos 0,033 USD/kWh en 2023, con un coste total de instalación medio de unos 1.160 USD/kW. La eólica marina promedió unos 0,075 USD/kWh, con costes de instalación de unos 2.800 USD/kW, aunque ambas cifras varían mucho entre China (la más barata) y Europa y EE. UU.

El LCOE+ 2024 de Lazard da un rango sin subvenciones de unos 27–73 USD/MWh para la eólica terrestre en EE. UU. y de 74–139 USD/MWh para la marina. El Annual Technology Baseline de NREL ofrece proyecciones para EE. UU. por clase de recurso eólico y muestra que el LCOE terrestre varía en más del doble entre los emplazamientos con más y con menos viento. Después, los precios del acero, los tipos de interés y los cuellos de botella de la cadena de suministro dispararon los costes entre 2021 y 2023. La marina se llevó la peor parte: varios contratos en la costa este de EE. UU. y en Reino Unido se cancelaron o renegociaron porque sus precios de ejercicio fijos ya no cubrían los costes. La eólica flotante sigue costando entre dos y tres veces más que la fija. El sector espera fuertes bajadas cuando los proyectos lleguen a la escala del gigavatio.

Los costes de la eólica son sobre todo CAPEX. No hay factura de combustible, y los costes de operación suelen suponer un 20–30 % del LCOE en tierra, más en el mar. Por eso el LCOE eólico reacciona con fuerza a la tasa de descuento: subir el WACC del 5 % al 8 % encarece el LCOE en torno a una cuarta parte. Puedes probar estas sensibilidades en la calculadora de LCOE.

Suelo, agua y materiales

Un parque eólico abarca una gran superficie, pero ocupa físicamente muy poca. El estudio de NREL sobre el uso del suelo de los proyectos eólicos de EE. UU. encontró una superficie total media de unas 34 hectáreas por MW (con mucha variación), pero una huella directa, alterada por cimentaciones, caminos y subestaciones, de bastante menos de 1 hectárea por MW. El resto sigue dedicado a cultivos o pastos. En el mar, los principales problemas de espacio son las rutas de navegación, los caladeros, los radares militares y los hábitats del fondo marino.

Los aerogeneradores casi no usan agua mientras funcionan, una ventaja real frente a las centrales térmicas en las regiones propensas a la sequía.

Por unidad de potencia, la eólica necesita más material que las centrales fósiles. Un aerogenerador es sobre todo acero (torre y góndola), hormigón (cimentaciones terrestres), cobre (generador y cables), fundición de hierro y materiales compuestos. Las instalaciones marinas necesitan bastante más acero por MW por los monopilotes y las estructuras de celosía. Las turbinas de accionamiento directo y muchas marinas usan generadores de imanes permanentes con neodimio, praseodimio y disprosio, cuya minería y refino se concentran sobre todo en China. Los diseños con multiplicadora y generadores de inducción o de excitación eléctrica evitan la mayoría de las tierras raras.

Emisiones de CO2 en el ciclo de vida

Casi todas las emisiones de ciclo de vida de un aerogenerador proceden de la fabricación del acero, el hormigón y los materiales compuestos. El IPCC AR5 WGIII Annex III (2014) recoge una mediana de unos 11 gCO2e/kWh para la eólica terrestre (rango de unos 7–56) y de 12 gCO2e/kWh para la marina (rango de unos 8–35). El análisis de ciclo de vida de UNECE de 2021 encontró valores en un rango bajo parecido, de unos 8–23 gCO2e/kWh para las configuraciones terrestres y marinas, con los diseños flotantes en la parte alta por sus estructuras más pesadas. Como comparación, los ciclos combinados de gas emiten unos 400–500 gCO2e/kWh y el carbón 750–1.100. El tiempo de retorno energético de una turbina moderna suele ser de menos de un año sobre una vida útil de 25–30 años.

Seguridad e impacto ambiental

Seguridad de las personas. Por unidad de electricidad, la eólica está entre las fuentes de energía más seguras. Our World in Data, a partir de Markandya y Wilkinson (2007) y de estudios posteriores, sitúa la tasa de mortalidad en unas pocas centésimas de muerte por TWh, sobre todo trabajadores accidentados durante la construcción y el mantenimiento. Las roturas de palas y la proyección de hielo son raras, y se controlan con distancias de seguridad y sistemas de detección de hielo.

Aves. Los aerogeneradores matan aves, pero muchas menos que otras causas humanas. Los estudios para Estados Unidos calculan unas 140.000–500.000 aves muertas al año en aerogeneradores, frente a unos 365–988 millones por choques con edificios y más de mil millones por gatos. El problema se concentra en emplazamientos concretos: rapaces en Altamont Pass (California) y en Smøla (Noruega), donde un estudio comprobó que pintar de negro una de las palas reducía la mortalidad de aves en torno a un 70 %. Las principales soluciones son alejar las turbinas de los corredores migratorios y pararlas cuando el radar detecta aves.

Murciélagos. Los murciélagos son más vulnerables que las aves. Mueren por colisiones y por los cambios de presión cerca de las palas, sobre todo las especies arborícolas migratorias en noches tranquilas de finales de verano. Subir la velocidad de arranque en 1,5–3 m/s durante los periodos de alto riesgo suele reducir a la mitad o más su mortalidad, con una pérdida de energía de un 1 % o menos.

Ruido e impacto visual. Un aerogenerador moderno produce unos 35–45 dB(A) a 300–500 m, comparable a una habitación silenciosa o al fondo sonoro rural de noche. La mayoría de las normativas fijan distancias mínimas o límites de ruido. El parpadeo de sombras se controla con paradas automáticas en los ángulos solares críticos. Lo que más alimenta la oposición local y los retrasos en los permisos es cómo cambian las turbinas el paisaje.

Impacto marino. El hincado de pilotes en el mar genera un ruido submarino intenso que puede dañar a marsopas y focas; las cortinas de burbujas y las restricciones estacionales lo reducen. Las cimentaciones actúan como arrecifes artificiales, y la exclusión de la pesca puede favorecer a las poblaciones de peces, aunque algunas pesquerías pierden acceso.

Fin de vida y reciclaje de palas. El acero, el hierro y el cobre se reciclan en porcentajes altos. Las palas son más complicadas: una estimación muy citada (Liu y Barlow, 2017) prevé unos 43 millones de toneladas de residuos de palas en el mundo para 2050. Las vías actuales incluyen el coprocesado en hornos de cemento (donde la fibra de vidrio sustituye materias primas), la trituración mecánica y la reutilización en puentes o refugios. Siemens Gamesa lanzó en 2021 una pala reciclable con una resina que se puede disolver para recuperar las fibras, y Vestas y otros fabricantes están comercializando el reciclaje químico de las palas de epoxi existentes. Alemania, Países Bajos, Austria y Finlandia restringen el depósito de palas en vertedero.

Perspectivas

Las trayectorias de cero emisiones netas de la IEA exigen multiplicar varias veces la generación eólica de aquí a 2050, con la eólica marina como columna vertebral del suministro en Europa, China y Asia oriental. Las turbinas siguen creciendo, aunque los fabricantes occidentales han frenado la carrera hacia modelos cada vez mayores para estabilizar sus cadenas de suministro y sus márgenes. Los problemas difíciles son los plazos de tramitación (a menudo 5–10 años en Europa), las colas de conexión a la red, la capacidad de puertos y buques para la eólica marina y la rentabilidad tras el choque de costes de 2022–2023. La eólica flotante, las plantas híbridas de eólica con almacenamiento, los inversores formadores de red que aportan inercia sintética y el hidrógeno verde producido con eólica marcan hacia dónde va el desarrollo. Para ver cómo se compara la eólica con otras fuentes en coste, emisiones y uso del suelo, consulta la comparación de tecnologías y la página sobre energía solar.