Desafortunadamente, cuando se trata de producción de energía, no existe un almuerzo gratis.
A medida que el mundo comienza su transición a gran escala hacia fuentes de energía bajas en carbono, es vital que los pros y los contras de cada tipo se entiendan bien y los impactos ambientales de la energía renovable, por pequeños que sean en comparación con el carbón y el gas, son considerados.
En dos artículos, publicados hoy en las revistas. Environmental Research Letters y Joule - Los investigadores de la Universidad de Harvard encuentran que la transición a la energía eólica o solar en los EE. UU. Requeriría de cinco a 20 veces más tierra de lo que se pensaba anteriormente y, si se construyeran parques eólicos a gran escala, las temperaturas promedio de la superficie sobre los EE. UU. 0.24 grados Celsius.
"El viento vence al carbón por cualquier medida ambiental, pero eso no significa que sus impactos sean insignificantes", dijo David Keith, profesor de física aplicada de Gordon McKay en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard y autor principal de los artículos. “Debemos pasar rápidamente de los combustibles fósiles para detener las emisiones de carbono. Al hacerlo, debemos elegir entre varias tecnologías bajas en carbono, todas las cuales tienen algunos impactos sociales y ambientales ”.
Keith también es profesor de política pública en la Harvard Kennedy School.
Uno de los primeros pasos para comprender el impacto ambiental de las tecnologías renovables es comprender cuánta tierra se necesitaría para satisfacer las futuras demandas energéticas de los Estados Unidos. Incluso comenzando con las demandas energéticas actuales, los expertos en energía han debatido durante mucho tiempo el área terrestre y las densidades de energía asociadas requeridas.
En investigaciones anteriores, Keith y sus coautores modelaron la capacidad de generación de parques eólicos a gran escala y concluyeron que la generación de energía eólica en el mundo real se había sobreestimado porque no tuvieron en cuenta con precisión las interacciones entre las turbinas y la atmósfera.
En la investigación de 2013, Keith describió cómo cada turbina eólica crea una "sombra de viento" detrás de ella donde el aire ha sido ralentizado por las aspas de la turbina. Los parques eólicos de escala comercial actuales espacian cuidadosamente las turbinas para reducir el impacto de estas sombras de viento, pero dada la expectativa de que los parques eólicos continuarán expandiéndose a medida que aumente la demanda de electricidad derivada del viento, no se pueden evitar las interacciones y los impactos climáticos asociados.
Sin embargo, lo que faltaba en esta investigación previa fueron observaciones para apoyar el modelado. Luego, hace unos meses, el Servicio Geológico de EE. UU. Publicó las ubicaciones de las turbinas eólicas 57,636 en los EE. UU. Usando este conjunto de datos, en combinación con varias otras bases de datos del gobierno de EE. UU., Keith y su compañero postdoctoral Lee Miller pudieron cuantificar la densidad de potencia de 411 parques eólicos y plantas fotovoltaicas solares 1,150 que operan en los Estados Unidos durante 2016.
"Para la energía eólica, encontramos que la densidad de energía promedio, es decir, la tasa de generación de energía dividida por el área circundante de la planta eólica, era hasta 100 veces menor que las estimaciones de algunos expertos líderes en energía", dijo Miller, quien es el primero autor de ambos artículos. “La mayoría de estas estimaciones no tuvieron en cuenta la interacción turbina-atmósfera. Para una turbina eólica aislada, las interacciones no son importantes en absoluto, pero una vez que los parques eólicos tienen más de cinco a 10 kilómetros de profundidad, estas interacciones tienen un gran impacto en la densidad de potencia ”.
Las densidades de energía eólica basadas en la observación también son mucho más bajas que las estimaciones importantes del Departamento de Energía de los EE. UU. Y el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático.
Para la energía solar, la densidad de potencia promedio (medida en vatios por metro cuadrado) es 10 veces mayor que la energía eólica, pero también mucho menor que las estimaciones de los principales expertos en energía.
Esta investigación sugiere que los parques eólicos no solo requerirán más tierra para alcanzar los objetivos de energía renovable propuestos, sino que, a una escala tan grande, se convertirían en un jugador activo en el sistema climático.
La siguiente pregunta, como se exploró en la revista Joule, fue cómo estos parques eólicos a gran escala afectarían el sistema climático.
Para estimar los impactos de la energía eólica, Keith y Miller establecieron una línea de base para el clima 2012 ‒ 2014 de EE. UU. Utilizando un modelo estándar de pronóstico del tiempo. Luego, cubrieron un tercio de los EE. UU. Continentales con suficientes turbinas eólicas para satisfacer la actual demanda de electricidad de los EE. UU. Los investigadores encontraron que este escenario calentaría la temperatura de la superficie de los EE. UU. Continentales en 0.24 grados Celsius, con los cambios más grandes que ocurren en la noche cuando las temperaturas de la superficie aumentaron hasta 1.5 grados. Este calentamiento es el resultado de las turbinas eólicas que mezclan activamente la atmósfera cerca del suelo y en el aire mientras se extraen simultáneamente del movimiento de la atmósfera.
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