Aerogenerador tipo Q + Granja: la clave para lograr la autosuficiencia energética

Recientemente, un cliente de Estados Unidos se puso en contacto con nosotros. Él gestiona su propia granja, situada a unos tres kilómetros de la red eléctrica pública más cercana. Por tanto, a esta distancia, conectar su granja a la red eléctrica pública supondría un elevado coste. Sin embargo, si no lo hace, toda la infraestructura que requiere electricidad —como luces, refrigeradores y televisores— no podrá utilizarse libremente, lo cual siempre le ha causado dolores de cabeza.

Mientras tanto, en los meses fríos, su familia debe depender de la calefacción eléctrica por suelo radiante y de calentadores de agua instantáneos para la calefacción. Como resultado, su consumo diario de electricidad alcanzará entre 15 y 20 kilovatios-hora. Por la noche, cuando todos los equipos de calefacción funcionan simultáneamente, el consumo eléctrico instantáneo máximo puede incluso elevarse a 5 kilovatios de golpe. Esto no solo implica una mayor factura eléctrica, sino que también supone riesgos para la seguridad. Por lo tanto, necesita cambiar urgentemente esta situación.

Después de escuchar la descripción del cliente en ese momento, se me ocurrió inmediatamente una idea: este es, sencillamente, un excelente escenario de aplicación para la turbina eólica de tipo Q. Hay dos aspectos que generan mayor preocupación a los clientes: primero, el consumo diario de electricidad durante el día —por ejemplo, para iluminación, refrigeradores y televisores—, que en realidad no es muy elevado; segundo, la calefacción en invierno, donde la calefacción por suelo radiante eléctrico combinada con el calentador de agua instantáneo alcanza una potencia pico de 5 kilovatios por la noche, y el consumo total de electricidad asciende a 15–20 kWh al día. Estos datos son muy importantes, ya que nos indican dos cosas: primero, que su consumo máximo de potencia se produce durante las noches de invierno; segundo, que dicha potencia pico no es particularmente alta y puede cubrirse íntegramente mediante un sistema aislado de tamaño medio.

El núcleo del plan que le recomendé es una turbina eólica de tipo Q. ¿Por qué elegir el tipo Q? Porque el área alrededor de la granja suele ser relativamente abierta y las condiciones de viento son buenas, pero la turbina eólica tradicional de tres palas requiere velocidades de viento elevadas, genera mucho ruido y su mantenimiento resulta engorroso. El tipo Q tiene un diseño de eje vertical y una velocidad de arranque baja: el viento puede hacerla girar a partir de unos 2 m/s, y no se ve afectada por los cambios de dirección del viento. Si hay viento turbulento causado por los establos y los árboles alrededor de la granja, sigue generando electricidad de forma estable. Más importante aún, funciona en silencio y no impedirá que los clientes duerman a causa del «zumbido» nocturno.

Dependiendo de la ubicación del cliente, la velocidad media anual del viento en las granjas del Medio Oeste de Estados Unidos es de aproximadamente 4-5 m/s. Una turbina eólica de tipo Q de 5 kW, combinada con un paquete de baterías adecuado, puede satisfacer plenamente la demanda instantánea de una potencia máxima de 5 kilovatios. Le hice un cálculo: en invierno, el consumo eléctrico es de 20 grados al día, y la calefacción nocturna se concentra en la primera mitad de la noche, durante unas 4-5 horas. En ese momento, si el aerogenerador funciona continuamente con viento y, además, se descarga la batería, puede ofrecer soporte completo. Durante el día se consume menos electricidad, y el exceso se almacena en la batería, formando así un circuito cerrado.

Por supuesto, depender únicamente de la turbina eólica no es lo suficientemente seguro. Le sugiero que añada un conjunto de paneles solares de pequeña capacidad: no para el suministro principal, sino como complemento. Después de todo, también hay días soleados sin viento, y la energía fotovoltaica cubre precisamente esta brecha. Con un paquete de baterías LiFePO4, una capacidad de almacenamiento de 10 kWh es más que suficiente durante el día. El inversor debe ser de onda sinusoidal pura, de aproximadamente 8 kilovatios, lo que garantiza su seguridad y estabilidad.

En cuanto al costo, lo que más preocupa a los clientes es «cuánto se ahorra en la red eléctrica». Instalar una red eléctrica de tres kilómetros, estimando de forma aproximada desde los postes telefónicos y los transformadores hasta la construcción, cuesta al menos decenas de miles de dólares. En cambio, un conjunto compuesto por una turbina eólica tipo Q de 5 kW, paneles solares de 5 kW y un sistema de almacenamiento de energía eléctrica de 10 kWh tiene un precio total del equipo, más los costos de instalación y construcción de infraestructura, al menos un 50 % menor que el de la red eléctrica. Además, este sistema puede utilizarse sin problemas durante 15 a 20 años. Durante este período, aparte de lubricar ocasionalmente los rodamientos de la turbina eólica y comprobar el estado de las baterías, prácticamente no requiere mantenimiento. ¿Factura de electricidad? Cero.

Lo que es más importante es la seguridad. El cliente encendió todos los equipos de calefacción simultáneamente durante la noche, lo que equivalía a llevar el circuito al límite; las líneas y los interruptores antiguos se sobrecalentaban fácilmente y podían provocar incendios. Al diseñar el sistema fuera de red, se prevé una redundancia según el valor pico de 5 kilovatios. El inversor dispone de protección contra sobrecargas, la batería cuenta con gestión de control de temperatura y el control por circuitos derivados —por ejemplo, la calefacción por suelo radiante del dormitorio y la del salón se programan de forma alternada con un desfase de media hora—, lo que permite reducir el valor pico. De este modo, no solo resulta suficiente, sino que también es más seguro que el plan original de suministro eléctrico urbano.

Les explicamos estos análisis al cliente uno por uno, y se entusiasmó al instante. Finalmente, preguntó: «Si en verano no se enciende la calefacción, ¿qué ocurre con el exceso de electricidad?». Respondimos con una sonrisa que instalar un calentador de agua eléctrico o una pequeña estación de carga para utilizar herramientas eléctricas en la granja y futuros vehículos eléctricos no supone en absoluto un desperdicio.

Este caso es, de hecho, muy típico. Muchas personas piensan inmediatamente en «instalar más baterías y colocar más paneles fotovoltaicos» al hablar de desconexión de la red, pero suelen ignorar las ventajas de la energía eólica durante la noche y en invierno. Turbina eólica de tipo Q + energía fotovoltaica + almacenamiento energético: esta combinación de «generación, almacenamiento y consumo local» es la clave para que las granjas remotas logren realmente la autosuficiencia energética.