Los de la "greenchurch" dicen a lo publicado en el anterior post que ya, pero que las nuevas
generaciones de turbinas eólicas emplean menos materiales procedentes de las
minas. La respuesta es: “y una leche”. En los aerogeneradores de las próximas
generaciones (ya algunos de los actuales) se sustituye el devanado de cobre por
motores de imanes permanentes, disminuyendo un poco las cantidades absolutas de
materiales que se necesitan (749,2 kg/MW a 544,3 kg/MW), pero aparecen de forma
importante nuevos productos como son los procedentes de las tierras raras (se
pasa de 0 kg/MW a 216 kg/MW); debido a la baja concentración de los elementos
de las tierras raras el volumen de rocas a mover es enorme como posteriormente
veremos.
Entremos un
poco en detalles. Cuando en una turbina eólica el generador es acoplado
directamente a la turbina, es necesario disponer de un multiplicador compensar las
diferentes velocidades de giro, lo que implica: una góndola con mayor volumen y
peso y con un coste superior; una disminución del rendimiento debido a las
pérdidas en la transmisiones; un cambio cada cierto tiempo del multiplicador
debido a las condiciones de trabajo. La conexión directa es más interesante
para potencias elevadas
En las
máquinas síncronas de imanes permanentes, en la generación del campo magnético se
sustituye el devanado de excitación por materiales con propiedades magnéticas
permanentes; de esta forma se puede reducir el paso polar sin un gran
incremento en el diámetro. El uso de imanes permanentes elimina las desventajas
anteriores y presenta además alguna otra ventaja: no hay pérdidas de
excitación; se obtiene un mayor par y potencia de salida por unidad de volumen;
un mejor funcionamiento dinámico debido a una mayor densidad de flujo en el
entrehierro.
Los imanes alnico (Aluminio, Níquel
y Cobalto) poseen el mejor comportamiento a temperaturas elevadas y tienen una buena
fuerza magnética pero su coercitividad (resistencia de un material ferromagnético
a ser desmagnetizado) es bastante baja. Las ferritas tienen unos valores de
coercitividad y remanencia medianos y dan lugar a motores de un peso excesivo.
Los imanes permanentes de las tierras raras son los de más energía magnética
con unas propiedades que perduran en el tiempo. Existen dos familias de imanes
de tierras raras: los basados en el Samario (con cobalto) y los basados en el Neodimio
(con el Hierro y el Boro).
La mayoría de las máquinas de imanes
permanentes son fabricadas utilizando imanes de Neodimio-Fierro-Boro ya que la
relación calidad-precio es mejor que los imanes en base a Samario-Cobalto. Su
única desventaja es que su temperatura Curie (temperatura por encima de la cual
un cuerpo ferromagnético pierde su magnetismo y se comporta como un material
paramagnético) es baja, por lo que las máquinas con estos imanes deben ser
protegidas para que no sufran recalentamientos y se desmagneticen sus imanes.
Los aerogeneradores que emplean como
imanes permanentes neodimio, hierro y boro requieren alrededor de 216 kg de
neodimio por MW de capacidad lo que equivales a 251 kg de óxido de neodimio
(Nd2O3) por MW de capacidad. Si se tiene en cuenta que las concentraciones de
los elementos de las tierras raras varían entre los 60 partes por millón del cerium
a 0,5 partes por millón del thulium and lutetium y que para llegar a las
formaciones geológicas donde se ubican dichos elementos (fundamentalmente la
bastnasita, monacita y loparite y las arcillas de iones de adsorción
lateríticos) deben de ser movido bastante terreno, la magnitud de las excavaciones que se deben de
realizar en la obtención de los elementos de las tierras raras es tan enorme
(miles de millones de m3) que se quedaría muy, pero que muy pequeño el uso de
un gran estadio de futbol como unidad de medida.
La correcta minería a cielo abierto
de las tierras raras sin la cual no existirían las turbinas eólicas, repito lo
anterior por sino quedó claro, la correcta minería a cielo
abierto de las tierras raras sin la cual no existirían las turbinas eólicas, es una minería compleja por el enorme volumen de materiales
a mover mediante un sistema discontinuo ó como mucho mixto (agrupando las fases
de arranque y carga) y porque tiene que ser selectivo debido a los bajos ratios
de partes por millón. Se puede realizar la minería mediante una transferencia
mixta lo que facilita la restitución del terreno y la posterior restauración.
El posterior
proceso mineralúrgico de fabricación de este tipo de material magnético basado
en tierras raras, resulta muy complejo, con el empleo de técnicas de mezcla en
vacío, sinterización en hornos especiales y empleo de asimismo de técnicas de
electroerosión ó equipos de corte con diamante.
Llegados a
éste punto, expongo algunas reflexiones de lo que se cuece en Estados Unidos:
…..Según estimaciones para
una producción de un 20% de energía eólica de la prevista en Estados Unidos en
el 2030 de 310 GW, se necesitarían del orden de unas 650 t adicionales anuales
de Nd2O3 para alcanzar los objetivos.
Según datos fiables y para que nos demos una idea de su importancia, la
producción mundial de neodimio en 2009 fue de 19.096 t y la de Nd2O3 en 2010
fue de 27.000 t. Como la oferta mundial fue de
24.400 t los precios se incrementan de forma notable (un 77%) tal como
ocurrió en el segundo semestre del 2010….
Debe de tenerse en cuenta que China,
según datos de producciones y reservas mundiales de las tierras raras del
Servicio Geológico de Estados Unidos, obtiene el 90,9% de la producción mundial
y tiene unas reservas del 40% de las existentes actualmente en el mundo. Es
importante distinguir la diferencia entre recursos que son infinitamente
mayores que las reservas y éstas que son las técnica y económicamente
explotables en cada momento.
La restricción continua de las
exportaciones de tierras raras de China podría afectar el suministro global a
corto plazo de los elementos de tierras raras. En el año 2011 y consecuencia de
las restricciones que impuso China al mercado, el incremento medio del precio de
los metales de tierras raras fue del 750%.
Por eso hace poco se creó en Estados
Unidos el Instituto de Materiales Críticos (dependiente del Departamento de
Energía) con la misión es predecir qué materiales van a ser críticos y tratar
de buscar soluciones. El instituto agrupa a organizaciones de todo el mundo tanto
de Estados Unidos como de la Unión Europea. Obviamente dichos institutos solo
pueden existir en los países ricos, es decir en aquellos que se han
desarrollado y han generado riqueza empleando estos materiales que han extraído
en la mayoría de las ocasiones los países pobres.
Hablaremos en detalle en
el siguiente post, para el caso de los metales estratégicos, del concepto del “pico”
en el binomio reservas-producción, de cómo el reciclaje solo sirve de apoyo a
la minería, de la importancia de ésta y de la urgente necesidad de que se
prosiga con un importante y decidido I + D (como hubo hasta épocas recientes) en
el aprovechamiento de los recursos minerales. Lo siento por el rollo, pero a veces es pesado leer y escuchar opiniones de muchos listillos. Repito, ahora el cansino soy yo, sin minería no existiría energía eólica.
