El impacto de la política de la energía eólica sobre la innovación

AutorJens Hemmelskamp y Olav Hohmeyer
CargoIPTS - Universidad de Flensburg

Introducción

El desarrollo sostenible exige la disponibilidad a largo plazo de recursos naturales y la preservación de la calidad medioambiental. Por tanto, requiere cambios en los métodos de producción existentes y en el comportamiento del consumidor. El debate político y científico ha subrayado sobre todo la importancia del progreso en la tecnología medioambiental con respecto a explotación de recursos, producción, consumo y eliminación.

Durante los últimos 20 años, la innovación se ha centrado principalmente en las tecnologías "end of pipe", y esto ha dado ya como resultado reducciones considerables de la presión medioambiental. Sin embargo, los criterios que exige el desarrollo sostenible no se pueden cumplir sólo con este enfoque. En el futuro será crucial, por consiguiente, trabajar en dirección a un cambio tecnológico fundamental y cambiar la dirección tomada por el progreso hasta ahora, hacia el desarrollo y aplicación de nuevas técnicas y productos de fabricación sostenibles y así producir un cambio desde la protección medioambiental "end of pipe" a una protección medioambiental incorporada. Así, los políticos se enfrentan ahora a la cuestión de qué medidas de política medioambiental son las más adecuadas para dar lugar a este cambio de la innovación en el sector privado hacia innovación más respetuosa con el medio ambiente.

El apoyo a la energía eólica ofrece un buen ejemplo de política medioambiental orientada a la innovación. Desde 1989, con la ayuda de varias medidas de política medioambiental, se ha instalado en Alemania una capacidad de generación eólica de más de 2.800 MW y la fracción del consumo neto de electricidad en Schleswig-Holstein generada por la energía eólica ha alcanzado más del 12% y en la Baja Sajonia el 6% aproximadamente. Un crecimiento considerable de la capacidad también puede verse en Dinamarca y en Gran Bretaña como resultado de medidas de política medioambiental.

Progreso considerable en el desarrollo tecnológico

Hasta los años 1970, la actividad de I+D en el uso de energía eólica estaba dirigida a satisfacer las necesidades del suministro centralizado de energía eléctrica por medio de grandes centrales térmicas, con rendimientos cada vez más altos y costes de generación de energía en descenso. Estos intentos fracasaron, sin embargo, ya que resultaba imposible en ese momento construir grandes centrales eólicas o integrar instalaciones eólicas pequeñas en la estructura central de suministro.

Solamente después de la crisis energética de los años 1970 hubo un cambio en la actitud y se introdujeron cambios en las leyes energéticas y en los subsidios a la inversión para el uso de energía eólica. Al principio, se siguieron diferentes conceptos técnicos, basados en sistemas con una, dos o más paletas de rotor. La mayoría de los generadores eólicos actuales tiene tres paletas. Mientras que en 1989, el equipo disponible generaba menos de 150 kW, los modelos disponibles hoy en el comercio pueden generar más de 1,5 MW. El diámetro de los rotores ha aumentado desde unos 30 m por término medio hasta una escala que alcanza los 65 m, y las torres han crecido desde 30 m hasta 98 m (véase la figura 1).

Figura 1. Desarrollo del diseño de WEC

Fuente: ISET

Dos diseños aparecen ahora como dominantes: en los modelos más pequeños, un generador de tres fases accionado por una turbina con velocidad rotacional fija se acopla a un circuito principal. Las paletas del rotor se fijan al eje y su posición no puede alterarse. La generación de potencia se controla por medio de un interruptor, que se activa cuando se alcanza una determinada velocidad del viento. Esta tecnología tiene la ventaja de costes de fabricación y mantenimiento bajos.

Las instalaciones eólicas más grandes parecen estar montadas para configuraciones tecnológicamente más complejas, donde puede ajustarse la posición de las paletas del rotor y la velocidad rotacional es variable. Este sistema permite compensar los cambios a corto plazo en la carga o fluctuaciones en la potencia, y por tanto optimiza la adecuación de la planta para que opere conectada a la red eléctrica nacional. En turbinas eólicas grandes, se puede ver otra tendencia hacia un sistema de conductor sin engranajes con generadores multipolares.

En el futuro, pueden esperarse menos cambios tecnológicos fundamentales, y más bien mejoras crecientes dirigidas a prolongar la vida del producto, a mejorar la eficiencia y la calidad de la electricidad generada, a reducir el ruido, y a mejorar el funcionamiento bajo condiciones altamente corrosivas. La opinión está dividida respecto a las magnitudes a alcanzar en el futuro. Por una parte, se arguye que la mejor relación de coste a rendimiento ya se ha superado en equipos de 1,5 MW, mientras otros arguyen que, especialmente con respecto a la explotación de plataformas marinas, puede esperarse un crecimiento adicional de hasta 2 MW y superior. Los procesos de fabricación deberán automatizarse más y los fabricantes producir en lotes más grandes.

Diferentes enfoques políticos en Dinamarca, el Reino Unido y Alemania

La política medioambiental está orientada a menudo a corto plazo. Como consecuencia, existe una tendencia hacia mejoras técnicas pequeñas que descansan principalmente sobre tecnologías "end of pipe", con el fin de cumplir las exigencias de reducción de emisiones tan rápidamente como sea posible, mientras se continúan utilizando las tecnologías existentes y los conocimientos técnicos disponibles. En contraste, el desarrollo e introducción de tecnologías limpias e integradas necesita más tiempo y raramente se convierte en realidad práctica. Sin embargo, la definición de un marco de política medioambiental fiable podría proporcionar incentivos importantes al desarrollo de tecnologías de protección del medio ambiente preventivas, y a la creación de un fondo de soluciones de tecnología medioambiental para reducir o evitar el deterioro medioambiental. Después se podrían elegir soluciones concretas de este conjunto.

En Dinamarca, este enfoque político que apoya el desarrollo y lanzamiento de tecnologías respetuosas con el medio ambiente ha sido una realidad -con éxito- en el sector de la energía eólica desde los años 1970. Sostenida por una combinación de varios instrumentos políticos, especialmente subsidios, la política danesa creó en primer lugar un nicho tecnológico, y después un nicho de mercado, para la tecnología eólica, que ya ha evolucionado hacia un mercado en funcionamiento. El factor primordial fue una política de subsidios flexible, que puede adaptarse para acomodarse a las cambiantes condiciones socioeconómicas y un marco tecnológico, que fue capaz de tener en cuenta las necesidades específicas de invención, innovación y difusión durante el ciclo de innovación completo. La principal característica de la política danesa fue, y es aún, la conexión entre la política de energía eólica y otras áreas políticas, tales como la política medioambiental y la política energética. En particular, estas políticas son:

la creación de planes energéticos a largo plazo;

el apoyo a la I+D para crear una base de conocimientos;

la rápida transición desde los subsidios a la inversión al apoyo a la difusión dependiente del rendimiento;

la participación financiera por amplios sectores del público y

el compromiso inducido para la expansión de la energía eólica, por parte de los suministradores de energía.

También en Alemania, los instrumentos de política medioambiental produjeron la aparición de un nicho de mercado para la energía eólica de volumen importante, en el que se desarrollaron turbinas eólicas fiables y rentables, y la innovación institucional, como por ejemplo la formación de asociaciones industriales y redes de empresas, hizo posible desarrollar modelos de inversión. En principio, la política de apoyo en Alemania es similar a la de Dinamarca. En Alemania también, la secuencia de instrumentos utilizados tuvo en cuenta las distintas fases del proceso de innovación (véase la figura 2). Debe señalarse, sin embargo, que esta política no siguió ningún plan estratégico, sino que se desarrolló gradualmente, y por consiguiente fue capaz de ir aprendiendo.

Figura 2. Marco regulador en Alemania

En Gran Bretaña, por otra parte, el apoyo a lanzamientos de mercado bajo la NFFO (Obligatoriedad de Combustible no Fósil), empezó antes de que las compañías británicas fueran capaces de desarrollar tecnologías eólicas eficientes con la ayuda de los subsidios de I+D. En consecuencia, los fabricantes británicos no estaban preparados para la competencia, mientras en Alemania y Dinamarca se habían desarrollado industrias de energía eólica autosuficientes. Esto no debe constituir una sorpresa, si se considera que el objetivo primordial de la NFFO es garantizar la supervivencia de las centrales térmicas nucleares existentes. Las diferencias entre los factores correspondientes que influyen en la innovación en el desarrollo y uso de la tecnología de energía eólica se recogen en la tabla 1. Ésta también muestra las principales diferencias entre las condiciones marco en Dinamarca, Alemania y Gran Bretaña, que afectaron a la influencia de los instrumentos políticos empleados.

Tabla 1. Factores que influyen en la innovación en la industria eólica

La presión creciente sobre los costes, por el tipo de instrumentos usados (es decir, orientados hacia beneficios o basados en procedimientos de oferta) y por las reducciones en los subsidios, está conduciendo a una mayor competencia en los tres países. Cada vez es más importante para los fabricantes aprovechar su experiencia para reducir los costes específicos de su equipo, con el fin de ganar más espacio de maniobra en la fijación de precios. Esto se consigue parcialmente a través de la I+D para producir innovación en productos y procesos. También se intenta garantizar ganancias a partir de la innovación, siendo los primeros en el mercado y alcanzado una cuota grande de mercado tan rápidamente como sea posible. Como consecuencia de esta presión de mercado, los costes de generación por kWh de energía eólica han descendido significativamente en los últimos años. Al mismo tiempo, la concentración en el mercado de fabricantes daneses y alemanes ha subido notablemente. Es posible que con el tiempo aparezca un oligopolio mundial de suministradores.

A pesar de su mejor competitividad en comparación con los combustibles fósiles, la situación del uso de energía eólica en Alemania fue considerablemente menos clara que en Dinamarca o en Gran Bretaña hasta las elecciones de septiembre de 1998. Sin embargo, es de esperar que la situación en Alemania cambiará considerablemente ya que se están realizando esfuerzos para apoyar las energías renovables en los años venideros. En relación con este punto, en contraste con Alemania, la Electricity Act de Gran Bretaña proporcionó una base legal para una mayor expansión de la energía eólica, si bien a muy bajo nivel. En Dinamarca, fue posible establecer un consenso amplio sobre una mayor expansión de la energía eólica entre los actores participantes, es decir, los suministradores de energía, los operadores de instalaciones eólicas, el Estado y el público en general.

En Alemania ha habido una falta de acuerdo sobre cómo explotar el acervo acumulado de soluciones técnicas para la realización de objetivos energéticos y medioambientales. En primer lugar, había considerable resistencia al uso de energía eólica entre los suministradores de energía, que querían conservar los beneficios de la especialización y proteger su propia capacidad muy grande. Esto tuvo su expresión en una planificación de la capacidad que no tiene en cuenta la expansión de la energía eólica. Así, la capacidad de energía eólica ya instalada conduce a conservación del combustible, pero los efectos de la capacidad fueron escasamente constatados. Esto originó una enorme incertidumbre en los operadores y en los fabricantes de tecnología eólica en Alemania respecto al futuro desarrollo del mercado nacional.

En Gran Bretaña y Dinamarca, por otra parte, la participación de los suministradores de energía se forzó mediante medidas legales. Además, se han dado pasos para descentralizar aún más el suministro de energía. En segundo lugar, en Alemania tanto como en Gran Bretaña, la aceptación entre los residentes locales afectados fue en descenso conforme la energía eólica fue alcanzando más penetración en el mercado. La respuesta en Alemania ha incluido la búsqueda de opciones para implicar financieramente a los residentes en las compañías operadoras, aprendiendo así de la experiencia danesa con las cooperativas eólicas, en las que la mayoría de la población tiene una participación. Debido a la estructura del procedimiento de licitación, esto parece de difícil implantación en Gran Bretaña.

Modelos de políticas orientadas a la innovación

Está claro que se puede obtener un conjunto de soluciones técnicas y un nicho de mercado por medio de una política medioambiental orientada a la innovación. Es importante, en primer lugar, promover la innovación con el fin de reducir los costes para una tecnología a un nivel competitivo, superar los problemas técnicos esenciales y crear las condiciones correctas para explotar la experiencia del pasado. En segundo lugar, deben crearse las necesarias condiciones marco institucionales. Un factor decisivo aquí es un marco político abierto, flexible, que use una combinación de varios instrumentos y sea capaz de adaptarse a las condiciones específicas en cada fase del proceso de innovación y a los cambios en las condiciones marco técnicas y socioeconómicas. También es importante a efectos de utilizar un instrumento que se pueda controlar mediante evaluación continua. En el sector de la energía eólica, un paquete de instrumentos que intente realizar un salto tecnológico, con la subsiguiente incertidumbre económica y tecnológica, no es algo necesariamente ventajoso. En cambio, una aproximación gradual en la que una nueva tecnología se mejore continuamente en pequeñas etapas resulta más efectiva.

Después de crear un conjunto de tecnologías y un nicho de mercado, deben usarse instrumentos adicionales para crear un mercado en funcionamiento. Así, se ha convertido en tarea crucial definir el estatus futuro de la energía renovable en el sistema de suministro de energía en Alemania. También la introducción del nuevo impuesto ecológico en Alemania podría ser un punto decisivo si el uso de energía eólica estuviera exento, lo que podría llegar a ser más provechoso para las empresas que las tecnologías de centrales térmicas convencionales. Ambas medidas son características del éxito de la política danesa. Con la introducción de los impuestos de la energía y del CO2, Dinamarca consiguió una internalización parcial de los efectos externos de la generación de energía, y mejoró la competitividad de las fuentes renovables. Además, los planes energéticos nacionales a largo plazo, al igual que la Electricity Act en Gran Bretaña, establecen objetivos concretos para la expansión de la energía eólica y otras fuentes de energía renovables como sustitutos de las centrales térmicas de carbón.

Palabras clave

energía eólica, innovación medioambiental, política medioambiental, política tecnológica, determinantes de innovación

Agradecimientos

Este artículo está basado en un estudio que se refiere a un proyecto de investigación sobre "Los impactos sobre la innovación de los instrumentos políticos medioambientales" subvencionado por el Ministerio alemán de Investigación y Tecnología (BMBF). Los autores desean manifestar su agradecimiento a Steffen Joerg y a los diferentes participantes en las entrevistas por la ayuda aportada.

Referencias

German Wind Energy Institute (DEWI), Development of Wind Energy Use in Germany, DEWI Magazin, varios volúmenes, Wilhelmshaven.

ISET (Institut für Solare Energieversorgungstechnik e.V.): Punto Web http://www.iset.uni-kassel.de 17.10.97.

Meyer, N., Implications of Danish Regulatory Policies for Technologies Supporting Sustainable Energy Developments. Comunicación presentada al Seminario "Regulation and Innovative Activities", Viena, 1997, págs. 24.-25.2.

Mitchell, C., The renewable NFFO - A review, En: Energy Policy, 12, págs. 1077-1091, 1995.

Weber, M., and Hoogma, R., Beyond National and Technological Styles of Innovation Diffusion: A Dynamic Perspective on Cases from the Energy and Transport Sectors, Technology Analysis & Strategic Management, 10, 1998, págs. 545-566.

Contactos

Dr. Jens Hemmelskamp, IPTS

Tel.: +34 954 488 395, Fax: +34 954 488 234, Correo electrónico: jens.hemmelskamp@jrc.es

Prof. Dr Olav Hohmeyer, Universidad de Flensburg

Tel.: +49 461 805 574, Correo electrónico: hohmeyer@uni-flensburg.de

Sobre los autores

Jens Hemmelskamp estudió Economía en la Universidad de Heidelberg. Su tesis de máster fue premiada por la Cámara de Comercio. Antes de obtener su doctorado en Economía trabajó como investigador en Prognos AG en Basilea, y en el Centro de Investigación en Economía Europea de Mannheim, y como investigador invitado en la Universidad de Gales en Cardiff. Actualmente está trabajando en el IPTS como miembro del Grupo de Medio Ambiente. Su interés principal está en el campo de la economía de la innovación con especial énfasis sobre la relación entre política medioambiental e innovación y sobre la evaluación medioambiental de las iniciativas políticas.

Olav Hohmeyer estudió Economía e Informática en el Tougaloo College, Mississippi/USA, y en la Universidad de Bremen, Alemania. Después de dos años de investigación en la Universidad de Bremen y en la Universidad de Oldenburg, Alemania, se incorporó al Fraunhofer Institute (FhG-ISI), donde trabajó como director adjunto del Departamento de Investigación de la Energía y del Medio Ambiente. Después trabajó como director del Departamento de Economía del Medio Ambiente y de los Recursos del Centro de Investigación en Economía Europea de Mannheim, Alemania. En julio de 1998 fue nombrado catedrático de Economía del Medio Ambiente y de los Recursos de la Universidad de Flensburg. Ha recibido varios premios científicos por sus trabajos de investigación y ha sido incluido en el "Who¿s Who in the World 1993/94" y en ediciones sucesivas por sus logros en investigación.

The IPTS Report, is the refereed techno-economic journal of the IPTS,edited by D. Kyriakou, published monthly in English, French, German and Spanish.

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