19 de octubre de 2020
Las turbinas eólicas en tierra se pueden encontrar en todas partes, desde los trópicos hasta el Ártico. Hace tres décadas, los promotores empezaron a colocarlos sobre cimientos fijos en el mar, lo que desencadenó el auge del mercado eólico marino, que añadió 6,1 gigavatios de nueva capacidad en 2019.
Más recientemente, la industria eólica se embarcó en una empresa aún más ambiciosa: colocar turbinas en plataformas flotantes en el agua, en lugar de cimientos fijos. A punto de alcanzar la madurez comercial, la eólica flotante tiene el potencial de convertirse en uno de los nuevos mercados más importantes de las energías renovables.
Entonces, ¿qué es la eólica marina flotante?
Es más o menos lo que parece. En lugar de colocar un aerogenerador sobre una base fija en el mar, se fija a una estructura que flota en el agua. La estructura se ata al lecho marino para evitar que vaya a parar a una playa o a una vía marítima.
Los diseños actuales de aerogeneradores flotantes prevén el uso de turbinas estándar en alta mar, cables de exportación y materiales de equilibrio de la planta. La diferencia clave entre la eólica marina flotante y la de cimentación fija es que esta última se limita a profundidades de agua de hasta unos 165 pies.
¿Cómo funciona la eólica marina flotante?
Para mantener las turbinas en posición vertical, las cimentaciones flotantes se basan en el principio del iceberg: La mayor parte de la masa está bajo el agua.
En Hywind Scotland, el único parque eólico flotante comercial del mundo, cada turbina Siemens SWT-6.0-154 tiene una masa de cabeza de torre de unas 350 toneladas y se asienta sobre una cimentación con unas 6.060 toneladas de lastre sólido y un desplazamiento de unas 13.230 toneladas.
Si el agua bajo la turbina es suficientemente profunda, la forma de la cimentación puede no importar mucho. En la práctica, sin embargo, los desarrolladores de cimentaciones flotantes se han centrado en diseños que van a ser baratos de construir y fáciles de trabajar desde la perspectiva de las operaciones y el mantenimiento.
Eso todavía deja mucho espacio para la imaginación: Cada desarrollador tiene un concepto diferente y un argumento convincente de por qué es el mejor. Cuatro diseños básicos lideran el mercado en la actualidad.
Aprovechando su experiencia en la industria del petróleo y el gas, Equinor (antes Statoil) ha basado su pionera plataforma flotante Hywind en un diseño de boya de chispa que se basa en la gravedad para la estabilidad. La boya se ensambla por secciones y se extiende hasta unos 260 pies por debajo de la superficie del mar, lo que la hace apropiada para profundidades de agua de entre 310 y 390 pies aproximadamente.
Otros desarrolladores, como Principle Power y Hexicon, apuestan por un diseño de plataforma semisumergible que se basa en la flotabilidad para la estabilidad y es adecuada para profundidades menores. Los críticos señalan que el gran tamaño de las estructuras podría restringir la maniobrabilidad en los puertos.
Un tercer diseño, defendido por el fabricante francés de fundaciones Ideol, es una barcaza cuadrada que contiene una piscina de amortiguación para mantener la estabilidad de la turbina. Al igual que el modelo semisumergible, es adecuado para aguas poco profundas, e Ideol destaca el hecho de que su fabricación en hormigón resulta útil desde el punto de vista del contenido local.
Por último, un concepto denominado plataforma de patas de tensión se basa en un sistema de amarre tenso para proporcionar estabilidad. Esto permite que la estructura ocupe menos espacio y sea potencialmente más barata que los modelos de la competencia. La empresa danesa Stiesdal Offshore Technologies lidera el desarrollo de este concepto con un producto llamado TetraSpar.
¿Cuál de estos diseños se impondrá?
Equinor fue la primera empresa en construir un parque eólico flotante a escala comercial y, hasta la fecha, su diseño Hywind es el único que cuenta con un historial operativo significativo.
El gigante energético noruego afirma que pudo reducir los costes hasta en un 70% entre su primer proyecto de demostración, frente a la costa de Escocia, y su parque eólico comercial de 30 megavatios. Espera reducir los costes de cimentación hasta en un 50% adicional para Tampen, un proyecto de 88 MW que entrará en funcionamiento frente a la costa noruega en 2022.
En febrero, Sebastian Bringsværd, jefe de desarrollo de energía eólica flotante de Equinor, citó un objetivo de costes de 40 a 60 euros (44 a 66 dólares) por megavatio-hora para 2030. Estas rápidas reducciones de costes podrían dar a Equinor la ventaja en las próximas licitaciones de eólica marina flotante.
Pero un análisis de mayo de 2019 de las cifras de los próximos proyectos cotejado por IHS Markit encontró que el 90% de la capacidad eólica marina flotante probablemente se instalará en plataformas semisumergibles, con Principle Power liderando el mercado.
¿Cómo se instalan los aerogeneradores flotantes en alta mar?
La cimentación de boya de Equinor es esencialmente un cilindro de acero hueco que puede remolcarse hasta el emplazamiento antes de llenarlo parcialmente con agua y lastre para obligarlo a permanecer en posición vertical. La última versión de la cimentación necesita un mínimo de 345 pies de agua cuando está en posición vertical, lo que significa que la instalación de la turbina se realizará probablemente en el mar, como ocurre con las cimentaciones tradicionales.
Con otros diseños de cimentación, el requisito de profundidad mínima es mucho menor, por lo que la instalación de la turbina podría realizarse en tierra y remolcar las turbinas y los cimientos completamente montados hasta el lugar, lo que reduciría significativamente los costes.
¿Por qué alguien querría hacer flotar una turbina eólica?
Colocar las turbinas en flotadores permite al promotor acceder a aguas más profundas, lo que significa más lugares potenciales para el proyecto y mucha más capacidad potencial.
Alrededor del 60% del recurso eólico marino disponible en Estados Unidos está fuera del alcance de las turbinas de cimentación fija, incluida prácticamente toda la costa oeste, según una declaración de 2017 del organismo del sector WindEurope,
En Europa, la eólica marina flotante podría aportar 4 teravatios más que el nivel de capacidad fija de fondo que ya es líder en el continente. Y en Japón, las cimentaciones flotantes serán fundamentales para el desarrollo de un sector eólico marino que podría ofrecer 500 gigavatios de capacidad.
Además de la capacidad de capturar vastos recursos energéticos sin explotar, la eólica marina flotante también conlleva una importante promesa industrial. Para Estados Unidos, podría ser una forma de entrar en un sector de energías renovables al que el país apenas ha podido acceder hasta ahora. Y las empresas europeas de gas y petróleo, que parecen cada vez más comprometidas con la transición energética, consideran que la eólica flotante es un área en la que su experiencia en alta mar puede reportar grandes dividendos.
¿Quién está entrando en el juego?
Las empresas europeas de gas y petróleo, para empezar. Equinor es el ejemplo más notable, pero Royal Dutch Shell está surgiendo como un jugador importante, y el contratista italiano Saipem dio a conocer una plataforma el año pasado.
La francesa Total entró en el mercado en marzo y a principios de este mes adquirió una participación del 20 por ciento en el proyecto Eolmed, en el Mediterráneo, que utilizará la base de Ideol y las turbinas de MHI Vestas.
Estos actores parecen dispuestos a competir o asociarse con una serie de desarrolladores de plataformas flotantes independientes, como Ideol, Principle Power y Stiesdal Offshore. Al mismo tiempo, las grandes petroleras podrían asumir funciones de desarrollo de proyectos y propiedad de activos. En este sentido, podrían competir con promotores de parques eólicos marinos ya establecidos, como Ørsted e Iberdrola.
Ørsted aún no ha revelado ningún plan de energía eólica marina flotante, pero EDP Renewables y Engie han unido fuerzas en el proyecto WindFloat Atlantic (junto con la empresa española de petróleo y gas Repsol), e Iberdrola anunció dos proyectos piloto en marzo.
Por último, están los fabricantes de aerogeneradores. Los líderes de los aerogeneradores en alta mar, como Siemens Gamesa, MHI Vestas y GE, se han mantenido al margen de los entresijos del diseño de las cimentaciones flotantes, pero no tienen por qué preocuparse. Las enormes turbinas que están lanzando están cada vez más diseñadas para funcionar lejos de la costa en plataformas flotantes, y el potencial de mercado que contemplan es impresionante.
¿Hacia dónde va el mercado?
Independientemente de si despega en Estados Unidos, no hay duda de que la eólica marina flotante está llegando a lugares a nivel mundial. Incluso a corto plazo, eso podría dar lugar a algunos desarrollos interesantes en el sector eólico marino.
La empresa estadounidense Principle Power podría desempeñar un papel destacado en el desarrollo del sector, por ejemplo. Japón podría desarrollar por fin la eólica marina. Y las grandes petroleras y gasistas europeas podrían convertirse en protagonistas de la energía eólica.