El año 2023 resultó ser un año turbulento para la industria eólica marina, ya que las tasas de interés y los mayores costes hicieron que algunos proyectos ya acordados fueran insostenibles, pero eso cambiará en 2024. Este año se planean subastas de eólica marina que suman más de 40 GW y, por ejemplo, Reino Unido ha aumentado un 52% el precio máximo que los proyectos de eólica flotante puede recibir en la próxima subasta de Contrato por Diferencia (CfD), pasando de 136€/MWh a 207€/MWh.
Retos principales
Uno de los principales obstáculos técnicos para la comercialización de la energía eólica flotante a los que se enfrentan los desarrolladores es la selección del tipo de subestructura flotante más adecuada para una turbina y ubicación específica. Cada diseño es único; la profundidad del agua, el tipo de lecho marino, las condiciones ambientales y la propia turbina son sólo algunos de los factores que deben tenerse en cuenta.
El propio diseño de la subestructura afecta a la respuesta de la turbina, por lo que un punto crítico es realizar un análisis integrado de cargas fiable. Este consiste en acoplar en un solo análisis dinámico todas las cargas que afectan al sistema y con las cuales se realizan y optimizan los diseños. En el diseño de aerogeneradores marinos fijos, el análisis se centraba en las cargas aeroelásticas de la turbina. Sin embargo, debido a la naturaleza flotante de las plataformas, es necesario integrar también las cargas hidroelásticas que afectan al flotador, dependientes a su vez de las condiciones medio ambientales y del propio diseño de la subestructura (flotador y sistema de fondeo).
A esto hay que añadir la necesidad de integrar un control optimizado de la turbina bajo estas complejas condiciones de carga, e introducir la flexibilidad estructural de la plataforma flotante para la obtención de unos resultados más cercanos a la realidad. Por otro lado, estas complejas combinaciones de carga aumentan la solicitación estructural por lo que el empleo de métodos de cálculo avanzados es de vital importancia.
Especial atención hay que prestar a los sistemas de fondeo y al cable dinámico, elementos críticos de un aerogenerador flotante, ya que permiten mantener la posición y evacuar la energía generada. Un fallo en cualquiera de estos elementos supone costes elevados, tanto por su reparación, como por la pérdida de ingresos si falla la conexión eléctrica. Destacar que, por su naturaleza flotante, están sometidos a elevadas cargas cíclicas y en ubicaciones poco accesibles, por lo que es necesario utilizar sistemas y metodologías de Operación & Mantenimiento innovadoras y específicas para prevenir fallos y garantizar su funcionamiento. Esto implica desarrollar sistemas de monitorización y de adquisición de datos avanzados, para desarrollar gemelos digitales que permitan establecer estrategias de mantenimiento óptimas mediante algoritmos de Inteligencia Artificial.
Proyectos internacionales
Pese a las dificultades existentes, se están poniendo en marcha proyectos de eólica flotante. Por ejemplo, Reino Unido ya ha licitado derechos de desarrollo de espacios marítimos para más de 15 GW de eólica flotante (ScotWind).
En el caso de Italia se encuentra el proyecto en el Estrecho de Sicilia, con una inversión de 9 mil millones de euros, y que se espera que esté operativo en 2025. Éste contará con 190 cimentaciones flotantes para los aerogeneradores y una capacidad instalada de 2,8 GW, suficiente para abastecer de energía a más de tres millones de hogares italianos.
Portugal tiene un ambicioso plan para la implementación de eólica flotante y es uno de los primeros países en albergar prototipos y parques eólicos de demostración. La meta para 2030 es alcanzar los 10 GW de eólica flotante.
Francia no ha definido una meta específica para esta energía en su Plan Nacional, sino más bien una meta combinada para la eólica marina (tanto fija como flotante) de 1 GW por año a partir de 2024. Esto probablemente signifique alrededor de 2–3 GW de energía eólica flotante hasta 2030. En España el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) establece la instalación de 3 GW de eólica flotante para 2030.
A nivel mundial, se pronostica que la eólica flotante en alta mar será significativa, desde Asia hasta los Estados Unidos. A pesar de estos pronósticos de crecimiento, es remarcable la existencia de barreras significativas para lograr la plena comercialización y hay desafíos que deben superarse antes de que la eólica flotante alcance su máximo potencial.
Tecnalia desde la experiencia
El centro de investigación y desarrollo tecnológico Tecnalia cuenta con una extensa trayectoria en el campo de las energías renovables marinas y con especial foco en la eólica flotante. Esta experiencia se ha podido comprobar con el apoyo que el centro ha brindado a las empresas para reducir las incertidumbres de inversión, fomentando la innovación de soluciones a lo largo de todo el ciclo de vida y apoyando a toda la cadena de suministro.
Entre los ejemplos sobre los que Tecnalia ha trabajado se encuentran: diseño básico y conceptual de la estructura flotante semi-sumergible de cuatro columnas, propiedad de Nautilus, tanto del flotador como del sistema de fondeo y del cable dinámico para diferentes profundidades y condiciones ambientales; apoyo en el diseño de otros conceptos para aerogeneradores flotantes: TLPWind de Iberdrola, semi-spar de Cobra, TelWind de Esteyco y HiveWind de Sener; pre-Feed de una estructura flotante semi-sumergible para un proyecto con aerogenerador de 11 MW y para condiciones del Mar del Norte.
También figura la industrialización de una estructura flotante semi-sumergible de cuatro columnas; diseño, instalación y operación del laboratorio flotante HarshLab desplegado en la zona de ensayos en mar abierto de BiMEP; y la preselección, planificación y estudios de viabilidad de ubicaciones para el desarrollo de parques eólicos fijos al fondo marino y flotantes en Estados Unidos y España. Además, participa en diferentes asociaciones como AEE, IEA, Wind Europe, Reoltec, Ocean Energy Europe, Ocean Energy Systems, Cluster de la Energía o IEA Wind TCP Task 30.
Los desarrolladores también pueden beneficiarse de las ventajas que Tecnalia ofrece en sus servicios, con especial énfasis en la comercialización eficaz de la eólica flotante. Entre estas ventajas se encuentra disponer del soporte para la obtención de permisos en las primeras etapas, incluyendo la selección y obtención de información del sitio; la definición del layout del parque optimizado atendiendo a restricciones eléctricas y del sistema de fondeo; los estudios de viabilidad tecnoeconómicos y de impacto socioeconómico; y el análisis de ciclo de vida.
Otras de las ventajas que ofrece el centro de investigación y desarrollo son ofrecer servicios de cálculo avanzado en hidrodinámica, análisis integrado de cargas y diseño de algoritmos de control adaptados, análisis de integridad estructural, y diseño básico y conceptual de flotadores, sistemas de amarres y configuraciones optimas del cable dinámico; ensayos a escala reducida, en laboratorio, y en condiciones reales de operación y posterior calibración y correlación con los modelos numéricos; y una O&M basada en la digitalización de activos.
Aunque existen desafíos, estos sirven como catalizadores para la innovación. Con la colaboración adecuada y la inversión respaldada por análisis técnicos, las barreras para la energía eólica flotante tienen más posibilidades de ser superadas.
Más información:
www.tecnalia.com
